内燃机原理内燃机的排放与控制
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 采用多气门技术和涡轮增压技术，可以改善动
力性和经济性，也可以降低CO2和污染物的比排放量 。
•2）压缩比
• 较高的压缩比带来与紧凑形燃烧室类似的优点
•。3）火花塞位置
• 把火花塞布置在气缸中央，缩短火焰传播路径
，加速燃烧过程，带来与紧凑形燃烧室同样的优点。
•4）采用稀薄燃烧系统
• 必须采用分层燃烧技术和提高点火能量。
•
CO、HC和颗粒物排放量减少；
•
NOx排放量增加。
•（2）燃料燃烧状况也是影响内燃机性能的决定性因 素
•难点二：降低燃烧温度
•
NOx排放量降低
•
热效率下降，燃油消耗率增加
•（3）柴油机和汽油机在排气净化的侧重点上不同
❖柴油机的排气净化主要针对NOx和颗粒物； ❖汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx。
•对人类有直接或间接危害，是有害排放物。
一、内燃机排气中有毒成分的危害
1、CO 2、HC 3、NOx 4、微粒 5、臭气 6、硫的氧化物
1、CO
• CO是无色、无味的易燃有毒气体，也是空气中
最主要的污染物。 • CO在氧气不足的情况下产生，其浓度主要受到 过量空气系数的影响。
2、HC
• 城市中HC对人体健康无害，但能导致生成有害
• NO2是一种褐色气体，有特殊刺激性臭味，是构
成内燃机排气臭味的物质成分之一。
• 在燃烧高温期，燃烧室空气中的氧和氮化合形成
。
4、微粒
• 微粒是指空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级 ，包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等。 • 气溶胶是悬浮于空气中的固态微粒，其直径一般小于1μm； • 烟是指小于1 μm的固体微粒； • 尘是指大于10 μm的固体微粒迅速沉降而形成； • 雾是液体微粒，其直径可达100 μm； • 炭烟是指极细的可集成一串的微粒，粒径0.1～10 μm（2.5） 。 • 一般肉眼可分辨的微粒直径在100μm以上。 • 炭烟是在高温和缺氧的条件下生成的。
•（4）净化方式
• 机前处理－对进入内燃机缸内的燃料或空气作
有利于减少有害排放物生成的预处理。
• 机后处理－对内燃机有害排放物在进入大气前
所作的处理，以进一步降低排气中有害成分的含量。
• 机内净化－从有害排放物的源头着手，采取降
低排气有害成分的有效措施。
二、机内净化的主要途径
• 内燃机自身性能的改善对排放的控制十分重要 。 • 机内净化涉及内容较多，这里，只能介绍一些 机内净化的要点，更全面的内容可参阅有关文献和书 籍。
的光化学烟雾。
•（1）在燃烧过程中生成并随排气排出； •（2）曲轴箱窜气； •（3）燃油蒸发。
3、NOx
• NOx种类繁多，内燃机排气中最重要的是NO和
NO2，两者都具有毒性，对环境会造成危害，是值得 重视的有害排放物。
• NO和血红素的结合比CO还要强烈，高浓度的 NO能引起中枢神经痉挛及瘫痪。
5、臭气
•构成排气中臭气的成分： • 一是，O3、NO2； • 二是，燃料的不完全燃烧产物，如甲醛、丙烯醛 等。 • 刺激人的眼粘膜，产生不舒服感。
6、硫的氧化物
• 主要是SO2，其数量由燃料的含硫量决定 。 • 一般来说，柴油机比汽油机排气中的SO2多。
二、光化学烟雾
• 上述排气中所含的有毒物质都是内燃机直接排
四、大气质量和内燃机排放标准
• 世界卫生组织将大气质量划分为四个等级，各
国均以此为依据，按照本国的实际情况制定大气质量 标准。
• 我国于1996年颁布了大气环境质量标准GB3095
－96，规定环境空气中主要污染物为：SO2、总悬浮 微粒TSP、可吸入颗粒物IP、 NOx、 CO2、CO、O3 、铅、苯并[α]芘和氟化物。
• 大气环境质量 标准GB3095－96把大气环境质量 标准分为三级：
• 一级标准指为保护自然生态和人群健康，在长期 接触情况下，不发生任何危害及影响的空气质量要求 ；
• 二级标准指为保护人群健康和城市、乡村动植物 在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要 求；
• 三级标准指为保护人群不发生急、慢性中毒和城 市一般动植物（敏感者除外）能正常生长的空气质量 要求。
1、汽油机
• 汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx，
其主要净化途径有： •（1）改进燃烧系统 •（2）减小点火提前角 •（3）废气再循环 •（4）电控燃油喷射系统
（1）改进燃烧系统
•1）燃烧室形状
• 紧凑形燃烧室、快速燃烧加上优化的EGR率和
点火定时，使发动机的动力性、经济性、 排放性能之 间获得最佳折中。
ห้องสมุดไป่ตู้• 燃烧温度降低，抑制了NOx的生成；燃烧较完全 ，减少了HC和CO的产生。
（2）减小点火提前角
•点火推迟，HC、CO和NOx的排放量均可减少。 •注意： ❖在怠速工况时，可有效减少排污，也有利于怠速的 稳定。 ❖正常工作时，不能有过多的推迟。
（3）排气再循环
• 排气再循环（Exhaust Gas Recirculation，EGR）就是将发 动机排出的部分废气引入进气管，与新鲜混合气混合后进入气 缸，利用废气中所含有大量的化学惰性气体（CO2、N2、H2O 等）不参与燃烧却能吸收热量的特点，稀释混合气的氧浓度并 降低燃烧温度，从而减少NOx的排放量。
•目前，国际上主要有三种内燃机排放标准： •1、美国联邦标准 •2、日本标准 •3、欧洲经济委员会标准
8.2内燃机的排气净化技术
一、排气净化净化的基本思路 二、机内净化的主要途径 三、机后净化的技术措施
一、排气净化的基本思路
•（1）燃料燃烧状况是影响内燃机排气成分的决定性 因素
•难点一：改善燃烧过程
内燃机原理内燃机的排 放与控制
2020年6月2日星期二
1内燃机排放与环境污染
• 内燃机排放－主要是指内燃机燃料燃烧后的产物 向大气环境的扩散。
❖完全燃烧产物的基本成分是： •（1）二氧化碳 •（2）水蒸汽 •（3）剩余的氧气 •（4）残留的氮气
•对人类无直接危害，是无害排放物。
❖不完全燃烧产物和燃烧中间产物的基本成分是： •1、CO •2、HC •3、NOx •4、SO2 •5、颗粒物 •6、醛类
出的污染物，称为一次污染物。
• 当其中的HC和NOx排入大气后，在太阳光作用
下经光化学反应而生成的刺激性产物，成为二次污染 物，即光化学烟雾。
• 光化学烟雾一般发生在逆温层和低风速、空气
接近停滞状态、阳光充足的气象条件下。
三、各种污染物危害比较
• 最新的研究结果证实，对人体健康的影响以空
气中细小颗粒物PM2.5污染最为严重，其次是SO2污染 ，NOx污染的影响相对较弱。
力性和经济性，也可以降低CO2和污染物的比排放量 。
•2）压缩比
• 较高的压缩比带来与紧凑形燃烧室类似的优点
•。3）火花塞位置
• 把火花塞布置在气缸中央，缩短火焰传播路径
，加速燃烧过程，带来与紧凑形燃烧室同样的优点。
•4）采用稀薄燃烧系统
• 必须采用分层燃烧技术和提高点火能量。
•
CO、HC和颗粒物排放量减少；
•
NOx排放量增加。
•（2）燃料燃烧状况也是影响内燃机性能的决定性因 素
•难点二：降低燃烧温度
•
NOx排放量降低
•
热效率下降，燃油消耗率增加
•（3）柴油机和汽油机在排气净化的侧重点上不同
❖柴油机的排气净化主要针对NOx和颗粒物； ❖汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx。
•对人类有直接或间接危害，是有害排放物。
一、内燃机排气中有毒成分的危害
1、CO 2、HC 3、NOx 4、微粒 5、臭气 6、硫的氧化物
1、CO
• CO是无色、无味的易燃有毒气体，也是空气中
最主要的污染物。 • CO在氧气不足的情况下产生，其浓度主要受到 过量空气系数的影响。
2、HC
• 城市中HC对人体健康无害，但能导致生成有害
• NO2是一种褐色气体，有特殊刺激性臭味，是构
成内燃机排气臭味的物质成分之一。
• 在燃烧高温期，燃烧室空气中的氧和氮化合形成
。
4、微粒
• 微粒是指空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级 ，包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等。 • 气溶胶是悬浮于空气中的固态微粒，其直径一般小于1μm； • 烟是指小于1 μm的固体微粒； • 尘是指大于10 μm的固体微粒迅速沉降而形成； • 雾是液体微粒，其直径可达100 μm； • 炭烟是指极细的可集成一串的微粒，粒径0.1～10 μm（2.5） 。 • 一般肉眼可分辨的微粒直径在100μm以上。 • 炭烟是在高温和缺氧的条件下生成的。
•（4）净化方式
• 机前处理－对进入内燃机缸内的燃料或空气作
有利于减少有害排放物生成的预处理。
• 机后处理－对内燃机有害排放物在进入大气前
所作的处理，以进一步降低排气中有害成分的含量。
• 机内净化－从有害排放物的源头着手，采取降
低排气有害成分的有效措施。
二、机内净化的主要途径
• 内燃机自身性能的改善对排放的控制十分重要 。 • 机内净化涉及内容较多，这里，只能介绍一些 机内净化的要点，更全面的内容可参阅有关文献和书 籍。
的光化学烟雾。
•（1）在燃烧过程中生成并随排气排出； •（2）曲轴箱窜气； •（3）燃油蒸发。
3、NOx
• NOx种类繁多，内燃机排气中最重要的是NO和
NO2，两者都具有毒性，对环境会造成危害，是值得 重视的有害排放物。
• NO和血红素的结合比CO还要强烈，高浓度的 NO能引起中枢神经痉挛及瘫痪。
5、臭气
•构成排气中臭气的成分： • 一是，O3、NO2； • 二是，燃料的不完全燃烧产物，如甲醛、丙烯醛 等。 • 刺激人的眼粘膜，产生不舒服感。
6、硫的氧化物
• 主要是SO2，其数量由燃料的含硫量决定 。 • 一般来说，柴油机比汽油机排气中的SO2多。
二、光化学烟雾
• 上述排气中所含的有毒物质都是内燃机直接排
四、大气质量和内燃机排放标准
• 世界卫生组织将大气质量划分为四个等级，各
国均以此为依据，按照本国的实际情况制定大气质量 标准。
• 我国于1996年颁布了大气环境质量标准GB3095
－96，规定环境空气中主要污染物为：SO2、总悬浮 微粒TSP、可吸入颗粒物IP、 NOx、 CO2、CO、O3 、铅、苯并[α]芘和氟化物。
• 大气环境质量 标准GB3095－96把大气环境质量 标准分为三级：
• 一级标准指为保护自然生态和人群健康，在长期 接触情况下，不发生任何危害及影响的空气质量要求 ；
• 二级标准指为保护人群健康和城市、乡村动植物 在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要 求；
• 三级标准指为保护人群不发生急、慢性中毒和城 市一般动植物（敏感者除外）能正常生长的空气质量 要求。
1、汽油机
• 汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx，
其主要净化途径有： •（1）改进燃烧系统 •（2）减小点火提前角 •（3）废气再循环 •（4）电控燃油喷射系统
（1）改进燃烧系统
•1）燃烧室形状
• 紧凑形燃烧室、快速燃烧加上优化的EGR率和
点火定时，使发动机的动力性、经济性、 排放性能之 间获得最佳折中。
ห้องสมุดไป่ตู้• 燃烧温度降低，抑制了NOx的生成；燃烧较完全 ，减少了HC和CO的产生。
（2）减小点火提前角
•点火推迟，HC、CO和NOx的排放量均可减少。 •注意： ❖在怠速工况时，可有效减少排污，也有利于怠速的 稳定。 ❖正常工作时，不能有过多的推迟。
（3）排气再循环
• 排气再循环（Exhaust Gas Recirculation，EGR）就是将发 动机排出的部分废气引入进气管，与新鲜混合气混合后进入气 缸，利用废气中所含有大量的化学惰性气体（CO2、N2、H2O 等）不参与燃烧却能吸收热量的特点，稀释混合气的氧浓度并 降低燃烧温度，从而减少NOx的排放量。
•目前，国际上主要有三种内燃机排放标准： •1、美国联邦标准 •2、日本标准 •3、欧洲经济委员会标准
8.2内燃机的排气净化技术
一、排气净化净化的基本思路 二、机内净化的主要途径 三、机后净化的技术措施
一、排气净化的基本思路
•（1）燃料燃烧状况是影响内燃机排气成分的决定性 因素
•难点一：改善燃烧过程
内燃机原理内燃机的排 放与控制
2020年6月2日星期二
1内燃机排放与环境污染
• 内燃机排放－主要是指内燃机燃料燃烧后的产物 向大气环境的扩散。
❖完全燃烧产物的基本成分是： •（1）二氧化碳 •（2）水蒸汽 •（3）剩余的氧气 •（4）残留的氮气
•对人类无直接危害，是无害排放物。
❖不完全燃烧产物和燃烧中间产物的基本成分是： •1、CO •2、HC •3、NOx •4、SO2 •5、颗粒物 •6、醛类
出的污染物，称为一次污染物。
• 当其中的HC和NOx排入大气后，在太阳光作用
下经光化学反应而生成的刺激性产物，成为二次污染 物，即光化学烟雾。
• 光化学烟雾一般发生在逆温层和低风速、空气
接近停滞状态、阳光充足的气象条件下。
三、各种污染物危害比较
• 最新的研究结果证实，对人体健康的影响以空
气中细小颗粒物PM2.5污染最为严重，其次是SO2污染 ，NOx污染的影响相对较弱。