发动机排放污染物的形成共40页

1、汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量与过量空气系数α的关系
由图可以看出： 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。
2、柴油机一氧化碳的生成机理
柴油机CO排放量xCO与 过量空气系数Φa的关系
1）混合气不均匀。 2）喷油器嘴部的压 力室容积 。 3）冷起动 。 4）气缸壁温度影响 HC排放，因为壁面激冷 使HC排放增加。
小结：影响碳氢化合物生成的因素
§ 1.3 NOX的生成机理
1、NO的生成机理
O2 → 2O
O ＋ N2 → NO ＋ O
Φ温a度>1的的升稀高混而合迅气速区增，大x。NONNe随＋＋
燃烧室内缝隙的组成
活塞顶还岸缝隙中烃的排除过程
三、柴油机未燃HC的生成机理
CI Engine HC Emission
1.未燃HC排放的来源
1）完全由缸内燃烧过程 产生。
2）没有曲轴箱排放物和 蒸发排放物。
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。
2.生成机理和影响因素
中温度较低，着火不好，未经燃烧的燃料和润滑 油呈液滴状态，直径在1.3μm左右，随废气排出 而形成白烟。当气缸磨损加大，窜气、窜油时， 使白烟增多。
冷起动、暖机和 怠 火 速 焰 等 不 工 能 况进 下入 各， 未 合 重 分壁 淬 面 类 的 种 便 进 滑 收 碳 燃 向 沉 增 燃 温 可氧重 氢 已 加烧会工 积能物 新燃面 熄 火 狭 油 了 烧 度气化要 化 燃。过产况 物使释 被烧温 层 焰 窄 膜 进 室 下过。来 合 气程生下 使火放 全的度 较 淬 的 溶 入 中 降程源 物 解中未未H焰出部碳较厚熄间解气压太中吸。。，C燃燃熄来或氢低是隙和缸力快，，排。HHH灭部化，此吸的和放，壁润，CCC。。
度降低，CO排放略微增加。
3、影响一氧化碳生成的因素
§ 1.2 碳氢化合物的生成途径
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
一、汽车HC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%
HC生成机理和排放特点 HC Mechanism
二、汽油机HC排放的来源 HC Sources
1.HC排放的来源
1) 排气 — 55～65%（机内排放） 2) 曲轴箱— 20～25% 3) 燃油箱、化油器、燃油管接头蒸发— 15～ 20%
2. HC排放的生成机理
1）狭隙效应 Crevice Mechanism 2）润滑油膜的吸附和解吸
机 废Φ气a>分1时数，增温大度，起减着小决了定可性燃作气用的，发N热O量X生，成增量
NOX 大随了温混度合升气高的而比迅热速容增，大使。最最高高燃温烧度温通度常下出降现，
生 N在OΦ排a放≈1降.1低，。且有适量的氧浓度，故NOX排放
成
浓点度出火现时峰刻值的。影Φ响a进一步增大，温度下降的
的 因
点作火用提占前优角势减，小N，O生NO成排量放减量少不。断下降。
Oil Film Absorption and Desorption 3）燃烧室表面沉积物
Deposit Absorption and Desorption 4）壁面淬熄 Wall Quenching 5）大容积熄火 Bulk Gas Incomplete Combustion
汽油机未燃HC的生成机理
O2 → NO ＋ O OH → NO ＋ H
Φa <1，xNOe随Φa （浓度）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
结论：
2.1
2、影响NOX生成的因素
影
响
Φa <1时，由于缺氧，即使燃烧室内温度很
汽
高，NOX的生成量仍会随着Φa的降低而降低，
油
此时氧浓度起着决定性作用。
由图可以看出 Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机低 得多。 Φa =1.2～1.3，
CO的排放量才大量增加。
小负荷时尽管Φa很大，
CO排放量反而上升。
柴油机CO排放分析
柴油机CO排放特点
1. 柴油机的CO排放总体比较低。 2. 燃烧接近或超过冒烟极限后，由于燃烧过程局部
混合气过浓，缺氧造成CO排放迅速增加。 3. 柴油机小负荷时，稀混合气区体积增加，燃气温
素
2.2 影 响 柴 油 机
NOX 生 成 的 因 素
喷油提前角减小，燃烧推迟，燃烧温度较低， 生成的NOX较少。
传统模式
Fra Baidu bibliotek
低排放放热模式
NOX排放随负荷增大而显著增加。 转速对NOX排放的影响比负荷的影响小。
1.4 微粒（PM）
1、汽油机微粒的生成机理
2、柴油机微粒的生成机理
2．1 白烟 （ 1μm以上的油珠） • 在低温起动不久及怠速工况时发生。此时，气缸
• 排放物体积分数(％和ppm)和质量浓度(mg/m3) • 质量排放量（g/h或g/㎏ ） • 比排放量（ g/kw.h ） • g/km ，g/test
§ 1.2 一氧化碳的生成机理
燃料不完全燃烧：
C + O CO [ + O ] CO
[ 中间产物 ] 产生的原因是缺氧：当反应着的气体①
突然缺乏氧化剂, ②温度过低,③反应时间过 短达不到化学平衡状态时，CO就以中间产物 的形式生成了。
二、内燃机排放的二次污染Secondary Pollution
➢ 光化学烟雾 photochemical smog ➢ 空气能见度 visibility ➢ 酸雨 acid rain ➢ 地表水酸化 water acidification
……
三、汽油车排放的来源 （目前标准限制的有害排放物）
四、评定标准：
第一篇 汽车发动机 有害排放物的生成与控制
§1.1 概述
• 第1§章1.2发动一氧机化排碳放--污CO染物的形成
§1.3 碳氢化合物--HC §1.4 氮氧化物--NOX §1.5 微粒--PM
内燃机排气污染物 ENGINE EMISSIONS
§1.1 概述 一、内燃机排气中的污染物 POLLUTANTS ➢ CO、HC、NOX（NO、N2O、NO2等） ➢ CO2、CH4 ➢ PM ➢ SOX、醇类、醛类(RCHO)﹑3,4－苯并芘 ➢ 其他未知污染物，e.g. odor, et al.