环境管理-第8章发动机的排放与噪声控制 精品

对于NOx: （1）浓混合气时： 燃烧速度快，转速越高，散热损失越少，燃烧温度高， 故NOx排放高；
（2）稀混合气时： 燃烧速度慢，转速越高，燃烧对应曲轴转角越大，结 果燃烧温度降低，故NOx排放低。
5、工况
工况（km/h）
排放量
CO(%) HC(10-6) NOx (10-6)
怠速 0
定速 40
中等负荷(节气门开度25%-80%）: 供给经济混合气且残余废气少，燃烧迅速、充分， HC、 CO排放低；但燃烧温度高，NOx排放高。
大负荷(节气门开度>80%）: 供给浓混合气，燃烧温度和排温高，故NOx排放高而 HC排放低；但由于氧不足，CO排放高。
4、转速 对于CO、HC:
转速高，气流运动强，可以改善燃烧（减少冷激效应）， 故HC和CO排放低。
2、微粒上的附着物（SO2、NOx、HC等）引起 中毒、至癌等。
通常，柴油机的碳烟排放量约为汽油机的30倍以上。
8.2 发动机排放污染物的生成机理
一、汽油机、柴油机有害排放物比较-混合气形成、燃烧过程、ຫໍສະໝຸດ Baidu 气化学反应
二、有害排放物的生成机理
1、CO的生成
来源： （1）不完全燃烧（包括局部缺氧燃烧）； （2）高温CO2与H2O的裂解反应（2000℃以
加速 0→40
减速 40→0
4.0-10.0
0.5-1.0
0.7-5.0
1.5-4.5
300-2000
200-400
300-600 1000-3000
50-100
1000-3000 1000-4000
5-50
6、废气再循环（EGR率）
be
HC
ＮＯx ２０ ３０ ４０ ５０
EGR率（％）
EGR率与排放的关系
上）。
2CO2 2CO O2
柴油机与汽油机比较：
对于柴油机，过量空气系数大（富氧），且燃烧温度也
较低，故其CO排放低； 而汽油机，过量空气系数偏小（氧少），且燃烧温度高，
CO排放较大。 CO（%,体积分数）：汽油机0.1～0.6；柴油机0.05～0.5。
图8.1 不同空然比下废气中的各成分变化 图8.2混合比和各有害气体排放量的关系
2）柴油机HC主要来源于混 合不均匀造成的过浓或过稀及喷 油器压力室容积内的残留燃油。
HC（%）：汽油机0.2；柴油机0.02～0.1。
4.微粒的生成
图8.6 燃烧系统中炭烟粒子的形成过程 燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种 不饱和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃。它们不 断脱氢、聚合成以炭为主的直径2nm左右的炭烟核心 。 由于大部分碳烟在燃烧后期及排气过程中会被氧化，因此，提高排气 温度有助于降低碳烟的排放。 柴油机与汽油机比较：对于汽油机，采用无铅汽油时基本不排放碳烟； 而柴油机，由于采用缸内喷射、边喷边烧的工作模式，较容易产生局 部高温缺氧燃烧，故碳烟生成量较汽油机大得多（30倍以上）。 微粒（g/m3）：汽油机0.005；柴油机0.15～0.3。
第三篇 燃烧与排放
第1节 发动机有害排放物的种类及危害
一、概述（视频） 二、发动机有害排放物及其危害
发动机主要有害排放物：CO、HC、NOx和微粒（碳 1、一氧化碳（CO） 烟）。 特点：无色、无味、有毒（引起窒息）。
CO与血红蛋白的亲合力是氧的300倍，而分离速度却是
氧的1/3600，并会阻碍氧的释放。 2、碳氢化合物（HC） 成分：未燃、不完全燃烧的烃类及其部分氧化物组成，
EGR率高，对降低NOx有利，但过高会影响燃烧，使 HC排放和油耗增大。
二、机内净化技术
类型：EGR、改进发动机设计、EFI和提高燃油品质
1．废气再循环
原理和作用：一部分 排气经EGR阀还流回进气 系统，稀释了新鲜混合气 中的氧浓度，导致燃烧速 度降低，同时还使新鲜混 合气的比热容提高。两者 都造成燃烧温度的降低， 因而可以抑制NOx的生成。
如烷烃、稀烃、芳香烃、醛、酮等。
无害
有害
3、氮氧化合物（NOx，如NO、NO2、N2）O3、 危害：1、直接引起人类中N毒2；05等。
2、形成酸雨，破坏生态； 3、在紫外线作用下，与HC反应形成光化学烟雾。
浅蓝色烟雾（O3和PAN），易在中午日照最强时产 生，其毒性较NOx更强。 4、微粒（碳烟） 危害：1、微粒（<0.1μm) 破坏呼吸和血液循环系统；
点火提前(增大提前角）: 放热集中，燃烧温度高，而排 温低，对NOx和HC排放均不利。
浓浓 Tc be Tmax
NOx
浓浓
浓浓
浓浓
TDC
浓浓
点火提前角对排放的影响
气缸内燃烧压力与点火时刻的关系
3、负荷 怠速、小负荷(节气门开度小）:
混合气偏浓而废气多，燃烧变差，温度低，HC、CO排 放高而NOx排放低。
第二节 影响汽油机排放的主要因素及控制
一、影响因素（混合气成分、点火正时、负荷、转速、工况和
E1G、R混）合气成分（主要影响因素）
浓浓
混合气浓（<14.9）时：
浓浓浓浓浓 浓浓浓浓浓 be
缺氧燃烧，CO和HC排放大,NOx排放小； 理论空燃比附近（≈14.9）时： 燃烧迅速、充分，CO和HC排放低，
Te NOx
浓浓
但NOx排放高； 混合气稀（空燃比>14.9）时：
燃烧速度慢、温度低，CO和NOx排 放低，但淬熄现象增加使HC排放高。
浓浓
浓浓 浓浓.浓 浓浓 浓浓浓
空燃比对排放的影响
2、点火提前角 点火推迟(减小提前角）:
后燃严重，最高燃烧温度低， NOx排放少；同时，由于排温高， 有助于HC的氧化，但动力性与经 济性差。
3、HC的生 （1）未燃和不完全燃烧成；
冷激与缝隙效应（50%～ 7润0滑%油) 膜和沉积物的吸附 （30～40%) 过浓或过稀造成的火焰淬熄
（2）曲轴箱的窜气及燃油 系统的蒸发泄露。
（3）柴油机与汽油机的比较：
1）柴油机燃油是在压缩接近 终了时才喷射，因而冷激、缝隙 与吸附效应的影响小，故HC排 放较汽油机低；
2.氮氧化物的生成
来源：高温、富氧燃烧。
２３００℃
ＮＯx生成量
抑制NOx的生成必然与燃油经济性
相矛盾。
1)氧的浓度
2)温度 3)反应滞留时间 柴油机与汽油机的比较：
温度Ｔ／℃
NOx的生成与温度的关系
由于柴油机的最高燃烧温度较汽油机低，故NOx的排放量较汽
油机少。
NOx（%）：汽油机0.2-0.4柴；油机0.07～0.2。