第八章排气污染与控制.pptx
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柴油机燃烧的特点时空气充足，燃烧温度比较低，因此，氧 气浓度是影响柴油机NOX 排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比 对柴油机NOX排放发生影响，在一定的空燃比范围中，柴油机有 较高的NOX排放；柴油机的转速虽然比汽油机低，但燃烧时间仍 然较短，故反应时间对柴油机的NOX排放影响较小。来自第八章 排气污染与控制
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
3、汽车排放控制技术标准
经过几十年的努力，汽车发动机排放的污染物质数量已经大大减 少。除CO2 以外，现在 100 辆汽车排放的污染物数量才相当于1950年 一辆汽车的排放量。
控制汽车排放的努力，集中体现在由各国政府制定并强制实施的 汽车排放控制技术标准。这是因为环境污染影响到整个地球和人类社 会，并涉及各方面的经济利益。为突出汽车排放控制技术标准的强制 性，它们也被称为排放法规。
1 时，燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一是存在 CO2 的
高温离解
（3）水煤气反应 水煤气反应也是燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一。水蒸气 也可高温离解
离解后的 H2 和 O2 参与其它反应，主要是水煤气反应
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
（4）燃烧过程不完善
实际燃烧过程是一个非常复杂的链式反应。燃烧过程中产生大量 中间产物，包括 CO 。链式反应中断、不正常燃烧（如表面点火、爆 震以及后燃过于严重），即燃烧过程不完善，都形成 CO 排放。
（2）微量质量单位G（M/T等）： g/h，g/次，g/km，mg/h， mg/次，mg/km等，适合于液、固态有害物，有时也用于气态有害物。
发动机排放指标有：
（1）排放浓度，表示某种有害排放物在废气中所占容积或质量的 比例。
（2）排放质量，表示汽车或发动机在单位时间、单次试验或单位 里程里排放的某种有害排放物质量。
有很多原因可以导致燃烧过程不完善。如局部断火、缺火、活性 粒子碰撞壁面而失去活性、混合气过浓或过稀、废气稀释过度、各种 点火故障等等。这些原因都会造成燃烧过程不完善。
汽油机燃烧时，混合气浓度变化较大，既有缺氧的浓混合气，也 有氧气充足的稀混合气。电控汽油喷射式发动机基本是浓混合气。因 此，汽油机CO 排放的主要因素是缺氧和燃烧不完善。
这个反应机理表示NOX 生成反应是不分支的链反应，而且是吸
热反应。
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
生成要素
根据化学反应平衡原理、NOX 的生成机理、平衡浓度的模拟 计算和发动机台架试验的结果，提示NOX生成的主要要素是：
（1）反应温度 （2）氧气浓度 （3）反应时间
汽油机燃烧温度比柴油机高，因此，反应温度是影响汽油机 NOX 排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对汽油机 NOX 排放 产生影响，在一定的空燃比范围中，汽油机有较高的NOX排放； 汽油机的转速较高，反应时间对汽油机的NOX排放影响较小。
汽车发动机原理
同学们好
汽车发动机原理
第八章
排气污染与控制
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
—— 概述
1．汽车发动机的排气污染
汽车发动机的排气是城市大气污染的主要原因，因此，控制发 动机排放污染物是当前的主要研究发展方向之一。
汽车发动机排放的有害物质种类主要是CO、HC、NOX 和微粒 (PM)，绝大多数污染物出现在废气中，少量 HC 来自于曲轴箱和燃 料系统泄露的燃料及润滑油蒸发物，包括气缸窜入曲轴箱的燃气。
汽车有害排放物对人体和生物的危害有： CO： 血液输氧能力降低、神经中枢受损，严重时危及生命。 HC： 刺激鼻、眼和呼吸道粘膜，引发呼吸道疾病。 NOX ： 刺激人眼粘膜，对神经中枢有抑制作用，使呼吸系统 失调，引发疾病。 微粒： 微粒是气固态的物质颗粒，因表面吸附多种有毒、致 病、致癌或致命物质而具有危害。 光化学烟雾： 对人体呼吸系统以及粘膜有强烈刺激，引发肺 水肿疾病。此外，对植物生长有抑制作用。
汽车排放法规的主要内容是：
（1）限值：有害排放物的限制数量或浓度；
（2）试验规范： 检测汽车或发动机有害排放物时的试验条件、要 求和程序（流程）；
（3）采样方法：检测试验时，采集样品的原理、方法和要求；
（4）检测仪器：统一规定测试仪器的工作原理。
但是，由于汽车保有量的持续增加，汽车排放污染物的总量仍不 断上升，环境保护的形势非常严峻，特别是CO2 的排放。
8.2 有害排放物生成机理
2、CO
生成机理
（1）缺氧与局部缺氧燃烧
根据化学计量学原理，当空气过量，氧气充足，稀混合气燃烧时， 燃料应该能完全燃烧，不会产生 CO；空气不足，缺氧或局部缺氧，即 浓混合气燃烧时，会产生较多的 CO 。
即空气充足
空气不足
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
（2）CO2的高温离解
发动机排放污染物的危害有二个方面： （1）危及人体健康； （2）破坏环境。
除了发动机排放污染物质造成对大气的直接污染，汽车有害排 放物还可能通过与环境物质或有害物质之间的化学反应，形成二次 污染。
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
2、汽车排放污染的危害
已经确定的典型的环境效应是： （1）酸雨，汽车排放污染物中酸性物质溶解于水后形成； （2）光化学烟雾，汽车有害排放物中 HC 与NOX 在强阳光作用 下，相互反应生成的有毒烟雾，主要成分是臭氧和PAN（过氧酰基 硝酸盐）； （3）臭氧层空洞，卤族元素在强阳光照射时，消耗臭氧，导致 臭氧层破坏； （4）温室效应，汽车排放使大气中CO2浓度增加，气温上升。
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
4、发动机排放污染物的计量单位和指标
汽车发动机的有害排放物实际是微量的。由于有害排放物既有气 态的，也有液、固态的，因此，有害排放物的计量单位为：
（1）微量浓度单位C（V/V或M/V ）： %，10-6 （百万分之几）， g/m3， mg/m3等，适合于气态有害物。
（3）比排放量，表示发动机单位功率小时的某种有害排放物 的质 量，用于不同发动机之间的比较。
gG Pe
第八章 排气污染与控制
—— 有害排放物生成机理 8.2 有害排放物生成机理
1．NOX
生成机理 NOX 排放的生成机理目前尚无统一认识，比较认可的是用捷尔杜 维奇链反应解释 NO 生成，并用其代表 NOX的生成机理。
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
3、汽车排放控制技术标准
经过几十年的努力，汽车发动机排放的污染物质数量已经大大减 少。除CO2 以外，现在 100 辆汽车排放的污染物数量才相当于1950年 一辆汽车的排放量。
控制汽车排放的努力，集中体现在由各国政府制定并强制实施的 汽车排放控制技术标准。这是因为环境污染影响到整个地球和人类社 会，并涉及各方面的经济利益。为突出汽车排放控制技术标准的强制 性，它们也被称为排放法规。
1 时，燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一是存在 CO2 的
高温离解
（3）水煤气反应 水煤气反应也是燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一。水蒸气 也可高温离解
离解后的 H2 和 O2 参与其它反应，主要是水煤气反应
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
（4）燃烧过程不完善
实际燃烧过程是一个非常复杂的链式反应。燃烧过程中产生大量 中间产物，包括 CO 。链式反应中断、不正常燃烧（如表面点火、爆 震以及后燃过于严重），即燃烧过程不完善，都形成 CO 排放。
（2）微量质量单位G（M/T等）： g/h，g/次，g/km，mg/h， mg/次，mg/km等，适合于液、固态有害物，有时也用于气态有害物。
发动机排放指标有：
（1）排放浓度，表示某种有害排放物在废气中所占容积或质量的 比例。
（2）排放质量，表示汽车或发动机在单位时间、单次试验或单位 里程里排放的某种有害排放物质量。
有很多原因可以导致燃烧过程不完善。如局部断火、缺火、活性 粒子碰撞壁面而失去活性、混合气过浓或过稀、废气稀释过度、各种 点火故障等等。这些原因都会造成燃烧过程不完善。
汽油机燃烧时，混合气浓度变化较大，既有缺氧的浓混合气，也 有氧气充足的稀混合气。电控汽油喷射式发动机基本是浓混合气。因 此，汽油机CO 排放的主要因素是缺氧和燃烧不完善。
这个反应机理表示NOX 生成反应是不分支的链反应，而且是吸
热反应。
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
生成要素
根据化学反应平衡原理、NOX 的生成机理、平衡浓度的模拟 计算和发动机台架试验的结果，提示NOX生成的主要要素是：
（1）反应温度 （2）氧气浓度 （3）反应时间
汽油机燃烧温度比柴油机高，因此，反应温度是影响汽油机 NOX 排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对汽油机 NOX 排放 产生影响，在一定的空燃比范围中，汽油机有较高的NOX排放； 汽油机的转速较高，反应时间对汽油机的NOX排放影响较小。
汽车发动机原理
同学们好
汽车发动机原理
第八章
排气污染与控制
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
—— 概述
1．汽车发动机的排气污染
汽车发动机的排气是城市大气污染的主要原因，因此，控制发 动机排放污染物是当前的主要研究发展方向之一。
汽车发动机排放的有害物质种类主要是CO、HC、NOX 和微粒 (PM)，绝大多数污染物出现在废气中，少量 HC 来自于曲轴箱和燃 料系统泄露的燃料及润滑油蒸发物，包括气缸窜入曲轴箱的燃气。
汽车有害排放物对人体和生物的危害有： CO： 血液输氧能力降低、神经中枢受损，严重时危及生命。 HC： 刺激鼻、眼和呼吸道粘膜，引发呼吸道疾病。 NOX ： 刺激人眼粘膜，对神经中枢有抑制作用，使呼吸系统 失调，引发疾病。 微粒： 微粒是气固态的物质颗粒，因表面吸附多种有毒、致 病、致癌或致命物质而具有危害。 光化学烟雾： 对人体呼吸系统以及粘膜有强烈刺激，引发肺 水肿疾病。此外，对植物生长有抑制作用。
汽车排放法规的主要内容是：
（1）限值：有害排放物的限制数量或浓度；
（2）试验规范： 检测汽车或发动机有害排放物时的试验条件、要 求和程序（流程）；
（3）采样方法：检测试验时，采集样品的原理、方法和要求；
（4）检测仪器：统一规定测试仪器的工作原理。
但是，由于汽车保有量的持续增加，汽车排放污染物的总量仍不 断上升，环境保护的形势非常严峻，特别是CO2 的排放。
8.2 有害排放物生成机理
2、CO
生成机理
（1）缺氧与局部缺氧燃烧
根据化学计量学原理，当空气过量，氧气充足，稀混合气燃烧时， 燃料应该能完全燃烧，不会产生 CO；空气不足，缺氧或局部缺氧，即 浓混合气燃烧时，会产生较多的 CO 。
即空气充足
空气不足
第八章 排气污染与控制
8.2 有害排放物生成机理
（2）CO2的高温离解
发动机排放污染物的危害有二个方面： （1）危及人体健康； （2）破坏环境。
除了发动机排放污染物质造成对大气的直接污染，汽车有害排 放物还可能通过与环境物质或有害物质之间的化学反应，形成二次 污染。
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
2、汽车排放污染的危害
已经确定的典型的环境效应是： （1）酸雨，汽车排放污染物中酸性物质溶解于水后形成； （2）光化学烟雾，汽车有害排放物中 HC 与NOX 在强阳光作用 下，相互反应生成的有毒烟雾，主要成分是臭氧和PAN（过氧酰基 硝酸盐）； （3）臭氧层空洞，卤族元素在强阳光照射时，消耗臭氧，导致 臭氧层破坏； （4）温室效应，汽车排放使大气中CO2浓度增加，气温上升。
第八章 排气污染与控制
8.1 概述
4、发动机排放污染物的计量单位和指标
汽车发动机的有害排放物实际是微量的。由于有害排放物既有气 态的，也有液、固态的，因此，有害排放物的计量单位为：
（1）微量浓度单位C（V/V或M/V ）： %，10-6 （百万分之几）， g/m3， mg/m3等，适合于气态有害物。
（3）比排放量，表示发动机单位功率小时的某种有害排放物 的质 量，用于不同发动机之间的比较。
gG Pe
第八章 排气污染与控制
—— 有害排放物生成机理 8.2 有害排放物生成机理
1．NOX
生成机理 NOX 排放的生成机理目前尚无统一认识，比较认可的是用捷尔杜 维奇链反应解释 NO 生成，并用其代表 NOX的生成机理。