汽车排放污染物的生成机理和影响因素2
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
2、大气压力的影响
❖ 当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度ρ
可表示为：
❖ ρ= 1.293
273p
kg/m3
(273+T)760
❖ 式中：p——大气压力，kPa；
T——温度，℃
❖ 结论：进气管压力降低时，空气密度下降，则空 燃比下降，导致CO排放量增大。
3、进气管真空度的影响
柴油机一氧化碳的生成机理
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。
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排放量xCO与 过量空气系数 Φa的关系
➢ 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.
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：
❖ 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
2.1 一氧化碳(CO)
❖ 2.1.1 CO的生成机理 CO是碳氢化合物燃料在燃烧过程中生成的主
第九章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
减少，且提高排气温度，利于 HC 的后氧化，但有损燃油消耗 率和比功率。
NO的体积分数随点火提前角的变化
二、影响NOX生成的因素(柴油机)
（一）喷油定时的影响
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★喷油提前角
减小，燃烧推 迟，燃烧温度 较低，生成的 NOX较少。
★燃油消耗率
用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层 和活性组分，与废气的接触表 面积非常大，净化效率高，当 发动机的空燃比在理论空燃比 附近时，三效催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。 目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外汽 油车排放控制技术的主流。
一、三效催化转化器的基本结构
三效催化转化器由 壳体、垫层和催化 剂组成，其中，催 化剂包括载体、涂 层和活性组分。
三元催化转化器结构
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二、催化反应机理
有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。 固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化 作用属于多相催化，车用催化剂就是此类型 的催化。 催化反应过程
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二、影响一氧化碳生成的因素
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4.怠速转速的影响
提高怠速转速，可有 效地降低排气中CO浓度
怠速转速对CO、HC排放影响
§2.1 一氧化碳
二、影响一氧化碳生成的因素 5.发动机工况的影响
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汽油机等速工况排气成分
发动机负荷一定时，CO的排放量随转速增加而 降低，到一定的转速后，变化不大。
柴油机不同负荷下的NOX排放和对应的空燃比 np ntq （直喷式自然吸气车用柴油机， 6×102mm×118mm， c =16.5）
模块二汽车排放污染物的形成及生成机理
导入新课：
• 汽车尾气是目前环境污染中最重要的污染之一。 那么汽车尾气有哪些成分？它们对大气或者人体 造成什么样的危害？在实际生活中，该如何降低 这些废气呢？
教学目标
• 知识目标：汽车尾气中的主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理及其影响因素。
• 能力目标：懂汽车尾气中主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理知道降低汽车主要污染物 CO、HC、NOX和微粒的方法
汽油机运行条件的影响
负转壁燃荷速 烧面的较 室温影高 面度响时 容升比，高大气 ，H，缸C单内排混位放合容浓气积度的相扰激应 转流混燃。点。降减。冷必是措点负 随 加速混 烧 火 低 弱 面 降 施合 然火荷 。废影的。 。合 过 提 壁 积 低程 也时增气响影程 前 面 也 汽度 增、 提刻加流响角 激 随 油涡 ，高的 大的时量减 冷 之 机流冷H。增，变C小 效 增却大降扩H大H排CC可 应 大介改低散而排放排使质，，善燃及几放浓放温了烧降未排H乎度的量C度气室低燃气呈一排明绝有缸烃H面扰线项放显对C利内容总流性下重下排值于的量比、增要降降放将 壁温的影响
Φa >1的稀混合气区，xNOe
随温度的升高而迅速增大 。
Φa <1，xNOe随Φa 的减小 NO的平衡摩尔分数xNOe
而急剧下降。
与过量空气系数Φa的关系
NO的生成机理
结论：
在稀混合气区NO的生成 主要是温度起作用；在浓 混合气区主要是氧浓度起 作用。
NO2的生成机理 汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度 相比可忽略不计，但在柴油机中NO2 可占到排气中总NOX的10%～30%。
当排气温度超过500℃时，碳质微球的 聚集体，称为碳烟，也称为烟粒；
第3章车用汽油机排放污染物的生成机理及影响因素
缸内温度、压力升高
非爆燃性表面点火大体是发动机长时间高负 荷运转引起的
2、爆燃性表面点火（激爆）
热面点火后火焰以爆燃速度传播。由燃烧室沉 积物引起的。 发动机低速、低负荷运转时，燃烧室表面极易 形成导热性很差的沉积物。 沉积物被高温火焰包围，急剧氧化而白炽化， 将混合气点燃。 压力升高率高5倍，最高压力高150%
⑴早燃的危害 压缩负功↑，
缸内温度↑，
与缸壁接触面积↑,
→散热量↑,
有效功率↓。 另外高温、高压加重 了活塞连杆组的机 械负荷、热负荷,使 用寿命↓。
早燃时的示功图
⑵ 与爆燃的区别
①沉闷的“敲缸声”。
②被炽热表面点燃，无压力波产生，而爆燃时 为自燃，有压力波产生。 另外:
爆燃
缸内炽热表面产生
早燃
由于缸内局部的高温、高压，造成下述后果。
重载爬坡、急加速时易爆震，换低挡以提高 发动机转速可消除爆震)
（三）危害
1、机件过载
冲击负荷大，机件的机械负荷增加，使机件变形损坏。噪声增大。
2、机件烧损
3、润滑变差 4、积碳增多
汽油机燃烧终了温度为2000~2500℃，由于冷却水和气体附面 层的作用，活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200~300 ℃。 使活塞头和气门等烧损，同时会引起发动机过热。
影响热面点火的因素及预防措施：
凡是能使缸内的T、P降低的因素，都可预防热面点火
①选用低沸点汽油和含胶质少的机油。 ②在燃料中加抑制热面点火的添加剂。 ③适当降低压缩比。 ④选用合格的火花塞、排气门。 小结： 爆燃 表面点火 末端混合气自燃 炽热表面点燃 火花塞跳火之后 火花塞跳火之前、后 有压力冲击波 无压力冲击波 敲击声较清脆 敲击声较沉闷 二者又相互联系，相互促进。
汽车排放污染物的生成机理和影响因素2
汽车排放污染物的生成机理和影响因素摘要:汽车保有量的增长直接导致了石油燃料的大量消耗,并由此产生了大量的有害排放物,尤其在一些大中城市汽车排气造成的环境污染问题日趋严重。
目前,大气污染已逐渐成为世界性的问题,应当引起足够重视。
分析汽车排放污染物的生成机理和影响因素,提出控制的方法。
关键词：污染物生成机理影响因素前言随着汽车的普及,汽车的排气污染问题已日益严重,它破坏了地球生态平衡环境及温室效应等。
在各大城市的市区,汽车排出的污染物CO、H C占总量的6()%一70%,N o x占30%左右。
为了降低汽油机的排污和燃油消耗量,我们必须了解汽车的排放污染物的形成因素,这样才能准确采取措施、或者引进先进技术来减少、治理汽车的尾气排放物。
1.污染物的生成机理1）一氧化碳（CO）的形成机理：CO是燃料不完全燃烧的产物，主要受混合气浓度的影响。
当发动机过量空气系数小于1时，混合气中氧气不足，燃料不能充分燃烧而形成。
混合气浓度越大，排气中的CO含量越高。
当降低混合气浓度时，排放的CO明显减少。
在稀混合气下CO产生的平衡过程为：CO2+H2O→CO+H2+O2在浓混合气下的平衡过程为：CO2+H2→H2O+CO2）碳氢化合物（HC）的形成机理：碳氢化合物中含有多种成份，生成原因复杂，但主要是未燃和燃烧不充分的燃料。
燃料在燃烧室中燃烧时，火焰在离壁面0.15～0.37mm处迅速熄灭，导致这一薄层内残留下未反应和反应不充分的混合气，这一现象被称为壁面激冷效应，碳氢化合物就是在这厚度仅为几十微米的激冷层内被保存下来；发动机燃烧室中各种很狭窄的缝隙也留有未燃或未完全燃烧的气体，储存着大量的碳氢化合物；另外混合气不均匀、过浓、过稀、点火系统不良、转速低等情况也会造成部分燃料燃烧不充分，使排出的碳氢化合物增加。
3）氮氧化合物（NOX）的形成机理：汽车燃烧过程中主要形成NO和少量的NO2。
NO的形成主要受三个因素的影响，温度、氧的浓度和滞留时间。
试论汽车尾气污染的生成机理和影响因素以及治理方法
试论汽车尾气污染的生成机理和影响因素以及治理方法汽车的问世可以说是现代文明发展和进步的重要标志之一,伴随着人们生活水平的提高以及汽车生产工艺的改进,原本的高端产品开始进入了普通百姓的生活,给人们的日常出行带来了巨大的便利,但是与此同时,汽车保有量的增加也造成了严重的尾气污染,影响了城市的生态环境和人们的身心健康。
因此,研究和解决汽车尾气污染,已经成为全世界共同关注的问题。
1 汽车尾气污染的生成机理1.1CO 的生成机理汽车尾气中的CO,主要是由于汽油燃烧过程中,氧气含量不足,导致燃烧不充分,从而生成CO。
对于汽车发动机而言,氧气不足造成的燃烧不充分,是由于可燃混介浓度过高导致的,其空燃比低于理论空燃比(14.7)。
从理论方面分析,当空燃比大于14.7 时,混合气中的氧气含量不定,燃料在氧气中能够完全燃烧,生成水和二氧化碳;而实际上,当汽油机工作时,即使空燃比大于14.7,仍然会有少量CO 的产生,这主要是由于混合其中存在着局部浓度缺氧所导致的。
1.2HC 的生成机理HC 主要是汽油混合气不完全燃烧的产物,也包括没有被燃烧的燃料。
HC 产生的原因主要包括：其一,气缸激冷面作用。
气缸的温度相对较低,其内壁上会附着一层难以燃烧的混合气,加上活塞与气缸壁之间的距离过小,混合气无法有效燃烧,使得活塞壁与气缸壁之间的未燃混凝土直接排入大气;其二,氧气含量不足。
在发动机工作时,如果混合气浓度过大或者过小,又或者气缸内存在过量残余废气,轻则会影响火焰的正常传播,重则完全断火,使得HC 的排放量增加。
而当氧气浓度不足时,部分燃料无法完全燃烧,会转化成为其他结构形式的碳氢化合物。
1.3HOx 的生成机理汽车尾气中的氮氧化物大部分是NO,NO2 的含量很少。
汽油机在工作工程中,燃料在气缸内部燃烧,生成高温,对其他中的氧分子进行分解,得到的氧原子与氮分子共同反应,生成相应的氮原子和NO,氮原子与氧分子反应,又会生成NO 和氧原子。
现代汽车排放与控制技术课件 第二章 汽车 排放污染物的生成机理和影响因素
•
汽油为C4—C11的碳氢燃料，易挥发，化学稳定性好，
着火温度高，不易自燃，是依靠点火使其燃烧。因此，汽
油机需要燃油和空气在外部形成比较均匀的混合气进入气
缸后，用火花塞点燃，形成火焰中心，化学反应加速，开
始进行火焰传播。所以其燃烧方式为预混合燃烧。
•
柴油机为C12~C23的碳氢化合物，不易挥发，着火温
汽车排放与控制
第二章 汽车排放污染物
的生成机理和影响因素
北京建筑工程学院
• 学习目标
理解汽车排放物与柴油车排放物有何异同，理解汽车排 放物的生成机理及其影响
• 知识要点
汽油车排放污染物的生成机理 汽油车排放污染物的影响因素 柴油车排放污染物的生成机理 柴油车排放污染物的影响因素
• 引例
某市环保局机动车尾气排放管理处对机动车尾气的进行 24小时测试。结果表明尾气浓度最高时间是上下班时间， 地点是在高架入口和十字路口处。
度低，化学稳定性差，但易自燃。因此，柴油机靠压缩提
高缸内混合气的温度，使其自燃。由于柴油机是在极短的
时间内靠高压将柴油喷入气缸，经过喷雾、蒸发，混合过
程形成非均质的可燃混合气，当压缩达到自然温度就会有
多处着火而燃烧，燃烧时，仍有燃料正在进行喷射、雾化、
蒸发和混合，因此其燃烧方式为扩散燃烧。
由表2-1可见：汽油机污染物主要是CO，HC和NOx。 柴油机污染物主要是微粒和NOx。
对于增压的四冲程汽油机，一般采用较大的气门重叠角。 当进排气门重叠开启时，扫气作用虽然有助于降低发动机 热负荷，但也使HC排放增加。
2)从燃烧室通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱的 窜气，含有大量未燃烧料。曲轴箱窜气如果排入大气也构 成HC排放物，称为曲轴箱排放物。
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。
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汽车排放污染物的生成机理和影响因素
摘要:汽车保有量的增长直接导致了石油燃料的大量消耗,并由此产生了大量的有害排放物,尤其在一些大中城市汽车排气造成的环境污染问题日趋严重。
目前,大气污染已逐渐成为世界性的问题,应当引起足够重视。
分析汽车排放污染物的生成机理和影响因素,提出控制的方法。
关键词：污染物生成机理影响因素
前言随着汽车的普及,汽车的排气污染问题已日益严重,它破坏了地球生态平衡环境及温室效应等。
在各大城市的市区,汽车排出的污染物CO、H C占总量的6()%一70%,N o x占30%左右。
为了降低汽油机的排污和燃油消耗量,我们必须了解汽车的排放污染物的形成因素,这样才能准确采取措施、或者引进先进技术来减少、治理汽车的尾气排放物。
1.污染物的生成机理
1）一氧化碳（CO）的形成机理：CO是燃料不完全燃烧的产物，主要受混合气浓度的影响。
当发动机过量空气系数小于1时，混合气中氧气不足，燃料不能充分燃烧而形成。
混合气浓度越大，排气中的CO含量越高。
当降低混合气浓度时，排放的CO明显减少。
在稀混合气下CO产生的平衡过程为：CO2+H2O→CO+H2+O2
在浓混合气下的平衡过程为：CO2+H2→H2O+CO
2）碳氢化合物（HC）的形成机理：碳氢化合物中含有多种成份，生成原因复杂，但主要是未燃和燃烧不充分的燃料。
燃料在燃烧室中燃烧时，火焰在离壁面
0.15～0.37mm处迅速熄灭，导致这一薄层内残留下未反应和反应不充分的混合气，这一现象被称为壁面激冷效应，碳氢化合物就是在这厚度仅为几十微米的激
冷层内被保存下来；发动机燃烧室中各种很狭窄的缝隙也留有未燃或未完全燃烧的气体，储存着大量的碳氢化合物；另外混合气不均匀、
过浓、过稀、点火系统不良、转速低等情况也会造成部分燃料燃烧不充分，使排出的碳氢化合物增加。
3）氮氧化合物（NOX）的形成机理：汽车燃烧过程中主要形成NO和少量的NO2。
NO的形成主要受三个因素的影响，温度、氧的浓度和滞留时间。
随着温度的增高，NO的形成速度加快。
混合气浓度越高；氧的浓度越大，滞留时间越长，NO生成的越多。
但在氧气不足的情况下，即使温度高，其生成也会被抑制；另外由于NO 的反应慢，生成时间长，如果气体停留时间短，NO和O2不能离解而引起连锁反应，NO的生成也将被抑制。
0+N2→NO+N；N+O2→NO+O.
2.汽车排放污染物的影响因素
当混合气混合不均匀时,汽油机是预先混和混合气的,所以即使在>1时混合气也不可能绝对的均匀,总会有过浓区,加上进气管壁面上有汽油膜的存在,油膜也会随着进气边流动边蒸发,也会造成混合气不均匀,而且各缸的均匀性也不相等,所以实际上即使在>1时也会产生CO。
二氧化碳和水在高温时离解,即使在稀混合气燃烧时,有足够的氧气,但是由于发动机缸内温度很高,当温度超过2000C时CO2时就会发生高温离解反应;HO2在高温时也会分解成H2和O2,H2参加反应,使CO2还原成CO。
1.进气温度的影响:一般情况下,冬天气温可达零下20C以下,夏天在30
C以上,同时爬坡时发动机罩内温度有时也会超过80C。
所以随着环境温度的上升,空气密度变小,但是汽油的密度几乎不变,所以化油器供给的混合气的空燃比就会随着吸入空气温度的上升而变浓,使排出的CO将增加。
因此,冬
天和夏天发动机排放情况会有很大的不同。
2.大气压力的影响:通过试验证明,如果进气管压力降低,空气密度就会下降。
那么空燃比就会下降,CO排放量也就将增大。
进气管真空度的影响:当汽车急剧减速时,发动机真空度在68kPa以上时,停留在进气系统中的燃料,在高真空度下的作用下,急剧蒸发而进入燃烧室,造成混合气瞬时过浓,使燃烧状况恶化,CO浓度也将增加到怠速时的浓度。
3.怠速转速的影响:通过试验证明,在怠速转速为600r/m in时,CO浓度为1. 4%,700r/m in时,降为1%左右,这说明随着怠速转速的提高,可以有效地降低排气中CO浓度。
4.发动机工况的影响:通过试验证明,当发动机负荷一定时,CO的排放量会随着转速的增加而降低,当到一定的车速后,变化就不大了。
燃烧室内沉积物的影响:发动机使用一段时间后,就会在燃烧室壁面、活塞顶、进排气门上形成沉积物,沉积物具有多孔性和固液多相性,它的生成机理更为复杂。
沉积物沉积于间隙中,由于间隙容积的减少,可能使由于狭隙效应而生成的HC排放量下降,但同时又由于间隙尺寸减小而可能使HC排放量增加。
这种由燃烧室内沉积物所产生的占排放
总量的10%左右。
5.混合气质量的影响:混合气质量的优劣主要体现在燃油的雾化蒸发程度、混合气的均匀性、空燃比和缸内残余废气系数的大小等方面。
混合气的均匀性越差,则HC排放越多。
当空然比略大于理论空然比时,HC有最小值。
混合气过浓或过稀均会发生不完全燃烧,废气相对过多则会使火焰中心的形成与火焰的传播受阻甚至出现断火,致使HC的排放量增加。
6.运行条件的影响:一是负荷的影响。
发动机试验结果表明,当空燃比和转速保持不变,并按最大功率调节点火时刻时,改变发动机负荷,对HC的相对排放浓度几乎没有影响。
但当负荷增加时,HC排放量的绝对值将随着废气流量的变大而几乎呈线性增加。
二是转速的影响。
发动机转速对HC排放浓度的影响非常明显。
当转速较高时,HC排放浓度明显下降,这是由于气缸内的混合气扰流混合改善了燃料的燃烧过程,促进了排气管内的氧化反应。
三是点火时刻的影响。
点火时刻对HC排放浓度的影响体现在点火提前角上。
点火提前角减小,可使HC下降,这是由于点火延迟使混合气燃烧时的激冷壁面面积减小,同时使排气温度增高,促进了HC在排气管内的氧化。
四是壁温影响。
燃烧室的壁温直接影响着激冷层的厚度和HC的排气后的反应。
五是燃烧室面容比的影响。
目前,随着汽车走进千家万户,其所带来的环境污染问题必然会引起广泛重视。
如何解决汽车所带来的污染问题是一个全球性的问题需要我们共同努力共同应对。
让我们拥有一片蓝天共享美好生活是人们的共同目标。
不断改进技术手段提高汽车使用效率降低尾气排放使人们共同的期待。
[1]吴建华.汽车发动机原理[M].北京:机械工业出版社,2007
[2]高吕和.汽车排放污染物的形成过程[M]北京工业职业技术学院学报，2003
[3]熊振湖,费学宁,池勇志.大气污染防冶技术及工种应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[4]李春明,焦传君.汽车发动机燃油喷射技术[M].北京:北京理工大学出版
社,2003.。