机动车检测站环保培训讲课文档
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其它因素的影响： 高温缺氧是造成碳烟生成量增加的重要原因
现在三十四页，总共三十四页。
现在十三页，总共三十四页。
柴油机未燃HC的生成机理
燃料在气缸内停留的时间较 短，生成HC的相对时间也
短，故其HC排放量比汽油 机少。
现在十四页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
混合气的均匀性越 差则HC排放越多。
运行条件的 影响
汽油机运行条件的 影响
现在十五页，总共三十四页。
。最高温度通常出现在Φa ≈1.1， 废且气有分适数量增的大氧，浓减度小，了故可N燃O气X排的放发热量
，温浓温增 度度度大 下出下了 降点现降混 ，火峰的合N值作O时气排。用的刻放占Φ比的a降优进热影低势一容。响，步，N增使O大最生，高成燃烧
量减少。
现在二十三页，总共三十四页。
影响NOX生成的因素
现在八页，总共三十四页。
柴油机一氧化碳的生成机理
燃料与空气混合不均匀，总有局部缺氧和低温的地 方，反应物在燃烧区停留时间较短，小负荷时尽管
Φa很大，CO排放量反而上升。
现在九页，总共三十四页。
影响一氧化碳生成的因素
现在十页，总共三十四页。
现在十一页，总共三十四页。
碳氢化合物的生成机理
燃烧过程中未燃烧或燃烧不完 全的碳氢燃料 漏入曲轴箱的窜气中含有大量 未燃燃料 燃油蒸汽
现在六页，总共三十四页。
汽油机一氧化碳的生成机理
由上图可以看出
Φa <1时 ，因缺氧引起不完全燃烧，CO的排放量随 Φa的减小而增加。 Φa >1时 ，CO的排放量都很小。 Φa =1.0～1.1时，CO的排放量变化较复杂。
现在七页，总共三十四页。
柴油机一氧化碳的生成机理
Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机低得多。 Φa =1.2～1.3（大负荷）， CO的排放量才大量增加。
烟粒生成阶段： （1），在高温富油缺氧区，通过裂解和脱氢过
程，经过核化形成先期产物；
（2）在低于1500K的低温区，通过聚合和 冷凝生成碳烟微粒。
烟粒长大阶段： （1）表面生长； （2）聚集。
现在二十八页，总共三十四页。
烟粒的氧化及有机可溶成份的吸附与凝结
烟粒的氧化： 氧化作用需要有一定的温度，至少在700～ 800℃。 有机可溶成份的吸附与凝结： 组成SOF的重质有机化合物向烟粒聚集物的凝结
现在二十二页，总共三十四页。
影响NOX生成的因素
影响汽油机 NOX生成的
因素
Φ度a很过<高1量时N，O空X由的气于生系缺成氧数量即仍和使会燃燃随烧烧着室室的内降温低 而降温低度，的此影时氧响浓度起着决定性作
用。
点。ΦN火Oa>X提生残1时前成余，角量废温的随度气减温起小分度着，升数决N高的O定而排性影放迅作响量速用不增，断大下降
燃烧室面容 比的影响
现在十六页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
运行条件的 影响
汽 柴油机运行条件的 影响
现在十七页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
柴油机运行条件的影响
喷油时刻的 影响
喷油嘴喷孔 面积的影响 冷却水进水 温度的影响 进气密度的
影响
现在十八页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
负 转点 壁 燃比荷速火温烧影的的时室影响影刻面响响的容
汽油机运行条件的影响
负转 壁 燃荷面烧速的温室较影度面高响升容时高比，，大气H缸，C内单排混位放合容浓气积度的相 转扰 流 缸 明 点 降 应 利 H激 总 面 一点负 将 性C速。显 项容内 火火流 降 于 冷 量、增荷随排影的下 重时的 提比混 低 减 面 必混加增放废响影降 要刻燃 前是合 弱 积 然合。。加气响措。的烧 角降壁 也 也程、 提时流施过 减低面 随 增高度涡，量。程 小汽激 之 大冷的流H变C可油，冷 增却扩增。大排使机H效大介散大降而放CHH应质及改低，排几量CC温排善燃，未放排乎绝度气烧了燃降放放浓呈对有扰室气烃低度下的线值 壁温的影响
一氧化碳的生成机理
汽车尾气中CO的产生是燃烧不充分所致 ，是氧气不足而生成的中间产物。
m
n
CmHn2O 2 m CO2H2
燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧 后不会存在CO。但当氧气量不足时，就会有 部分燃料不能完全燃烧，而生成CO。
现在五页，总共三十四页。
汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数Φa的关系
现在十九页，总共三十四页。
NOX的生成机理
O2 → 2O
O ＋ N2 → NO ＋ O N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H
Φa >1的稀混合气区，xNOe随 温度的升高而迅速增大。
Φa <1，xNOe随Φa 的减小而 急剧下降。
NO的平衡摩尔分数xNOe与过 量空气系数Φa的关系
机动车检测站环保培训
现在一页，总共三十四页。
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响 因素
2.1 一氧化碳 2.2 碳氢化合物 2.3 氮氧化物 2.4 微粒
现在二页，总共三十四页。
主要内容
介绍了汽车尾气中的主要 污染物CO、HC、NOX和 微粒的生成机理及其影响 因素。
现在三页，总共三十四页。
现在四页，总共三十四页。
现理
结论： 在稀混合气区NO的生成主要
是温度起作用；在浓混合气 区主要是氧浓度起作用。
现在二十一页，总共三十四页。
NO2的生成机理
汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相 比可忽略不计，但在柴油机中NO2可占到 排气中总NOX的10%～30%。
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH NO2＋O → NO＋O2
内喷入气缸时，参与预混燃烧的油量增多，故
排烟浓度低而NO浓度高；
（3）喷油嘴不正常喷射的影响：滴漏或二次喷
射对碳烟有不利影响；
（4）喷油压力的影响：提高喷油压力，减少烟
粒的生成。
现在三十三页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
空气涡流的影响：
适当增加空气涡流，有利于改善混合气品质 ，减少碳烟排放量；
与吸附。
现在二十九页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
负荷的影响： （1）高速小负荷时，稀薄混合气区较大， 微粒排放量较高； （2）低速大负荷时，容易产生裂解和脱氢，排 放量有所升高。
现在三十页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
转速的影响：
（1）小负荷时温度低，以未燃油滴为主的微 粒的氧化作用微弱； （2）转速升高时，这种氧化作用又受到时间 因素的制约； （3）大负荷时，转速的升高有利于气流运动 的加强，使燃烧速度加快。
现在三十一页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
燃料的影响： （1）燃油中芳香烃含量及馏程越高，微粒 排放量越大；烷烃含量越高，微粒排放量 越少； （2）柴油机的排烟浓度随十六烷值的提高而 增大。
现在三十二页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
喷油参数的影响：
（1）喷油定时的影响；
（2）喷油规律的影响：大部分燃油在前半时间
喷油定时的影响
影响柴油机 NOX因生素成的
喷NO油X排提放前随角负减荷小增，大而燃显烧著推增迟加，。燃烧温
度较低，放生热成规的律NO的X较影少响。
转速对NOX排放的影响比负荷的影响小
。 传统模式
低排放放热模 式
负荷与转速的影响
现在二十四页，总共三十四页。
现在二十五页，总共三十四页。
微粒的生成机理
现在十二页，总共三十四页。
汽油机未燃HC的生成机理
火焰在壁面淬冷 狭隙效应
润滑油膜对燃油蒸 汽的吸附与解吸
燃烧室内沉积物 的影响 体积淬熄
碳氢化合物的后 期氧化
冷起动、暖机 和火 焰怠 不速能等进工入况 下 较 较 焰 工 的 进 润 和 气 合 燃 H吸 沉 放 燃 和 快 焰 未 化 来 部各 隙 未C重 物 。 增 熄燃积况，种吸淬气滑缸烧烧温燃合或， 低 厚 ， ，向要。加灭H物下狭便收熄过油的过室度烧物部壁，，可重已C来。。。使未窄会了是程膜碳程中下的释分面能新淬壁燃源燃H的产进此中溶氢中压降碳放氧温使被熄面气。CH间生入类解化力太氢出化度火全层火，，排解C 。
现在二十六页，总共三十四页。
柴油机微粒的组成与特征
柴油机排气微粒由很多原生微球 的聚集体而成，总体结构为团絮 状或链状。
当排气温度超过500℃时，碳质微球的聚 集体，称为碳烟，也称为烟粒；
排气温度低于500 ℃时，烟粒会吸附和凝聚 多种有机物，称为有机可溶成份。
现在二十七页，总共三十四页。
烟粒的生成机理
现在三十四页，总共三十四页。
现在十三页，总共三十四页。
柴油机未燃HC的生成机理
燃料在气缸内停留的时间较 短，生成HC的相对时间也
短，故其HC排放量比汽油 机少。
现在十四页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
混合气的均匀性越 差则HC排放越多。
运行条件的 影响
汽油机运行条件的 影响
现在十五页，总共三十四页。
。最高温度通常出现在Φa ≈1.1， 废且气有分适数量增的大氧，浓减度小，了故可N燃O气X排的放发热量
，温浓温增 度度度大 下出下了 降点现降混 ，火峰的合N值作O时气排。用的刻放占Φ比的a降优进热影低势一容。响，步，N增使O大最生，高成燃烧
量减少。
现在二十三页，总共三十四页。
影响NOX生成的因素
现在八页，总共三十四页。
柴油机一氧化碳的生成机理
燃料与空气混合不均匀，总有局部缺氧和低温的地 方，反应物在燃烧区停留时间较短，小负荷时尽管
Φa很大，CO排放量反而上升。
现在九页，总共三十四页。
影响一氧化碳生成的因素
现在十页，总共三十四页。
现在十一页，总共三十四页。
碳氢化合物的生成机理
燃烧过程中未燃烧或燃烧不完 全的碳氢燃料 漏入曲轴箱的窜气中含有大量 未燃燃料 燃油蒸汽
现在六页，总共三十四页。
汽油机一氧化碳的生成机理
由上图可以看出
Φa <1时 ，因缺氧引起不完全燃烧，CO的排放量随 Φa的减小而增加。 Φa >1时 ，CO的排放量都很小。 Φa =1.0～1.1时，CO的排放量变化较复杂。
现在七页，总共三十四页。
柴油机一氧化碳的生成机理
Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机低得多。 Φa =1.2～1.3（大负荷）， CO的排放量才大量增加。
烟粒生成阶段： （1），在高温富油缺氧区，通过裂解和脱氢过
程，经过核化形成先期产物；
（2）在低于1500K的低温区，通过聚合和 冷凝生成碳烟微粒。
烟粒长大阶段： （1）表面生长； （2）聚集。
现在二十八页，总共三十四页。
烟粒的氧化及有机可溶成份的吸附与凝结
烟粒的氧化： 氧化作用需要有一定的温度，至少在700～ 800℃。 有机可溶成份的吸附与凝结： 组成SOF的重质有机化合物向烟粒聚集物的凝结
现在二十二页，总共三十四页。
影响NOX生成的因素
影响汽油机 NOX生成的
因素
Φ度a很过<高1量时N，O空X由的气于生系缺成氧数量即仍和使会燃燃随烧烧着室室的内降温低 而降温低度，的此影时氧响浓度起着决定性作
用。
点。ΦN火Oa>X提生残1时前成余，角量废温的随度气减温起小分度着，升数决N高的O定而排性影放迅作响量速用不增，断大下降
燃烧室面容 比的影响
现在十六页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
运行条件的 影响
汽 柴油机运行条件的 影响
现在十七页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
柴油机运行条件的影响
喷油时刻的 影响
喷油嘴喷孔 面积的影响 冷却水进水 温度的影响 进气密度的
影响
现在十八页，总共三十四页。
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
负 转点 壁 燃比荷速火温烧影的的时室影响影刻面响响的容
汽油机运行条件的影响
负转 壁 燃荷面烧速的温室较影度面高响升容时高比，，大气H缸，C内单排混位放合容浓气积度的相 转扰 流 缸 明 点 降 应 利 H激 总 面 一点负 将 性C速。显 项容内 火火流 降 于 冷 量、增荷随排影的下 重时的 提比混 低 减 面 必混加增放废响影降 要刻燃 前是合 弱 积 然合。。加气响措。的烧 角降壁 也 也程、 提时流施过 减低面 随 增高度涡，量。程 小汽激 之 大冷的流H变C可油，冷 增却扩增。大排使机H效大介散大降而放CHH应质及改低，排几量CC温排善燃，未放排乎绝度气烧了燃降放放浓呈对有扰室气烃低度下的线值 壁温的影响
一氧化碳的生成机理
汽车尾气中CO的产生是燃烧不充分所致 ，是氧气不足而生成的中间产物。
m
n
CmHn2O 2 m CO2H2
燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧 后不会存在CO。但当氧气量不足时，就会有 部分燃料不能完全燃烧，而生成CO。
现在五页，总共三十四页。
汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数Φa的关系
现在十九页，总共三十四页。
NOX的生成机理
O2 → 2O
O ＋ N2 → NO ＋ O N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H
Φa >1的稀混合气区，xNOe随 温度的升高而迅速增大。
Φa <1，xNOe随Φa 的减小而 急剧下降。
NO的平衡摩尔分数xNOe与过 量空气系数Φa的关系
机动车检测站环保培训
现在一页，总共三十四页。
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响 因素
2.1 一氧化碳 2.2 碳氢化合物 2.3 氮氧化物 2.4 微粒
现在二页，总共三十四页。
主要内容
介绍了汽车尾气中的主要 污染物CO、HC、NOX和 微粒的生成机理及其影响 因素。
现在三页，总共三十四页。
现在四页，总共三十四页。
现理
结论： 在稀混合气区NO的生成主要
是温度起作用；在浓混合气 区主要是氧浓度起作用。
现在二十一页，总共三十四页。
NO2的生成机理
汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相 比可忽略不计，但在柴油机中NO2可占到 排气中总NOX的10%～30%。
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH NO2＋O → NO＋O2
内喷入气缸时，参与预混燃烧的油量增多，故
排烟浓度低而NO浓度高；
（3）喷油嘴不正常喷射的影响：滴漏或二次喷
射对碳烟有不利影响；
（4）喷油压力的影响：提高喷油压力，减少烟
粒的生成。
现在三十三页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
空气涡流的影响：
适当增加空气涡流，有利于改善混合气品质 ，减少碳烟排放量；
与吸附。
现在二十九页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
负荷的影响： （1）高速小负荷时，稀薄混合气区较大， 微粒排放量较高； （2）低速大负荷时，容易产生裂解和脱氢，排 放量有所升高。
现在三十页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
转速的影响：
（1）小负荷时温度低，以未燃油滴为主的微 粒的氧化作用微弱； （2）转速升高时，这种氧化作用又受到时间 因素的制约； （3）大负荷时，转速的升高有利于气流运动 的加强，使燃烧速度加快。
现在三十一页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
燃料的影响： （1）燃油中芳香烃含量及馏程越高，微粒 排放量越大；烷烃含量越高，微粒排放量 越少； （2）柴油机的排烟浓度随十六烷值的提高而 增大。
现在三十二页，总共三十四页。
影响微粒生成的因素
喷油参数的影响：
（1）喷油定时的影响；
（2）喷油规律的影响：大部分燃油在前半时间
喷油定时的影响
影响柴油机 NOX因生素成的
喷NO油X排提放前随角负减荷小增，大而燃显烧著推增迟加，。燃烧温
度较低，放生热成规的律NO的X较影少响。
转速对NOX排放的影响比负荷的影响小
。 传统模式
低排放放热模 式
负荷与转速的影响
现在二十四页，总共三十四页。
现在二十五页，总共三十四页。
微粒的生成机理
现在十二页，总共三十四页。
汽油机未燃HC的生成机理
火焰在壁面淬冷 狭隙效应
润滑油膜对燃油蒸 汽的吸附与解吸
燃烧室内沉积物 的影响 体积淬熄
碳氢化合物的后 期氧化
冷起动、暖机 和火 焰怠 不速能等进工入况 下 较 较 焰 工 的 进 润 和 气 合 燃 H吸 沉 放 燃 和 快 焰 未 化 来 部各 隙 未C重 物 。 增 熄燃积况，种吸淬气滑缸烧烧温燃合或， 低 厚 ， ，向要。加灭H物下狭便收熄过油的过室度烧物部壁，，可重已C来。。。使未窄会了是程膜碳程中下的释分面能新淬壁燃源燃H的产进此中溶氢中压降碳放氧温使被熄面气。CH间生入类解化力太氢出化度火全层火，，排解C 。
现在二十六页，总共三十四页。
柴油机微粒的组成与特征
柴油机排气微粒由很多原生微球 的聚集体而成，总体结构为团絮 状或链状。
当排气温度超过500℃时，碳质微球的聚 集体，称为碳烟，也称为烟粒；
排气温度低于500 ℃时，烟粒会吸附和凝聚 多种有机物，称为有机可溶成份。
现在二十七页，总共三十四页。
烟粒的生成机理