模块二汽车排放污染物的形成及生成机理.pptx
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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；
排气温度低于500 ℃时，烟粒会吸附和 凝聚多种有机物，称为有机可溶成份。
主要内容
介绍了汽车尾气中的主 要污染物CO、HC、NOX 和微粒的生成机理及其 影响因素。
一氧化碳的生成机理
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。
Cm Hn
m 2
O2
mCO
n 2
H2
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。
Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机低得多。 Φa =1.2～1.3（大负荷）， CO的排放量才大量增加。
柴油机一氧化碳的生成机理
燃料与空气混合不均匀，总有局部缺氧和低温 的地方，反应物在燃烧区停留时间较短，小负 荷时尽管Φa很大，CO排放量反而上升。
影响一氧化碳生成的因素
碳氢化合物的生成机理
燃烧室面容 比的影响
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
运行条件的 影响
汽 柴油机运行条件的 影响
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
柴油机运行条件的影响
喷油时刻的 影响
喷油嘴喷孔 面积的影响 冷却水进水 温度的影响 进气密度的
影响
NOX的生成机理
O2 → 2O O ＋ N2 → NO ＋ O N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H
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
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
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%。
柴油机未燃HC的生成机理
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。
2.2.2 影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
混合气的均匀性越 差则HC排放越多。
运行条件的 影响
汽油机运行条件的 影响
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
汽油机运行条件的影响
NOX生成量随温度升高而迅速增大。
废最气高分温数度增通大常，出减现小在了Φ可a ≈燃1气.1，的且发有热
量 燃适 现， 烧量峰增温的值大度点氧。了下火浓Φ混降a时度进合，刻，一气N故步的O的排N增影比O放大X响热排降，容放低温，浓。度使度下最出降高
的作用占优势，NO生成量减少。
影响NOX生成的因素
负 转点 壁 燃比荷速火温烧影的的时室影响影刻面响响的容
负转转流混燃点壁降减燃冷必是措点负 随 加荷 速施烧 火 弱面 降火合 然速 烧 面混 低。荷废影的 的。过 提 壁温 低时程 也较 室 积。合增气响影 影程 前 面度 汽刻高 面 也度 增、 提加流响 响角 激，升 油的时 容 随的 大高涡时量减 冷H高 机增比 之冷流， 。，变C小 效， H大 增大却扩气 降H排大CC可 应H大改介散低缸，放排而排C使，善质燃内及单 ，浓排放几放降H了温混烧排位未度的放乎量C低气度合室气容燃明排一浓呈绝H缸有面气扰烃积显放项度线对C内利的容流总的下排下重相性值降的放于降扰比量要激应、增将。。。 壁温的影响
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
汽油机未燃HC的生成机理
火焰在壁面淬冷
狭隙效应
润滑油膜对燃油蒸 汽的吸附与解吸
燃烧室内沉积物 的影响
体积淬熄
碳氢化合物的后 期氧化
冷起动、暖机和 怠 火 速焰 等不 工能 况进 下入 各， 壁 淬 面 类 的 种 便 进 滑 收 碳 燃 向 沉 增 燃 温 可 未 合 重重 氢 已 加烧会工 积能面 火 狭 油 了 度 燃 物 新熄 气 烧要 化 燃。过产况物使温焰窄膜进下烧释被层过室来合气程生下使火度淬的溶入降的放全较程中源物解中未未H焰较熄间解气太碳出部厚中压吸。。，C燃燃熄低是隙和缸快氢来或力，，排。HHH灭此吸的化部和，壁润放，，CCC。。 分氧化。
复习提问： 1、大气污染的主要形式 2、汽车尾气的主要成分及危害
导入新课：
• 汽车尾气是目前ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
喷油定时的影响
影响柴油机 NOX生成的
因素
喷NO油X排提放前随角负减荷小增，大燃而烧显推著迟增，加燃。烧温
度较低，放生热成规的律NO的X较影少响。
转速对NOX排放的影响比负荷的影响
传小统。模式
低排放放热模式
负荷与转速的影响
微粒的生成机理
柴油机微粒的组成与特征
柴油机排气微粒由很多原生 微球的聚集体而成，总体结 构为团絮状或链状。
汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数Φa的关系
汽油机一氧化碳的生成机理
由上图可以看出
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。
柴油机一氧化碳的生成机理
• 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
• 素质目标：通过本节课的学习，知道汽车尾气对 人体的危害，树立环境保护意识，注重培养日常 生活中的良好生活习惯。
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
2.1 一氧化碳 2.2 碳氢化合物 2.3 氮氧化物 2.4 微粒
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH NO2＋O → NO＋O2
影响NOX生成的因素
影响汽油机 NOX生成的
因素
Φ度 低a过 温很而<度量高降1时低N的空，O，影气X由的此响系于生时数缺成氧氧和量浓即仍燃度使会起烧燃随着室烧着决室的定内降性温
作用。
点 降Φ火 。a>残提1时前余，角废温的气度减分起小数着，的决NO定影排性响放作量用不，断下
排气温度低于500 ℃时，烟粒会吸附和 凝聚多种有机物，称为有机可溶成份。
主要内容
介绍了汽车尾气中的主 要污染物CO、HC、NOX 和微粒的生成机理及其 影响因素。
一氧化碳的生成机理
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。
Cm Hn
m 2
O2
mCO
n 2
H2
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。
Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机低得多。 Φa =1.2～1.3（大负荷）， CO的排放量才大量增加。
柴油机一氧化碳的生成机理
燃料与空气混合不均匀，总有局部缺氧和低温 的地方，反应物在燃烧区停留时间较短，小负 荷时尽管Φa很大，CO排放量反而上升。
影响一氧化碳生成的因素
碳氢化合物的生成机理
燃烧室面容 比的影响
影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
运行条件的 影响
汽 柴油机运行条件的 影响
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
柴油机运行条件的影响
喷油时刻的 影响
喷油嘴喷孔 面积的影响 冷却水进水 温度的影响 进气密度的
影响
NOX的生成机理
O2 → 2O O ＋ N2 → NO ＋ O N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H
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
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
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%。
柴油机未燃HC的生成机理
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。
2.2.2 影响碳氢化合物生成的因素
混合气质量 的影响
混合气的均匀性越 差则HC排放越多。
运行条件的 影响
汽油机运行条件的 影响
影响碳氢化合物生成的因素
运行条件的 影响
汽油机运行条件的影响
NOX生成量随温度升高而迅速增大。
废最气高分温数度增通大常，出减现小在了Φ可a ≈燃1气.1，的且发有热
量 燃适 现， 烧量峰增温的值大度点氧。了下火浓Φ混降a时度进合，刻，一气N故步的O的排N增影比O放大X响热排降，容放低温，浓。度使度下最出降高
的作用占优势，NO生成量减少。
影响NOX生成的因素
负 转点 壁 燃比荷速火温烧影的的时室影响影刻面响响的容
负转转流混燃点壁降减燃冷必是措点负 随 加荷 速施烧 火 弱面 降火合 然速 烧 面混 低。荷废影的 的。过 提 壁温 低时程 也较 室 积。合增气响影 影程 前 面度 汽刻高 面 也度 增、 提加流响 响角 激，升 油的时 容 随的 大高涡时量减 冷H高 机增比 之冷流， 。，变C小 效， H大 增大却扩气 降H排大CC可 应H大改介散低缸，放排而排C使，善质燃内及单 ，浓排放几放降H了温混烧排位未度的放乎量C低气度合室气容燃明排一浓呈绝H缸有面气扰烃积显放项度线对C内利的容流总的下排下重相性值降的放于降扰比量要激应、增将。。。 壁温的影响
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
汽油机未燃HC的生成机理
火焰在壁面淬冷
狭隙效应
润滑油膜对燃油蒸 汽的吸附与解吸
燃烧室内沉积物 的影响
体积淬熄
碳氢化合物的后 期氧化
冷起动、暖机和 怠 火 速焰 等不 工能 况进 下入 各， 壁 淬 面 类 的 种 便 进 滑 收 碳 燃 向 沉 增 燃 温 可 未 合 重重 氢 已 加烧会工 积能面 火 狭 油 了 度 燃 物 新熄 气 烧要 化 燃。过产况物使温焰窄膜进下烧释被层过室来合气程生下使火度淬的溶入降的放全较程中源物解中未未H焰较熄间解气太碳出部厚中压吸。。，C燃燃熄低是隙和缸快氢来或力，，排。HHH灭此吸的化部和，壁润放，，CCC。。 分氧化。
复习提问： 1、大气污染的主要形式 2、汽车尾气的主要成分及危害
导入新课：
• 汽车尾气是目前ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
喷油定时的影响
影响柴油机 NOX生成的
因素
喷NO油X排提放前随角负减荷小增，大燃而烧显推著迟增，加燃。烧温
度较低，放生热成规的律NO的X较影少响。
转速对NOX排放的影响比负荷的影响
传小统。模式
低排放放热模式
负荷与转速的影响
微粒的生成机理
柴油机微粒的组成与特征
柴油机排气微粒由很多原生 微球的聚集体而成，总体结 构为团絮状或链状。
汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数Φa的关系
汽油机一氧化碳的生成机理
由上图可以看出
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。
柴油机一氧化碳的生成机理
• 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
• 素质目标：通过本节课的学习，知道汽车尾气对 人体的危害，树立环境保护意识，注重培养日常 生活中的良好生活习惯。
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
2.1 一氧化碳 2.2 碳氢化合物 2.3 氮氧化物 2.4 微粒
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH NO2＋O → NO＋O2
影响NOX生成的因素
影响汽油机 NOX生成的
因素
Φ度 低a过 温很而<度量高降1时低N的空，O，影气X由的此响系于生时数缺成氧氧和量浓即仍燃度使会起烧燃随着室烧着决室的定内降性温
作用。
点 降Φ火 。a>残提1时前余，角废温的气度减分起小数着，的决NO定影排性响放作量用不，断下