汽油机排放污染物的生成和处理技术
汽油机的有害排放物及其控制
四、点火系统
传统点火系统具有结构简单、工作可靠、 成本低等优点，基本能满足汽油机对点火系统 的要求，随着汽车工业的高速发展，要求汽车 发动机向高转速、高压缩比、大功率、低比油 耗和低排放污染发展，传统点火系统越来越不 适应新的要求，人们开始研制电子点火装置， 提高发动机的点火性能。近二十年来，各类电 子点火装置相继问世，而且种类繁多。
暖机期间要使可燃混合气、冷却液和 机油尽快热起来，例如，采用进气自动 加热系统，有助于改善暖机和寒冷天气 运转时的混合气形成条件。
二、怠速
车用汽油机在实际使用中怠速工况占 很大的比例，汽油机在怠速工况下由于 残余废气系数大，混合气不得不加浓， 结果导致CO和HC的排放很高，所以世界 各国的排放法规都是首先限制怠速排 放。
燃油蒸发控制
活性碳罐
§6 汽油机机内净化技术
汽车排气中的有害排放物的净化途径， 一般分为两大类：
机内净化：它是通过对发动机燃烧过程 的改善，防止或减少有害物在发动机燃 烧过程中的生成量，减少排气中的有害 物质；
机外净化：是用设置在发动机外部的装 置将发动机排出的废气进行净化处理， 在净化装置中减少在发动机中已经产生 的污染物.
燃烧室形状 压缩比 火花塞位置 活塞组设计 稀薄燃烧
§7 废气再循环（EGR）
废气再循环简称EGR，是目前用于降 低NOx排放的一种有效措施。它将发动机 排气的废气引入进气管与新鲜混合气混 合后送入汽缸燃烧，实现再循环。EGR系 统的作用是将部分废气引出排气系统， 将引出的废气再送入进气系统，并对送 入进气系统的废气进行最佳的控制与调 节等。
提高怠速转速，改善燃烧状态是改善 怠速排放的重要手段。
三、混合气形成和空燃比
空燃比控制精度决定了混合气形成质量 的好坏。
浅谈汽车排放污染物生成机理及控制技术研究
１２ Ｈ ． Ｏ生成机 理 Ｈ ｃ与 Ｃ ０一样 ，也 是 一种 不完 全 燃烧 的产 物 ，与 过量 空 气 系数 有密 切 关 系。但即使 在空气 系数 ≥ ｌ 的条件 下 ，也会 产生 很高 的 Ｈ 排放 ，这是 因为 ｃ Ｈ 化 合物还 有淬 熄和 吸附等 生成 原 因。 ｃ １ ３ Ｎ ｘ 成机理 ． Ｏ 生 汽 油机燃 烧过 程 中主要 生成 Ｎ ０，另 有少 量 Ｎ ２ Ｏ ，统称 Ｎ ｘ Ｏ ，其 中 Ｎ ０占 绝大 部分 ，约 占 Ｎ ｘ Ｏ 总排放 量 的 ９ ％ 。在经排 气管 排入 大气后 ，缓慢 地与 Ｏ ５ ２
发动机原理之有害排放物的生成与控制
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
6.硫氧化物（SO x） ●成分：内燃机排放的硫氧化物主要是SO 2,也有少量的SO3，总称 SOx。 ●危害：Sox直接对人体有毒害作用，排放到大气中的Sox出了是形 成酸雨的主要成分外，还会有50%变成硫酸盐，形成二次微粒。
9.1有害排放物的生成机理
发动机原理之有害排放物的 生成与控制
9.7非排放污 染物控制技术
9.6柴油机排 放后处理技术
9.1有害排放物的 生成机理
有害排放 物的生成 与平控制
9.2排放法规及 测试法
9.3汽油机的 机内净化技术
9.5汽油机排 放后处理技术
9.4柴油机的 机内净化技术
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
1.一氧化碳（CO） ●成分：CO是一种无色、无臭、窒息性很强的气体。 ●危害：CO与血液中作为输氧载体的血红素蛋白（Hb）的亲和力比 O2 高200~300倍很容易结合成碳氧血红丝蛋白（CO-Hb），使血液的输 氧能力大大降低，导致心脏、大脑等重要器官严重缺氧。轻度CO中毒 时，会出现头晕、头痛、呼吸障碍等症状，中枢神经系统将受到损害 ；严重CO中毒时，会出现恶心、心痛、昏迷等症状、甚至死亡。大气 中的CO浓度超过0.3%时，30min之内可致人死亡。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1）柴油机微粒的基本特征
①微粒的构成及主要成分 柴油机微粒主要由三部分构成，即 （干）碳烟、可溶性有机物和硫酸 盐。
②PM的粒径和排放数量 20世纪80年代前的车用柴油机微 粒粒径在1~10μm范围内，后来随 高压喷射技术的采用和汽油混合过 程的改善，粒径已基本在1μm以 下。
毕业设计----汽油机HC排放的生成机理及净化措施
毕业设计----汽油机H C排放的生成机理及净化措施-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN汽油机HC排放的生成机理及净化措施摘要汽车作为现代化交通工具，给人们的生产与生活带来了极大方便。
可是它的尾气排放物却给大气环境造成了严重污染。
通过对汽车尾气中的固体悬浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅和黑烟等有害成份及其危害机理进行分析。
探讨了治理汽车尾气污染的主要原因，提出了汽车尾气污染防治的若干对策。
本文主要论述了车用汽油机HC排放物控制的必要性，探讨了HC的生成机理及其影响因素，介绍了各种车用汽油机HC排放的控制技术，分析了各种净化技术的特点和存在的问题。
关键词：汽油机；碳氢化合物；生成机理；净化措施Generation Mechanism of HC from Vehicle Gasoline Engine and ItsEmission Control TechniqueAbstractAs the modern means of transportation, automobiles bring great convenience to peoplep's life and production. However, the exhaust emissions cause terrible pollution to atmospheric environment. Analyzing harmful components: solid suspended particles, Carbonmonoxide, Nitrogen oxides, Hydrocarbons, Lead and smoke and it’s hazards analyses of the mechanism, the author discusses the main reasons of managing vehicle exhaust pollution and puts forward a number of countermeasures of controlling and prevention of automobile exhaust pollution.The article discusses the necessity of HC emissions control from vehicle gasoline engine, as well as the generation mechanism of HC and it’s influence factors. HC emission control techniques of all kinds of vehicle gasoline engines are introduced along with the features and problems of respective purification technique.Key word: gasoline engine; HC; generation mechanism; purification measures目录1 绪论 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
(环境管理)发动机排放污染物的影响因素
发动机排放污染物的生成机理和影响因素主要内容：介绍了汽车尾气中的主要污染物CO、HC、NO X和微粒的生成机理及其影响因素。
1 一氧化碳1.1 汽车尾气中CO的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。
影响一氧化碳生成的因素理论上当α在14.7以上时，排气中不存在CO，而只生成CO2。
实际上由于燃油和空气混合不均匀，在排气中还含有少量CO。
即使混合气混合的很均匀，由于燃烧后的温度很高，已经生成的CO2也会由于一小部分分解成CO和O2，H2O也会部分分解成O2和H2，生成的H2也会使CO2还原成CO，所以，排气中总会有少量CO存在。
可见，凡是影响空燃比的因素，即为影响CO生成的因素。
1. 进气温度的影响一般情况下，冬天气温可达零下20℃以下，夏天在30℃以上，爬坡时发动机罩内进气温度超过80℃。
随着环境温度的上升，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混合气的空燃比α随吸入空气温度的上升而变浓，排出的CO将增加。
因此，冬天和夏天发动机排放情况有很大的不同。
图2-3为一定运转条件下，进气温度与空燃比的关系，大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致。
进气温度/℃海拔高度/m 怠速转速/(r/min)图2-3 进气温度与空燃比的关系图2-4 海拔高度与大气压力的关系图2-5 怠速转速对CO和HC排放的影响V/(km/h)图2-6 某汽油机等速工况排气成分实测结果2. 大气压力的影响大气压力P 随海拔高度而变化，由经验公式()5.256010.02257 kPa P P h =- (2-4)式中：h 一海拔高度，km 。
当海平面0P =100kPa 时，可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线，如图2-4所示。
当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度ρ可用下式表示：()32731.293 kg/m 273760P T ρ=+ （2-5） 式中：T －温度，℃。
可以认为空气密度ρ和大气压力P 成正比，从简单化油器理论可知，空燃比和空气密度的平方根成正比，所以进气管压力降低时，空气密度下降，则空燃比下降，CO 排放量将增大。
浅谈汽油机污染物排放及净化措施
多气 门发动机是指一个气 缸气 门数 目超过两个发动机 ，在 采用 多 气 门技术后 ， 能保证较大 的换气通 流面积 ， 减少泵气损失 ， 大充气 量 ， 增 保证较大 的燃烧速率 ， 降低汽油机污染物 的排放量。 ３汽油机排放污染物 的后处理净化 ． 后 处理净化就是 对已经排 出燃烧 室而 尚未排 人大气 中的废气 ， 在 排气 系统 中进行净化处理 。 主要采用三元催化转化器 、 热反应器和空气 喷射 系统 等来 降低 汽 油 机 污 染 物 的排 放 量 。 （ ） 元催化转化器 １三 三元催化转化 器是安装在汽 油机排气系统 中最重要 的净化装 置 ， 当 高 温 的 汽油 机 尾气 通 过净 化 装 置 时 ，三 元 催 化 器 中 的 净化 剂 将 增 强 Ｃ Ｈ Ｏ、 Ｃ和 Ｎ 三种气体的活性 ， Ｏｘ 促使其进行一定的氧化 一还原化学反 应， 中 Ｃ 其 Ｏ在高温下氧化成 为无 色 、 无毒的二氧化碳气 体 ； Ｃ化合 物 Ｈ 在 高温下 氧化成水（ Ｏ 和二 氧化碳 ； Ｏ Ｈ ） Ｎ ｘ还原成氮气和氧气 。 三种有害 气体变成无害气体 ， 从而降低汽油机污染物的排放。 （） 反应器 ２热 热反应器通 常是一种大 型容器 ， 备有绝热 良好 的隔热套 ， 取代了常 规排气歧 管， 被安装在 紧靠发动机排气道 出口处 。 它是通过均质气体的 非催 化反应来氧化汽油机排气 中烃 和 Ｃ Ｏ的装置 。当排 出的废气 经过 热反应器时 ， Ｃ 使 Ｏ和 ＨＣ在其 中保持 高温（ ０ — ０ ￣ 并停 留一段 时 ８ ０ ９ ０Ｃ） 间（ 平均为 １０ ）使之 能得到 充分 的氧化 ， 而降低 Ｃ ０ ｍｓ ， 从 Ｏ和 ＨＣ的排
汽油机排放污染及控制措施
的 浓 度 达 ０５ ｐ （ 万 分 之 一 ） ， ．ｐ ｍ 物 碳
氮 氧 化 合 物 约 ５ ～１ ０ ｇ 汽 车 尾 气 ０ ５ｋ ，
可 谓 大 气 污 染 的 “ 凶 ” 元 。 这 些 有 害气 体 的 主 要 释 放 途 径 有 三种 ： 是排 气 管 ， ９％ 的一 氧 一 约 ９
造 血 功能 。
千 辆 汽 车 每 天 排 出 一 氧 化 碳 约
３ ０ ｋ ， 碳 氢 化 合 物 约 ２ ０ ４ ０ ｇ， ００ ｇ ０ ～ ０ｋ
二 、 油机 排放污 染控 制措 施 汽
由 于 汽 车 的 排 放 物 对 动 植 物 的
生 存 产 生 了 许 多 危 害 性 ， 个 国 家 和 各 地 区都 在 采 取 措施 以 控 制 汽车 所 带
氧 化 碳 、 ％ 的 氮 氧 化 合 物 和 ２ ％ 的 ｌ ０ 碳 氢 化 合 物 ， 三 是 燃 料 蒸 发 ， 约 有 ２ ％的 碳 氢 化 合 物 。 ０ １ 一 氧 化 碳 的 成 因 及 危 害 ．
一
都 有 严 重 的 损 坏 作 用 。 氢 化 合 物 形 碳 成 酸 雨 ， 染 湖 泊 、 壤 ， 响林 业 渔 污 土 影
、
汽 油机 排放 污染 物 的成 因及
危害
汽 油 机 尾 气 排 放 污 染 物 成 分 非
常 多 ， 要 是 ： 氧 化 碳 、 氢 化 合 主 一 碳
物 、 氧 化合 物 、 氧 化碳 、 尘 微粒 氮 二 烟 （ 些重 金 属化合 物 、 化 合 物 、 烟 某 铅 黑
及 油 雾 ）臭 气 （ 醛 等 ） 据 统 计 ， 、 甲 。 每
如何控制汽油机排放污染危害
汽油机排放污染物会有哪些危害?一、汽油机排放污染物的成因及危害汽油机尾气排放污染物成分非常多，主要是：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化碳、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。
据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物约 200~400kg，氮氧化合物约50~150kg，汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。
这些有害气体的主要释放途径有三种：一是排气管，约 99%的一氧化碳、99%的氮氧化合物和 60%的碳氢化合物；二是曲轴箱，约有 1%的一氧化碳、1%的氮氧化合物和 20%的碳氢化合物；三是燃料蒸发，约有20%的碳氢化合物。
1．一氧化碳的成因及危害一氧化碳是燃料不完全燃烧后产生的一种无色、无味、无刺激性的有害气体。
一氧化碳是汽油机排放浓度最高的有害气体，人吸入一氧化碳后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，他的结和力是氧的300倍，因此肺里的血红蛋白不与氧结合而与一氧化碳结合，人就会出现中毒现象，如反应能力、视敏度下降等，一氧化碳中毒的中期症状是咳嗽、头晕、恶心、呕吐、胸痛、呼吸困难，严重时会发生虚脱昏迷甚至死亡。
2. 碳氢化合物的成因及危害碳氢化合物排放物的生成除了曲轴箱通风口漏出和油箱蒸发外，主要是不完全燃烧、壁面淬熄等原因。
实践证明，汽油机在过量空气系数小于1 时，氧气不足，燃料燃烧不完全，未燃烧的碳氢化合物便随废气排出，使排气中的碳氢化合物含量增加；当过量空气系数大于1 时，混合气在气缸内处于低温区域时，附在燃烧室表面的激冷层也会燃烧不完全，使排气中的碳氢化合物增加。
碳氢化合物是具有刺激性的气体，其浓度量小于一氧化碳，碳氢化合物中大部分对人体健康的直接影响并不明显。
汽车尾气中的碳氢化合物有 200 多种，其中 C2H4在大气中的浓度达 0.5ppm（十万分之一）时，能使一些植物发育异常。
碳氢化合物具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用，对人的呼吸系统、神经系统、造血系统都有严重的损坏作用。
汽油发动机尾气排放超标分析与治理措施
2021(1)e点韶汽车工穩师APPLICATIONi 汽油发动机尾气分析与治理措施「李先锋.I 城职业技术大学)摘要：国！标准实施以来，因尾气排放超标原因，出现了大量汽车年检难以通过的现象。
为了解决此问题，针对汽油机排放 超标现象，深入检测站和汽修厂进行了调查研究，结合发动机构造、汽车使用和故障产生机理的方法，文章从汽车汽油发动机有害气体产生的机理、结构、设计指标、汽车使用、运行材料、磨损和损坏的规律等方面，对汽油发动机尾气排放进行分析 和阐述，并提出解决措施。
为节能减排领域提供了参考。
关键词:汽油发动机;尾气排放;治理Analysis and Treatment Measures of Excessive Exhaust Emissim of Gasoline Engine **基金项目：山西省教育科学“十三五”规划课题(GH-19318)Abstract ： Since the implementation of the VI national standard, a large number of automobile annual inspections have beendifficult to pass due to the excessive exhaust emissions. In order to solve this problem, aiming at the phenomenon that gasoline engine emissions exceed the standard, in-depth inspection station and auto repair factory conducted investigation and research,combining the methods of engine structure, automobile use and fault generation mechanism, this paper analyzes and expoundsthe exhaust emissions of gasoline engines from the aspects of the mechanism, structure, design index, vehicle use, operating materials, laws of wear and damage, etc, and propose solutions. It provides a reference for the field of energy conservation andemission reduction.Key words : Gasoline engine; Exhaust emission; Treatment多年来汽车保有量增长的同时，汽车运行带来的 环境污染也日益严重，国家制定了越来越严格的汽车排放污染标准，倒逼汽车产业升级。
浅谈汽油机污染物排放及净化措施
浅谈汽油机污染物排放及净化措施
欧阳娜
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)012
【摘要】本文从汽油机污染物的来源、危害和生成机理分析入手,探讨了汽油机污染物前期净化、机内净化、后处理净化等措施.
【总页数】1页(P105)
【作者】欧阳娜
【作者单位】江西交通职业技术学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.国产摩托车排气污染物排放水平及机内净化措施研究
2.小型汽油机排放污染物的生成机理及净化措施(二)
3.小型汽油机排放污染物的生成机理及净化措施(一)
4.汽油机排气污染及净化措施
5.汽油机有害排放物的形成机理及排气净化措施
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车尾气及其处理
汽车尾气及其处理汽车尾气污染以及其治理发动机污染及其毒性发动机对环境的污染主要来自尾气。
汽油机的主要污染物是co、NOx和HC。
燃烧含铅汽油也会产生铅污染。
发动机排气中另一种主要的污染物是二氧化碳，它是正常燃烧的主要产物，虽然二氧化碳本身是无毒的，但它却是引起“温室效应”的主要成分，所以备受全球关注。
从健康的角度讲，大剂量的一氧化碳可致人死亡，城市中必须将一氧化碳控制在一个较低的水平。
主要污染物及危害一.一氧化碳co一氧化碳是碳氢燃料燃烧的中间产物。
主要是碳氢化合物在局部缺氧或低温条件下不完全燃烧产生，并在内燃机排气中混合排放。
当车辆负荷过大、低速或空档运行时，燃油不能充分燃烧，废气中的一氧化碳含量会显著增加。
一氧化碳是一种无色无味的窒息性有毒气体，化学反应能力低。
它对空气的相对密度为0.9670，溶解度很小。
2.氮氧化合物noxNOx是no和NO2等氮氧化物的总称。
与no相比，汽油机排气中的no 2浓度可以忽略不计，但在柴油机中，no 2可占排气中总NOx的10%~30%。
刺激人眼粘膜，容易引起结膜炎和角膜炎。
在严重的情况下，它还会导致肺气肿。
HC能刺激人的眼睛和呼吸系统，对农作物也有害。
3.碳氢化合物hc汽车尾气中的碳氢化合物来自三个排放源。
对于普通汽油机而言，约60%的碳氢化合物来自内燃机的废气排放，20%~25%来自曲轴箱的泄漏，其余15%~20%来自燃油系统的蒸发。
在一定的地理、温度和气象条件下，废气中的HC和NOx在强烈的阳光下会发生光化学反应，产生以臭氧（O3）和醛类为主的过氧化物产物，称为光化学烟雾。
臭氧具有独特的气味和强烈的毒性。
醛类对人的眼睛和呼吸道有刺激作用。
此外，它们还阻碍生物体的正常生长。
4.微粒废气中颗粒物的主要成分是吸附剂中含有多种多环芳烃（PAHs），它们具有不同的致癌作用。
这种颗粒由燃烧过程中产生的含碳颗粒（烟灰）和吸附在其表面的各种有机物组成，称为有机可溶组分（SOF）。
汽油机CO生成机理
CO, 0.90% HC, 0.09%
气体 H2O HC
NOx, 0.13%
N2 氧气和惰性气体 NOx
CO2
固体杂质, 0.00%
CO
固体杂质
一：汽油机排放气体主要成分及排放污染物
排放污 染物
CO
HC
NOx
SO2
微粒
二：汽油机污染物排放的途径
排放途径
曲轴箱窜气 燃料蒸发泄漏
汽油机污染物的生成机理
姓名： 学号： 专业：
目录
01
汽油机排放气体的主要成分 及其排放污染物
02 汽油机污染物的排放途径
03 CO生成的机理
一：汽油机排放气体主要成分及排放污染物
汽油机的排气污染物主要是从排气管排出来的。在汽油机中， 烃燃料中的碳和氢将被氧化成CO2 和H2O。如果燃烧不完全还会 生成CO、HC等不完全氧化物。另外，由于燃烧是在高温下进行 的，进入汽缸中的氧和氮还会生成ＮOX。因此，汽油机排放气体 的主要成分有如下几种：
• 右图为一台不加排气催化转化器的 汽油机在欧洲标准测试循环中的排气 组成。排气中比列的绝大部分是来自 空气的不参与燃烧的N2约占体积分数 70%）和完全燃烧的产物（体积分数 近10%的H2O和体积分数近于20%的 CO2），污染物只有1%左右。
CO2, 18.10% 氧气和惰性气体, 0.70%
H2O, 9.20%
面迅速蒸发进而造成HC污染。
二：汽油机污染物排放的途径
• （3）：采用传统的化油器式发动机，化油器浮子室的外部及内部通风口 也是燃油蒸气的一个泄漏途径。
• 当发动机长时间运转后停下来时，发动机机体的温度高于环境温度，浮 子室内的燃油会蒸发形成汽油蒸汽，这些汽油蒸汽便由内部通风口进入空气 滤清器内，其中一部分泄漏进入大气形成HC污染。在不加控制的情况下， 这部分排放量占汽油机HC总排放量的20%左右。发达国家的汽车都安装了 蒸发污染物的控制装置，即把由燃油系统的各个通风口泄漏的燃油蒸汽用碳 罐先先吸收起来，到发动机工作时，在释放出来使其进入汽缸内燃烧。
车用汽油机排放污染物的生成机理及影响因素
发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。
4、积碳增多
高温裂解产生的碳粒形成积炭，
5、Ne下降、ge上升
另外，高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离 碳增多，排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃 烧，使排温增高。
（四）影响爆燃的因素
有燃料因素、使用因素、结构因素等。 为便于分析，假定：
最高压力过早使压缩功增大，过迟散热损 失增大；过大产生振动、噪音，过小使膨胀 功减少。 压力升高率：即曲轴每转1度时，缸内气体 压力的平均升高量：
λP =△P/△θ
λP表征压力变化的急剧程度。 λP过大，发 动机振动和噪声大，工作粗暴； λP在１７ ５～２５０ＭＰa/℃A，汽油机工作柔和，性 能好。
是燃烧的准备阶段，主要进行热量的积累，缸内的压力 线与纯压缩线基本重合。
当反应的混合气的温度升高到一定程度后，形成发火
区，即火焰中心。
从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角， 称为点火提前角，用表示。一般为20—35ºCA。 各种因素对滞燃期长短的影响：
混合气浓度合适（=0.8~0.9最短）、火花塞跳火时缸 内压力及温度高、电火花强度大，着火延迟时间将减小。 另外，与残余废气量、缸内混合气的运动等因素有关。
3）由于火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，气缸内压 力越来越高，未燃气体受已 燃气体膨胀作用的压力， 其密度也越来越大。
已燃气体的质量与体积的关系
汽油机的排气成分
1.大气成分——N2和剩余的O2 2.完全燃料产物——CO2和H2O 3.不完全燃烧产物——CO、H2 4.未燃烃及燃烧分解生成物HC 5.燃烧中间产物——醛类 6.氮氧化合物——NOx 7.颗粒物
2．高温离解反应
汽油机废气处置
汽油机减速对CO、HC排放旳影响
汽油机加速对CO、HC排放旳影响
碳氢化合物HC旳生成与过量空气系数旳关系
❖ 汽油与空气旳均匀混合气在过量 空气系数等于1时，理论上不产 生HC，但实际不是这么旳（如 右图），在a ＝1，HC也相当 高，并随a减小而迅速增长。当 混合气过稀，因为燃烧恶化，甚 至有些循环失火会使HC急剧增 长，只有采用特殊措施（如组织 快燃）才可能缓解这种趋势。
精确旳点火定时与可靠旳点火系统
❖ 点火定时与点火能量对火焰传播有决定性影响，所以，对汽 油机燃油消耗和排气污染物排放有很大影响。
❖ 点火能量旳提升能够扩大混合气着火界线，提升汽油机稀混 合气运转旳能力，同步也能够提升汽油机旳废气再循环量， 降低NOx排放，提升部分负荷时旳发动机功率。
❖ 采用电子式无触点系统能够根据汽油机转速与负荷优化控制 汽油机旳点火定时，进一步提升汽油机性能。与爆震传感器 结合，还能够根据环境条件旳变化来变化点火定时，壁面爆 震旳发生。
尽量短旳火焰传播距离；如采用火花塞中置（多气门汽油机） 构造紧凑，尽量小旳燃烧室表面；如采用小面容比燃烧室 壁面高温部件处于火焰传播旳终点； 燃烧室内应具有强烈旳气流运动；
部分负荷火花塞位置对油耗和HC旳影响
❖ 火花塞中置，缩短了火焰传播距离，降低了爆震危险，使得 汽油机压缩比能够提升，油耗降低；另外，多气门汽油机燃 烧室比较紧凑，紧凑旳燃烧室具有冷激表面小，降低HC排 放。
汽油机排放与过量空气系数旳关系
已燃气体量对汽油机NOx旳影响
❖ 点燃式内燃机在燃烧前，燃烧室中旳混合气 由空气、已蒸发旳燃油蒸汽和已燃气体构成。 后者是前已循环留下旳残余废气，或加上废 气再循环EGห้องสมุดไป่ตู้时旳回流气构成。
满足汽油机车辆排放法规要求的污染物后处理技术 心得体会
满足汽油机车辆排放法规要求的污染物后处理技术心得体会生活中，冷启动时车辆排放污染最严重。
通过改变载体的热容量，改进贵金属催化剂的类型和组分，能明显改善催化剂快速起燃效果，降低催化剂运行所需的尾气温度。
高耐热催化剂，使高温环境下的催化转化器更耐久稳定，催化剂的使用寿命因此延长，催化转化器也能被安装到距离发动机更近的位置。
对贵金属催化剂，通过添加稳定剂及其他稀土材料，使催化剂在1000℃下依然维持高的比表面积。
改进的储氧材料在保持涂层表面积的同时，增大了三元催化剂的特定空燃比工作“窗口”，同时与氧传感器配合以反馈催化剂的“健康”状况，用于在线诊断系统OBD。
“紧耦合”催化剂安装在排气歧管的出气口，使催化剂能够快速进入工作状态。
电加热三元催化剂系统，用一个小的催化剂布置在主催化剂前，其载体通常由金属制成。
电流通过时，载体迅速发热，使催化剂几秒钟就达到了工作温度。
5.汽油机颗粒物的控制技术颗粒物是造成雾霾的主要原因，从环保部门将细颗粒物PM2.5列入空气质量指标以来，在空气污染严重的城市，PM“爆表”的情况时有发生。
根据世界卫生组织公布的研究结果，空气中越细小的颗粒物对人体具有越大的危害。
城区中机动车排放的颗粒物可占颗粒物总量的一半，“冒黑烟”柴油车的颗粒物排放更加严重，但由于国内市区道路基本限行货车且汽油车的保有量巨大，基本上汽油车排放的是超细颗粒物，因此，从国V标准开始，法规要求在申报时对车辆的颗粒物进行测量，而从欧Ⅵ开始，颗粒物数量也被列入限制范围。
控制颗粒物排放最有效的后处理装置是壁流式颗粒捕获器，尾气可从捕获器的一端流入通道，但通道在另一端封闭，尾气只好通过壁面进入相邻的孔道流出，颗粒物被壁面过滤沉积下来。
捕获器可以由陶瓷，如堇青石、碳化硅，或钛酸铝材料制成。
最新的研究成果表明，极细颗粒物对健康的影响更加显著，因此，最新的欧盟排放法规（例如欧Ⅴ和欧Ⅵ）对极细颗粒设定了颗粒物重量和数量两方面的要求以保证对颗粒物的控制效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽油机排放污染物的生成和处理技术摘要：目前环境污染严重，而汽车作为化石燃料的重要消耗途径，有着不可推卸的责任。
因此本文分析汽油机排放的CO,HC,NO X和微粒等污染的生成，还讨论了目前汽车常用的机内净化和排放后处理技术。
在这里技术的指导下，希望进一步改善汽车的排放特性。
关键词：汽油机；排放；机内净化；排放后处理0 引言近年来环境污染日益严重，很大程度上是由化石燃料的不清洁燃烧方式引起的。
酸雨，雾霾，沙尘暴，温室效应甚至厄尔尼诺现象的出现频率越来越高，环境问题与经济发展的冲突越来越严峻。
据英国石油公司（BP）的统计，中国是目前世界上能源消耗量最大的国家，占世界一次能源消耗的22.4%[1]。
其中，不可再生的化石能源占了我国能源结构的绝大部分。
化石能源的大量消耗不仅威胁国家的能源安全问题，同时也制约了社会的稳定高速发展。
从图1中可以看到，随着我国汽车保有量的不断增长[2]，汽车行业作为交通运输的主要构成部分消耗的大量石油资源占据了很大比例。
其次，粗放式地燃烧化石燃料已造成了严重的空气污染。
随着空气污染的不断加重，PM 2.5数值不断攀升，雾霾天气已经严重影响了人们的正常工作生活。
控制空气污染并减少雾霾天气以保障我国民众的身体健康和日常生活已经刻不容缓。
图1 世界汽车增长趋势尽管内燃机具有效率高、体积小、续航里程高等优点，但是其每年消耗大量宝贵的化石燃料并排放危害环境和人体健康的物质。
研究表明，汽车尾气的排放物是大气污染物的一个主要来源[3-5]，其中包含未燃碳氢（HC）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、固体颗粒物、二氧化硫、含铅化合物等多种有害物质[6]。
然而内燃机作为成熟的动力源在短时间内无法被彻底取代，研究内燃机排放物是如何生成，并探寻合适的排放控制手段，使亟待解决的。
目前城市绝大多数乘用车都是汽油机，所以本文主要讨论汽油机排放物的生成和控制。
1 汽车排放污染物的生成和影响因素1.1一氧化碳的生成机理和影响因素汽车排放物中的CO的生成主要是由于燃油在汽缸内燃烧不充分所致，是由氧气不足所引起的。
一般烃燃烧燃烧都是先与氧气反应生成CO和H2，再由二者与O2进一步反应生成H2O和CO2，同时CO还和生成的水蒸气反应生成H2和CO2。
由此可见，当汽缸内氧气充足燃料完全燃烧的情况下，是没有CO生成的，而当O2不足的情况下，就会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。
理论上当空燃比α在14.7以上时候，燃料完全燃烧，没有CO生成。
但由于燃料空气混合不均匀，在排气中还含有不少CO。
因此CO主要受空燃比的影响，因此，影响空燃比的因素都会影响CO生成。
例如，进气温度、大气压力、进气管真空度、怠速转速、发动机工况等。
如图2可以看到不同转速和负荷对CO排放的影响[7]。
图2 1800 r/min(左边)和2500 r/min(右)下的CO排放特性1.2碳氢化合物的生成机理和影响因素汽油发动机中的未燃HC的生成主要可分为三种方式：燃烧过程中未完全燃烧的碳氢燃料随废气排入大气，其可能通过火焰在壁面淬熄、狭隙效应、燃烧室内沉积物和油膜等对燃油蒸汽的吸附和解吸、体积淬熄和后期氧化等原因引起；未燃燃料从活塞组和汽缸之间的缝隙漏入曲轴箱，形成蹿气；燃油从汽油机的燃油系统直接蒸发形成燃油蒸汽。
未燃HC排放主要是由于缸内混合气过浓、过稀或者局部混合不均匀引起燃烧不完全而导致的，造成燃烧不完全的因素大致有混合气质量、发动机运行条件、燃烧室结构参数及点火和配气正时等。
其运行条件可以细分为负荷、转速、点火时刻、燃烧室面容比等的影响。
如图3可以看到不同转速和负荷对CO排放的影响[7]。
图3 1800 r/min(左边)和2500 r/min(右)下的HC排放特性1.3氮氧化物的生成机理和影响因素车用发动机排气中的NO X主要包括NO和NO2，其中大部分是NO，它们是N2在高温下的产物。
1.3.1NO的生成机理根据扩展的Zeldovitch 机理，在化学计量比Φa=1附近导致生成NO和使其消失的主要反应为：O2→2OO+ N2→NO+ON+O2→NO+ON+OH→NO+HNO的生成不仅与温度和过量空气系数有关，还由局部高温的持续时间决定。
1.3.2NO2的生成机理汽油机排气中的NO2浓度与NO相比可以忽略不计，且目前对其生成机理研究还不太透彻，大致上认为如下：NO+HO2→NO2+OH然后NO2又通过下述反应转变为NONO2+O→NO+O2只有在NO2生成后，火焰被冷的空气激冷，NO2才会得以保存，因此汽油机长期怠速会产生大量NO2。
氮氧化物的生成主要受过量空气系数，残余废气分数，点火时刻等的影响。
过量空气系数直接影响混合物的氧浓度，残余废气可以增大缸内气体比热和减小可燃气放热，点火时刻则可以控制燃烧温度。
1.4微粒的生成机理和影响因素汽油机的排气微粒有三种来源：含铅汽油中的铅、有机微粒（包括炭烟）、来自汽油中硫元素所产生的硫酸盐。
硫酸盐的排放主要涉及排气系统中有氧化催化剂的车用发动机。
汽油中硫酸盐的排放直接取决于汽油中的硫含量。
炭烟排放只在使用很浓的混合气才会遇到，对调整良好的汽油机不是主要问题。
相反，微粒则是柴油机主要考虑的排放问题。
1.5其他排放物汽车排放污染物除了主要的CO,HC,NO X和微粒以外，还包括重金属污染物和硫氧化合物等。
其中重金属污染物主要包括铅、锌、铜等，主要来自于含铅汽油、润滑油的燃烧、汽车轮胎和制动系统的机械磨损等。
2汽油机排放控制2.1机内净化所谓机内净化就是从有害排放物的生成机理和影响因素出发，以改进汽油机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的各种技术。
机内净化被公认为是治理车用汽油机排气污染的治本措施。
汽油机主要的机内净化技术有：（1）大力推广汽油喷射电控系统，它利用各种传感器检测发动机的信息反馈，进过ECU的判断和计算，使发动机在不同工况下均能获得合适的空燃比的混合气。
（2）改善点火系统，提高点火能量和点火可靠性，对点火正时进行最佳调节，改善燃烧过程。
（3）采用废气再循环（EGR），能够有效的控制汽油机NO X排放，改善排放特性。
EGR过程如图4所示。
图4 EGR示意图（4）采用增压技术，对提高汽油机功率和改善其燃油经济性质及排放都有好处。
图5是典型的汽油机增压涡轮。
图5 汽油机增压涡轮（5）采用可变气门正时技术（VVT），通过汽油机状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时间进行调整，以获得最佳配气正时，从而在所有速度范围提高转矩和燃油经济性。
如图6所示即为VVT的示意图。
图6 VVT示意图2.2后处理净化技术机内净化虽然能对降低排气污染起较大作用，但始终效果有限，且不同程度的给动力性和经济性带来影响。
世界各国先后开发废气后处理净化技术，在不影响或者少影响发动机其他性能的同时，在排气系统上安装各种净化装置。
目前主要应用的是三效催化转化和稀燃催化技术。
车用三效催化转化器主要由载体、催化剂和壳体组成。
其中载体和催化剂是转化器的关键部分，对转化器的性能起决定作用，而壳体的外形设计、转化器在排气管中的安装位置等对转化器性能的影响也不可小觑[8]。
图7为三效催化转化器示意图。
图7 VVT三效催化转化器稀薄燃烧技术是降低CO排放的有效手段，通过让发动机在空燃比大于化学计量比的情况下燃烧，以改善其排放特性。
但目前的瓶颈在于空燃比的操作窗口太窄，要求燃油中硫含量低，目前难以广泛应用。
3总结汽车作为目前主要城市交通工具，消耗了大量化石能源，也带来了大量污染。
本文详细分析了目前汽油机的主要排放物质未燃碳氢（HC）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、固体颗粒物等的生成原因和影响因素。
并且讨论了目前主流的排放控制手段，包括机内净化，排放后处理等方面。
简单介绍了EGR,VVT,涡轮增压，三效催化转化等主流技术，深入了解了汽车排放与控制的过程。
参考文献：[1]BP statistical review of world energy[J], 2014.[2]Wu T, Zhao H, Ou X. Vehicle Ownership Analysis Based on GDP per Capita in China: 1963–2050[J]. Sustainability, 2014, 6(8): 4877-4899.[3]Huang X H, Bian Q, Ng W M, et al. Characterization of PM2. 5 major components and source investigation in suburban Hong Kong: A one year monitoring study[J]. Aerosol and Air Quality Research, 2014, 14(1): 237-250.[4]Zhang R, Jing J, Tao J, et al. Chemical characterization and source apportionment of PM2. 5 in Beijing: seasonal perspective (vol 13, pg 7053, 2013)[J]. ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS, 2014, 14(1): 175-175.[5]Wang G, Cheng S, Li J, et al. Source apportionment and seasonal variation of PM2. 5 carbonaceous aerosol in the Beijing-Tianjin-Hebei Region of China[J]. Environmental monitoring and assessment, 2015, 187(3): 1-13.[6]Heywood J B. Internal combustion engine fundamentals[M]. 930.Mcgraw-hill New York, 1988.[7]张永强. 汽油机排放性能分析[J]. 科技信息, 2009, (29): 99-99.[8]阎存仙, 何凤英. 车用三效催化转化器发展概况[J]. 环境污染与防治, 2002, 24(6): 346-349.。