汽车发动机排放污染物的生成机理、影响因素及危害参考资料

汽车排放物CO、HC、NOx、PM的

生成、影响因素及危害

随着我国汽车工业的发展，车辆越来越多，车辆向大气排放的污染物也越来越多。汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC、NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体在强烈阳光照射下发生光化学反应，产生大量的光化学烟雾，严重的威胁着人类的人生健康和生态环境。

一、生成：

这些有害气体产生的原因各异。CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。

二、影响因素:

汽车废气中CO、HC和NOx三种有害气体的影响因素比较多，主要为可燃混合气的空燃比，点火提前角、发动机的负荷和转速以及发动机的内部结构等。

1、可燃混合气空燃比（即混合气成分）的影响

在理论空燃比附近，CO曲线有一个拐点，当A／F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO生成物便急剧增加；当MF增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧．使CO生成量减少，而且比较稳定。

HC曲线在ME为17一18附近有一个拐点，此时废气中的HC含量最低。除此之外．HC的生成量都有所增加。其原因是当MF少于17时．混合气过浓，燃烧不彻底．当A／F大于18时，混合气过稀，燃烧速度缓慢同样会出现燃烧不彻底现象，HC都会增加。

NO曲线在A／F为15—16附近有—个波峰，此时生成的NO量最多，除此之外，过浓或过稀的空燃比都会降低燃烧速度和燃烧温度，使NO的生成量都有所下降。

2、点火提前角的影响

点火提前角对CO的生成量影响不大。但对HC和NOx的影响较大。

由图2和图3可看出。随着点火提前角的增大，HC和NOx生成物都会急剧增加．其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关，当点火提前角增大到一定值后，由于燃烧时间过短，HC和NOx生成置便有所下降。当然．正确的调整点火正时是非常必要的，过迟的点火提前角会使发动机动力下降、油耗增大、工作不稳。

3、发动机转速和负荷（即工况）的影响

由于NOx是高温燃烧时的生成物，当发动机的转速和负荷提高时，使气缸的燃烧温度升高．NOx生成量随之增大，CO和HC的生成量稍有增加。但影响较小。碳微粒的影响因素主要有空燃比、发动机的温度、转速和负荷以及燃烧室的形状．燃油的雾化情况等。空燃比过浓，温度过低，均不利于燃油的雾化和燃烧，使碳微粒生成量增加；发动机转速和负荷增大．使燃烧温度提高。有利于完全燃烧。使碳微粒的生成量减少。SO和Pb微粒的生成主要与燃油中的含硫量和铅化合物的加入量有关。因此，往往对燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用无铅汽油。

三、危害：

汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。

一氧化碳(CO)--与人体血液中的血红索有很强的亲和力．使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中C0的浓度超过100 ppm时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。

氮氧化物中，一氧化氮(N0)与人体血液中血红素的亲和力比C0还强，两者结合后会产生与CO相似的症状．一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。

碳氢化合物(Hc)为燃油未经完全燃烧后排出的气体，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。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应．形成以臭氧和以醛类为主的光化学烟雾。当达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用．严生的会导致中毒死亡。二氧化硫(s02)为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入后。即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。该物质还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。故此，应尽量减少燃油中的含硫量。

碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物，由于其粒径极小．约为0．01—0．2um，能长期悬浮于空气中．易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，极具致癌作用。

四、汽车废气的控制：

早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机．使废气中的有害气体大为减少．动力性和燃料经济性均有所提高．再加上其他多种措施的综合应用。使汽油车的废气污染得到了有效的控制。

目前，国外对于废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。

(1)废气再循环。已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。废气再循环就是根据发动机的不同工况。将废气中的一部分(3％一15％)引人燃烧室，用以

降低气缸的燃烧和温度速度。从而进一步减少NOz的排放量。

(2)二次空气供给。二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和EIC在热反应器内继续燃烧(生成H20和C02)，从而进一步减少了CO和HC的排放量。

(3)低硫份柴油。硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的S02。降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务。

（4)富氧燃料和燃油添加剂。甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值。是良好的抗爆剂。汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能。可明显地减少CO和HC的生成。