汽油发动机空燃比对污染物排放有何影响
大气污染控制工程7-11章思考题
第七章气态污染物控制技术基础内容提要：本章主要介绍气态污染物控制的原理及相关计算，包括气体扩散，气体吸收、吸附和催化的基本原理、工艺及气态污染物控制中的一些问题。
思考题：1.用双膜理论解释化学吸收的传质机理。
2.亨利定律可以推导出那些关系？亨利常数、相平衡常数、吸收系数、界面浓度之间有什么关系？3.如何理解传质方程式中总传质系数和分传质系数的实际意义？4.试解释物理吸附6种类型的吸附等温线的特点。
5.物理吸附和化学吸附相同点。
6.在希洛夫方程中K和h各有什么物理意义？其中h与哪些因素有关？7.试述确定保护作用时间和吸附层厚度的方法。
8.简述吸附剂再生方法。
9.什么是催化剂的活性、选择性和稳定性？催化剂的活性一般如何表示？10.空间速度和接触时间的含义是什么？11.为什么说气固催化反应过程的总反应速度受三个过程的影响？三个过程指什么？12.SO2催化氧化的动力学方程。
13.工业上常用的催化反应器有几种形式？选择催化反应器时应遵循的原则？第八章硫氧化物的污染控制内容提要：本章在简要介绍硫循环和硫排放的基础上，系统讨论二氧化硫的各种控制方法，包括基本原理、操作工艺条件、设备选择、适用范围及经济特性。
思考题：1.全球硫循环过程。
2.分析我国S02排放的主要来源，并指出应推行的控制政策与技术。
3.试描述燃烧前燃料脱硫的优缺点。
4.描述流化床燃烧脱硫及脱硫剂再生的化学机理。
5.分析流化床燃烧脱硫的主要影响因素，如何提高其脱硫效率?6.如何对流化床燃烧的脱硫剂进行再生?7.如果回收我国所有燃煤电厂排放的S02，并制成硫或硫酸，将会对化学工业造成什么影响?8.目前有哪些类型的脱硫塔?其优缺点各是什么?9.试分析比较抛弃法和回收法烟气脱硫的优缺点。
10.燃煤电厂可采取何种控制措施以达到我国当前的S02排放标准? 分析这些措施的可行性。
11.脱硫系统的不同部分对设备材料有何要求?如何延长设备的使用寿命?12.如何解决脱硫系统的结垢和堵塞问题?13.海水脱硫的原理是什么?该工艺有哪些潜在的问题?14. 影响喷雾干燥脱硫效率的主要因素有哪些?15. 如何提高炉内喷钙工艺的脱硫效率?该脱硫方法会对锅炉和除尘器有哪些不利影响?为什么它适合于老厂改造?16. 干法脱硫相对于湿法有哪些优越性?17. 查阅文献，分析目前脱硫技术的发展方向。
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。
空燃比系数
空燃比系数
空燃比系数是指发动机燃料供应系统中空气与燃料的混合比例。
它是发动机工作的重要参数之一，对发动机的燃烧效率和性能有着重要影响。
在汽车工程中，空燃比系数的选择需要考虑到多个因素。
首先是发动机的工作状态和负荷要求，不同工况下所需的空燃比系数也会有所不同。
其次是燃料的种类和质量，不同燃料的燃烧特性和氧化能力也会对空燃比系数的选择产生影响。
此外，还需要考虑到发动机的排放要求，合理选择空燃比系数可以降低废气排放的含氧量，减少污染物的生成。
在发动机调校过程中，通常会通过调整燃料喷射量和进气量来控制空燃比系数。
较低的空燃比系数可以提高发动机的燃烧稳定性和经济性，但会降低动力输出和响应性。
较高的空燃比系数可以提供更多的动力输出，但可能导致燃烧不完全和产生过多的排放物。
为了保证发动机正常工作，需要维持在一定范围内的空燃比系数。
一般来说，汽油发动机的最佳空燃比系数在14.7左右，即所谓的化学计量空燃比。
这个数值表示燃料和空气的比例刚好满足化学反应所需的量。
当空燃比系数低于化学计量空燃比时，会出现过多的氧气和不完全燃烧，而高于化学计量空燃比时，会出现过多的燃料和增加的排放物。
总之，空燃比系数作为发动机调校的关键参数之一，对发动机性能和排放都有着重要影响。
合理选择和控制空燃比系数可以提高发动机的工作效率和环境友好性。
因此，在汽车工程中，对空燃比系数的研究和优化是一个重要课题。
空燃比的表达公式
空燃比的表达公式空燃比（Air-Fuel Ratio，简称AFR）是指发动机燃烧室中空气和燃料的混合比例。
它是一个非常重要的参数，对于发动机的工作状态和性能具有重要的影响。
空燃比的表达公式为燃料质量除以空气质量，即：空燃比 = 燃料质量 / 空气质量空燃比的数值可以表示为实际空燃比（Actual AFR）或化学空燃比（Stoichiometric AFR）。
实际空燃比是指实际燃料与空气的质量比，而化学空燃比是指完全燃烧时理论上所需的燃料与空气的质量比。
对于不同类型的燃料，其化学空燃比是不同的。
例如，对于汽油燃料，其化学空燃比约为14.7:1，即需要14.7个质量单位的空气与1个质量单位的汽油完全燃烧。
而对于柴油燃料，其化学空燃比约为14.5:1。
因此，在实际应用中，我们需要根据不同燃料的特性来确定合适的空燃比范围。
空燃比对发动机的工作状态和性能有着重要的影响。
在化学空燃比附近，发动机的工作效率最高，燃烧效果最佳，同时也可以最大限度地减少尾气排放。
因此，大多数发动机在正常工作时都会尽量保持接近化学空燃比的空燃比。
然而，在特定的工作条件下，如高速运行、低负载或高负载等，发动机可能需要不同于化学空燃比的空燃比。
例如，在高速运行时，燃料的燃烧速度较快，需要更多的空气来保证充分燃烧，此时空燃比可能会偏向稀薄一些。
而在低负载或高负载工况下，由于不同负载对燃烧的需求不同，空燃比也会有所调整。
对于汽车发动机来说，空燃比的控制是通过电子控制单元（Engine Control Unit，简称ECU）来实现的。
ECU根据传感器的反馈信号，如氧传感器、进气流量计等，不断调整燃油喷射量，以实现所需的空燃比。
通过精确控制空燃比，可以提高发动机的燃烧效率，降低燃料消耗和尾气排放。
除了对发动机性能的影响外，空燃比还与发动机的可靠性和安全性密切相关。
如果空燃比过低，即燃料过多或空气过少，容易导致不完全燃烧和积炭堆积，影响发动机的可靠性和寿命。
(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。
空燃比
关键是要保证氧传感器工作正常。如果燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒。此外使用不当，还会造成氧传感器积碳、陶瓷
碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准，排气状况恶化，催化转化器效率降低，
长时间会使催化转化器的使用寿命降低。
比值
发动机工作时，燃料必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以燃烧的混合气，这就是空燃比。从理论上说，每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数，叫做理论空燃比。各种燃料的理论空燃比是不相同的：汽油为14.7，柴油为14.3。 空燃比
空燃比大于理论值的混合气叫做稀混合气，气多油少，燃烧完全，油耗低，污染小，但功率较小。空燃比小于理论值的混合气叫做浓混合气，气少油多，功率较大，但燃烧不完全，油耗高，污染大。 汽油机的空燃比在12～13时功率最大，在16时油耗最低，在18左右污染物浓度最低。因此，为了降低油耗和减少污染，应当尽量使用空燃比大的稀混合气，只在需要时才提供浓混合气。这种做法，叫做稀薄燃烧，已为当今多数汽油发动机采用。 影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比， 理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得HC增多。在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。
控制方
式
汽车排放污染物的生成机理和影响因素
汽车排放污染物的生成机理和影响因素班级：汽服1101姓名：袁嘉俊学号：1101507115摘要：为了解决日益严重的城市空气污染问题，实现可持续发展，发展新能源汽车和低排放汽车已成为汽车工业的发展方向之一。
分析了汽车发动机排放污染物的产生机理及影响因素。
在其他条件一定且一个或多个参数发生变化的情况下，定性分析主要车辆排放污染物C0、HC、no等的变化趋势，以制定有效的车辆排放控制措施，从而减少车辆排放，净化城市大气环境。
关键词：排放污染物形成机理及影响因素1。
介绍随着居民收人的提高，汽车价格的下降和消费环境的改善，中国汽车市场的规模将持续扩大增长；同时随着汽车保有量的持续增长，我国汽车排放污染物总量也将持续攀升。
汽车排放污染已经成为我国城市大气的主要污染源。
因此控制汽车污染的排放关系到人类社会的可持续发展，和人民生活的质量。
2、汽车排放污染物成分主要污染物Co、HC、NOx和颗粒物的形成机理及影响因素。
2.1车辆排放污染物的形成机理2.1.1一氧化碳的形成机理汽车尾气中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。
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。
1）汽油机一氧化碳的生成机理φa<1时，不完全燃烧是由缺氧引起的，CO的排放量随时间的增加而增加φa随时间的减少而增加。
φa>1点钟时，CO的排放量非常小。
φa=1.0～1.1时，co的排放量变化较复杂。
2）柴油机一氧化碳的生成机理φA=1.5~3，CO排放远低于汽油机。
φ当a=1.2~1.3时，CO的排放量显著增加。
影响一氧化碳生成的因素：1.进气温度的影响2.大气压力的影响3.进气管真空度的影响4.怠速转速的影响5.发动机工况的影响2.1.2碳氢化合物的生成机理1）车用汽油机未燃HC的形成机理车用发动机的碳氢排放物中有完全未燃烧的燃料，但更多的是燃料的不完全燃烧产物，还有小部分由润滑油不完全燃烧而生成。
空燃比系数
空燃比系数1. 什么是空燃比系数？空燃比系数（Air-Fuel Ratio，简称AFR）是指发动机燃烧室内空气与燃料的混合比例。
它表示单位质量空气中所含燃料的质量比例。
空燃比系数是发动机工作参数中的重要指标，对于发动机的性能、燃烧效率、尾气排放和燃油经济性都有着重要的影响。
2. 空燃比系数的计算方法空燃比系数的计算方法是通过测量空气质量流量和燃料质量流量来确定的。
通常使用下面的公式来计算空燃比系数：AFR = (m_air / m_fuel)其中，AFR为空燃比系数，m_air为空气质量流量，m_fuel为燃料质量流量。
3. 空燃比系数的影响因素空燃比系数受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1 燃料类型不同类型的燃料具有不同的化学组成和燃烧特性，因此对应的空燃比系数也会有所不同。
例如，汽油通常使用空燃比系数在12到18之间，而柴油则在14到25之间。
3.2 发动机负荷发动机负荷是指发动机输出功率与额定功率之比，通常以百分比表示。
发动机负荷的变化会对空燃比系数产生影响。
在高负荷下，需要更多的燃料来满足发动机的需求，因此空燃比系数会偏向富油（燃料过多）；而在低负荷下，燃料供应相对较少，空燃比系数会偏向贫油（燃料过少）。
3.3 点火提前角点火提前角是指点火系统在活塞上止点前提前点火的角度。
点火提前角的变化会对空燃比系数产生影响。
在点火提前角较小的情况下，燃烧过程会更充分，空燃比系数会偏向富油；而在点火提前角较大的情况下，燃烧过程会相对不充分，空燃比系数会偏向贫油。
3.4 进气温度和压力进气温度和压力是指进入发动机燃烧室的空气的温度和压力。
进气温度和压力的变化会对空燃比系数产生影响。
在进气温度较低和压力较高的情况下，空燃比系数会偏向富油；而在进气温度较高和压力较低的情况下，空燃比系数会偏向贫油。
4. 空燃比系数的意义和应用4.1 发动机性能和效率空燃比系数对发动机的性能和效率有着重要影响。
在适当的空燃比范围内，发动机的燃烧效率和动力输出最高。
空燃比对直喷汽油机微粒排放特性的影响
空燃比对直喷汽油机微粒排放特性的影响随着现代汽车制造业的迅猛发展，直喷汽油机作为一种新型燃油发动机技术迅速得到了广泛应用。
然而，直喷汽油机在实际应用中发现其微粒排放量较大，对环境造成的污染也非常明显。
通过调节空燃比，可以有效地控制直喷汽油机的微粒排放特性，降低其对环境的危害。
本文将详细地介绍空燃比对直喷汽油机微粒排放特性的影响。
首先，介绍什么是空燃比。
空燃比是指混合气中空气和燃料的量的比值。
由于燃料的燃烧产生的热量主要依靠空气来传递，因此空燃比对燃料的燃烧效率和产生的排放也有着直接的影响。
对于直喷汽油机来说，合适的空燃比对于微粒的排放非常重要。
在过高或过低的空燃比下，燃料的燃烧将会不完全，从而导致微粒的排放量增加。
当空燃比过低时，燃料不完全燃烧，未燃烧的氧气和氮气将导致微粒的生成。
而当空燃比过高时，燃料燃烧速度过快，可能导致燃料不完全燃烧，同样会增加微粒的排放。
因此，合适的空燃比可以显著降低直喷汽油机的微粒排放量。
一般来说，最佳空燃比取决于直喷汽油机的具体设计和运行状态。
为了达到最佳的微粒控制效果，通常需要进行调整，以确保燃料在氧气充足的条件下完全燃烧。
此外，直喷汽油机的排气温度也会对微粒排放量产生影响。
在过低或过高的排气温度下，微粒的生成可能会增加。
因此，控制直喷汽油机的排气温度也是减少微粒生成的重要一环。
综上所述，空燃比是直喷汽油机微粒排放控制的一个重要因素。
适当调整空燃比，可以降低直喷汽油机微粒排放量，减少对环境造成的污染。
但是需要注意的是，空燃比的调整需要基于对直喷汽油机的充分理解和分析，建议由专业人员进行操作。
除了空燃比的调整之外，直喷汽油机微粒排放特性还受到很多其他因素的影响。
例如，燃料质量、缸内气流、燃烧室结构等都可能对微粒排放产生影响。
从燃料方面来看，直喷汽油机微粒排放量也与燃料参数有关。
燃料的挥发性、密度、沸点等参数都会影响燃料的燃烧性质，从而影响微粒产生的数量和大小。
此外，不同类型的燃料也可能对微粒排放产生不同的影响效果。
汽车的最佳空燃比
汽车的最佳空燃比随着汽车技术的不断发展，燃油经济性越来越受到人们的关注。
而汽车的最佳空燃比是燃油经济性的一个重要指标。
本文将从什么是空燃比、空燃比的意义、最佳空燃比的计算以及如何达到最佳空燃比四个方面来探讨汽车的最佳空燃比。
什么是空燃比空燃比是指进入发动机燃烧室的空气和燃料的质量比。
一般来说，空气的质量是可以通过发动机的气缸容积和转速来计算的，而燃料的质量则是由喷油器的喷油量来决定的。
空燃比对发动机的燃烧效率、动力性、排放性能都有着直接的影响。
空燃比的意义空燃比的意义主要有以下几个方面：1. 燃烧效率：空燃比过高或过低都会影响燃烧效率。
过高的空燃比会导致燃烧不充分，从而浪费燃料；而过低的空燃比则会导致燃烧温度过高，容易损坏发动机零件。
2. 动力性：空燃比的大小直接影响发动机的输出功率和扭矩。
最佳空燃比能够使发动机输出最大的功率和扭矩，从而提高汽车的加速性能和行驶稳定性。
3. 排放性能：空燃比的大小也会影响汽车的排放性能。
最佳空燃比能够使发动机排放的废气中的有害物质最少，从而保护环境。
最佳空燃比的计算最佳空燃比是指使发动机输出最大功率和扭矩的空燃比。
不同的发动机有不同的最佳空燃比，一般在汽油发动机中，最佳空燃比为14.7:1。
最佳空燃比的计算需要考虑到多个因素，包括发动机的气缸容积、气缸数、进气方式、压缩比等。
一般来说，最佳空燃比的计算需要依靠计算机模拟和实验验证。
如何达到最佳空燃比为了达到最佳空燃比，需要从以下几个方面入手：1. 燃油喷射系统：燃油喷射系统是影响发动机空燃比的关键因素之一。
喷油量的大小直接影响空燃比的大小，因此需要通过优化喷油系统来达到最佳空燃比。
2. 进气系统：进气系统的设计也会影响空燃比的大小。
通过优化进气系统的设计，可以使发动机进气更加顺畅，从而提高空燃比的稳定性。
3. 发动机调校：发动机调校是达到最佳空燃比的重要手段。
通过调整点火时机、进气门开度、燃油喷射量等参数，可以使发动机达到最佳空燃比，从而提高燃油经济性和动力性能。
空燃比的名词解释
空燃比的名词解释空燃比（Air-Fuel Ratio，缩写为AFR）是指发动机燃烧室中空气与燃料的混合比例。
它是指单位燃料所需的空气量与实际供给的空气量之比。
空燃比是发动机运行中至关重要的参数，对于发动机的性能和排放水平都有着重要影响。
一、空燃比的定义与计算方法空燃比以空气量与燃料量的比值来表示。
通常，空燃比表达为空气与燃料的质量比。
计算空燃比的方法根据燃料的类型和测量手段不同而略有差异。
对于汽油发动机，空燃比可以通过测量进气量和燃油喷射量来计算。
空燃比=空气质量/燃油质量。
常用的空燃比范围为14.7:1，即每克燃油需要14.7克空气。
当空燃比小于14.7:1时，称为富燃；当空燃比大于14.7:1时，称为稀燃。
二、空燃比对发动机性能的影响空燃比对发动机性能有着重要的影响，主要体现在以下几个方面：1、功率输出：不同空燃比下，发动机的功率输出存在最佳点。
当空燃比接近理论最佳点时，燃烧效率最高，发动机输出功率最大。
过富或过稀的空燃比都会导致功率下降。
2、燃油经济性：空燃比对发动机的燃油经济性影响较大。
空燃比较低时，燃料燃烧不完全，会导致燃油浪费。
而空燃比过高时，燃料不能完全燃烧，也会导致燃油经济性下降。
3、排放水平：空燃比也是影响发动机排放水平的重要参数。
通常，当空燃比偏低时，氮氧化物（NOx）的排放量会增加，而碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的排放量则会减小。
相反，当空燃比偏高时，NOx的排放量减少，但HC 和CO的排放量会增加。
三、空燃比的调节方法发动机控制系统通过多种方式来调节空燃比，以满足不同工况下的需求。
常用的空燃比调节方法有以下几种：1、燃油喷射量控制：通过调节燃油喷射量来改变空燃比。
现代发动机通常采用电控喷油系统，可以根据传感器信号来实时调节喷油量。
2、空气进气量控制：通过调节进气阀的开启度来控制空气进入燃烧室的量，进而改变空燃比。
3、氧传感器反馈控制：氧传感器可以监测排气中氧气的含量，根据这个信号来调节燃油的喷射量，实现稳定的空燃比控制。
最佳空燃比
最佳空燃比空燃比是指发动机燃料混合气中的空气和燃料的比例。
在内燃机中，空气和燃料的混合比例对于发动机的性能和效率具有重要影响。
一个适当的空燃比能够使发动机在燃烧时达到最佳效果，从而提高燃油利用率和减少尾气排放。
对于汽油发动机而言，最佳空燃比一般在14.7:1左右。
这个空燃比被称为化学平衡空燃比，也被称为斯托伊凯俄计算公式中的λ=1。
在这个空燃比下，燃料和空气的混合物完全燃烧，产生最大的能量输出，同时也使得尾气中的有害物质达到最低水平。
然而，并非所有情况下都适用这个最佳空燃比。
在高负荷运行时，需要更多的燃料来提供更多的动力，这时空燃比会偏向富燃，即燃料偏多。
而在低负荷运行时，空燃比会偏向稀燃，即燃料偏少。
因此，在实际使用中，发动机控制系统会根据不同工况下的需要来调整空燃比，以保证最佳的性能和效率。
除了对发动机性能和效率的影响外，空燃比还直接关系到尾气排放的清洁程度。
当空燃比偏离最佳值时，燃烧不完全会导致尾气中一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）等有害物质的排放增加。
因此，控制空燃比在最佳范围内对于减少尾气污染具有重要意义。
在现代汽车中，空燃比是由发动机控制单元（ECU）通过各种传感器来实时监测和调节的。
传感器会监测发动机负荷、转速、进气量、氧气浓度等参数，从而确定当前工况下最适合的空燃比，并通过喷油器来调节燃料的供给量。
这种闭环控制系统能够保证发动机在各种工况下都能够保持最佳的性能和效率。
总的来说，最佳空燃比对于发动机的性能、效率和尾气排放都具有重要影响。
通过科学合理地控制空燃比，可以使发动机运行更加稳定、高效，同时也能够减少对环境的影响。
因此，在汽车设计和制造中，对空燃比的控制和优化是一个重要的研究方向，也是提升汽车性能和环保水平的关键之一。
汽油发动机空燃比对污染物排放有何影响
displaced vapors
Evaporative Emissions
diurnal, running losses, hot soak
Other Emissions
brake linings, tire wear, fluid leaks
Crankcase Losses
3
世界机动车增长趋势
4
城市机动车污染现状
随着经济的快速发展，我国汽车保
有量连年高速增长
汽车单车排放因子高 机动车污染物排放总量大，城市机 动车污染分担率高 严重影响城市大气环境质量
5
中国机动车保有量增长情况
近 10年来，全国机动车保有量迅速增加，平
均增长速度约14%
重点大城市保有量增长更快，北京市92年以 来平均增长速度超过20% 机动车收入弹性系数研究表明：收入增长 1%，机动车保有量增长1.02—1.94% 我国经济发展水平决定城市机动车保有量将 会在一定时期内保持迅速增加
• 汽油车加速性好, 正在开发缸内直喷发动机技术
Formation path of Soot
Pollutants and Air-fuel ratio
柴油车行驶工况与排放
• 1. CO总是很低, 约0.1%
• 2. 减速, 怠速时HC相Fra bibliotek较高, 浓度约为400ppm
此时NOx较低, 约为30-70ppm
ε=6~10，而柴 油机ε=16~24
11
Actual Combustion
尾气管排放物
• Lead • Hydrocarbons • Carbon •
• • •
Ambient Air
空燃比方案
空燃比方案1. 简介空燃比是指发动机在燃烧过程中，空气与燃料的比例。
一个合理的空燃比能够提高发动机的燃烧效率，并减少废气排放。
空燃比方案是调节发动机的燃烧过程，以获得最佳燃烧效果和性能的一种策略。
2. 空燃比的重要性空燃比对发动机性能和排放影响重大。
过高的空燃比会导致发动机动力下降、燃油消耗增加；过低的空燃比则会导致发动机不能完全燃烧燃料，增加有害废气的排放。
3. 空燃比的调节方法3.1. 气门调节法气门调节法是通过控制气门的开启时间和关闭时间来调节空气进入汽缸的量。
增加气门开启时间可以增加空气进入汽缸的量，从而使空燃比减小；减小气门开启时间可以减小空气进入汽缸的量，从而使空燃比增大。
3.2. 燃油喷射调节法燃油喷射调节法是通过控制燃油喷射器的喷油量来调节空燃比。
增加燃油喷射量可以使空燃比增大；减小燃油喷射量可以使空燃比减小。
3.3. 电子控制单元（ECU）现代发动机通常采用电子控制单元（ECU）来控制发动机的工作过程，包括调节空燃比。
ECU可以根据传感器的反馈信号对燃油喷射量和气门开启时间进行动态调整，以实现最佳的空燃比。
4. 最佳空燃比最佳空燃比取决于多个因素，包括发动机设计参数、燃料品质和使用环境等。
一般来说，汽油发动机的最佳空燃比范围在12:1到18:1之间，柴油发动机的最佳空燃比范围在15:1到20:1之间。
5. 空燃比对发动机性能的影响5.1. 动力输出适当的空燃比有助于提高发动机的动力输出。
过高或过低的空燃比都会导致发动机的动力下降。
5.2. 燃油经济性合理的空燃比可以提高燃油利用率，降低燃油消耗。
过高或过低的空燃比则会导致燃油经济性下降。
5.3. 废气排放适当的空燃比可以降低有害废气的产生。
过高或过低的空燃比都会增加废气排放。
6. 空燃比方案的优化空燃比方案的优化需要综合考虑发动机的性能和排放要求。
一些优化方法包括：•动态调整空燃比，根据发动机负荷和转速的变化进行实时调整；•使用先进的燃料喷射技术，如直喷技术和多点喷射技术；•应用先进的控制策略，如闭环控制系统和预测性控制系统。
汽车发动机原理第8章 课后习题答案
第八章复习思考题1. NO的生成主要受那些因素影响？答：温度、氧的浓度、反应滞留时间。
2. 发动机中HC的生成有几条途径，其中哪一条为HC的主要来源？答：未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道：其中HC总量的60%以上由废气（尾气）排出，另外的25%左右由曲轴箱窜气，从供油系统及其管路等处油蒸气漏泄占15%左右。
尾气排出为主要来源。
3. 分析空燃比，点火时间对汽油机排放的影响？答：由汽油机有害排放物浓度与空燃比关系可以得知，由于CO是缺氧条件下的不完全燃烧产物，随着空燃比增加，CO浓度逐渐下降；在大于理论空燃比以后，CO浓度已经很低了。
同时，NOx浓度两头低，中间高，NO浓度峰值出现在理论空燃比靠稀的一侧，反映出高的NO生成率必须兼具高温、富氧两个条件，缺一不可。
HC的走向则是两头高，中间低。
当浓混合气逐渐变稀，在缝隙容积与激冷层中混合气燃料比例减少，因此HC量减少。
处于最佳燃烧的空燃比范围内，HC及油耗均为最低。
但当混合气过稀，燃烧因不能稳定运行而失火，致使HC及油耗又重新回升。
减少点火提前角对降低NO及HC均有利，但以牺牲动力性为代价。
减小点火提前角，不仅降低燃烧最高温度、减少燃烧反应滞留时间，对降低NO十分有利；而且由于点火推迟，膨胀时的温度及排气温度均上升，这对降低HC也很有利。
4. 汽油车的蒸发及曲轴箱漏气通常采取什么办法控制？答：油蒸气吸附装置和曲轴箱强制通风系统5. 汽油机怠速，常用工况及全负荷时排气温度大致范围为多少？答：400~800℃6. 画出汽油机三种有害排放污染物（CO、HC、NO X）生成量与过量空气系数之间的关系曲线，并对曲线走势进行分析。
答：略7. 三元催化器在理论空燃比附近转换效率最高的原因是什么？答：三元催化剂包含铂（Pt）和铑（Rh）、钯（Pd），此外还含稀土氧化物等材料。
使用三元催化剂时，应将混合气成分严格控制在理论空燃比附近，这样催化剂才能促使CO及HC的氧化反应和NOx的还原反应同时进行，生成CO2、H2O及N2。
空燃比对直喷汽油机微粒排放特性的影响
（ １ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ￣ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｗｌ ， Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ； ２ ． Ｄｏ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍｍｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ）
Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ａｉ ｒ ＿ ｆ ｕ ｅ ｌ Ｒａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｎ Ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｅｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ＧＤＩ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ
Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｗｅ ｉ ， Ｙｕ Ｘｉ ｕ ｍｉ ｎ ， Ｙａ ｎ ｇ Ｓ ｏ ｎ ｇ ， Ｓ ｕ ｎ Ｗａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｘ ｉ ａ ｎ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＧＤＩ ｅ ｎｇ ｉ ｎｅ，Ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｆ ｏｒ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ，Ａｉ ｒ －ｆ ｕｅ ｌ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ，Ｔｅ ｓ ｔ
为核模态的单峰分布 ． 且 总 微 粒 数 量 浓 度 降 低
主题 词 ： 直喷 汽油 机
微粒 排放 特 性
空燃 比
试 验
中图分 类号 ： Ｕ ４ ６ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ３ ７ ０ ３ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ０ １ — ０ ３
影 响 规 律 。结 果 表 明 ， 在 进 气 过 程 中喷 油 均 质 燃 烧 模 式 情 况 下 ， 不 同空 燃 比对 应 的微 粒排 放 大 部 分 在 ５ ０ ｎ ｍ 以下 ： 随 着 空 状 由核 模 态 、 积 聚 模 态 双 峰 分 布 向核 模 态 、 初始颗粒的双峰分布渐变 ． 最终 变
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3
世界机动车增长趋势
4
城市机动车污染现状
随着经济的快速发展，我国汽车保
有量连年高速增长
汽车单车排放因子高 机动车污染物排放总量大，城市机 动车污染分担率高 严重影响城市大气环境质量
5
中国机动车保有量增长情况
近 10年来，全国机动车保有量迅速增加，平
均增长速度约14%
重点大城市保有量增长更快，北京市92年以 来平均增长速度超过20% 机动车收入弹性系数研究表明：收入增长 1%，机动车保有量增长1.02—1.94% 我国经济发展水平决定城市机动车保有量将 会在一定时期内保持迅速增加
Refueling Losses
displaced vapors
Evaporative Emissions
diurnal, running losses, hot soak
Other Emissions
brake linings, tire wear, fluid leaks
Crankcase Losses
讨论2: 影响排放的因素
• 汽车使用中哪些因素对排放影响大?
• 如何考虑汽车行驶工况对排放的影响?
(如制定标准时, 计算排放量时)
主要控制技术
• 前处理: 无铅汽油(0.013g/L), 低硫汽油和柴油
(1200ppm--50ppm?) 废气再循环(EGR): 20%循环, 降低 NOx约60%, 但油耗增加3%
射技术
三效催化净化技术(TWC)
轻 型 汽 油 车
9.64 45.19 2.84 2.24 17.7 1.14
重 型 汽 油 车
13.17 195.55 4.5 6.74 72.97 3.29
CO NOX HC
美 国
CO NOX
8
北京市机动车排放污染分担率
浓度分担率(%) 污染物 年份 排放量 (万吨) 排放分担率(%) 城区 1995 年 CO 1998 年 1995 年 NOx 1998 年 11.5 42.9 72.8 73.6 129.0 9.38 82.7 40.2 84.1 68.4 89.5 72 107.5 76.8 76.5 中心区 86.3
9
汽车动力系统 Theoretical Combustion
Carbon Dioxide Water Vapor
Fuel + Oxygen
Energy动力
ηet 汽油车: 0.25~0.3 柴油车: 0.3~0.45
10
Ignition点火
Engine Cylinder
ε= (Vc+Vd)/Vc
21
汽油车行驶工况与排放
• 1. 怠速, 减速时CO, HC排放高, 浓度约为:
CO: 1.0-6%; HC: 400-3000ppm NOx: 10-100ppm
• 2. 加速, 定速时NOx高, 浓度约为:
NOx: 1000-4000ppm CO: 0.5-3.0%; HC: 200-600ppm 加速时, 碳烟约为: 0.005g/m3
Engine/Emission Technology
12
Stoichiometry等当点
汽油(C8H18)理 论空燃比: 约14.7
CO:
局部不均匀残余HC13来自HC:不完全燃烧
壁面猝灭 油膜吸附
14
NOx: Thermal Prompt NO
Fuel NO
15
汽油车 Other Emissions
due to "blow-by"
16
讨论1: 汽车污染产生
• 汽油发动机空燃比对污染物排放有何影响?
• 汽车排放的污染物有哪些? • 汽油车污染排放包括哪些环节? • 这些环节排放哪几种污染物?
-----------------目标是提高燃烧效率,
降低排放
New Cars Are Cleaner and More Efficient
Emission Factor(g /km)
2 1.5 1 0.5 0 0 20 40
4
60
Accumulaged Mileage(10 km)
19
汽车污染物产生来源
油箱和化油器蒸发 HC的15%
曲轴箱 HC 的 20%
排气管 所有的CO、NOX、Pb和 HC的 60%
20
行驶工况的影响 (IM240)
• 机内控制: 发动机设计
表面积/容积 越小越好; 电子控制技术; 多气门技术
• 机外控制技术: 热反应器, 催化反应器(氧化, 还原
--三效)
改进点火系统
• 电控燃油
喷射系统
废气再循环(EGR)
三效催化净化技术(TWC)
• 同时净化3种污染物: CO, HC, NOx • 只能在很窄的空燃比窗口工作: 闭环电控燃油喷
+100%
注: MPG:英里/加仑
HC
CO
NOx
MPG
-85%
-85%
-70%
Percent change compared to new cars of the 1970 Model Year
18
排放性能的劣化 Conventional carburetor car
HC emissions of LDGV 2.5 y = 0.0114x + 0.6433 2 R = 0.1748
6
中国机动车保有量增长情况
1400 1200
数量 ( 万辆)
1000 800 600 400 200 0 1978 1985 1987 1989 1991 年份 1993 1995 1997
7
中美机动车排放因子比较
污 染 物
HC
北 京
轿 车
7.24 72.37 1.84 1.86 14.03 1.02
城市机动车污染控制
§1城市交通趋势及影响
§2汽油发动机污染物的形成与控制
§3柴油发动机污染物的形成与控制 §4新型动力车 §5交通规划与交通管理
1
Emission control of Internal Combustion Engines
2
Section 1
城市交通趋势及影响 Spark Ignition Engines
ε=6~10，而柴 油机ε=16~24
11
Actual Combustion
尾气管排放物
• Lead • Hydrocarbons • Carbon •
• • •
Ambient Air
Real Fuel
•
Monoxide Oxides of Nitrogen Carbon Dioxide Particulates Other pollutants Water Vapor