排气污染与控制

三、NOX的生成机理
❖ 发动机排出的氮氧化物（NOX）主要是NO，NO2排出 量较少。
❖ NO的产生：可以认为，氮的氧化反应发生在燃料燃 烧反应所形成的环境中，其主导反应过程是：
O＋N2 N＋O2
NO＋N NO＋O
促使NOX生成的因素
❖ （1）高温 ❖ （2）富氧 ❖ （3）充足的反应时间
四、影响因素--混合气成分
❖ 2．排放物的质量排放量G 用单位时间内（或一次试验）有害排放物的质 量排放量G来衡量，单位是g/h（或g/试验）。
❖ 3．排放物的比排放量g 每单位功率小时排出污染物的质量称为比排放 量[g/（kW·h）]。
第二节 汽油机有害排放物的 生成机理和影响因素
一、CO的生成机理
❖ 一氧化碳（CO）是碳氢燃料在燃烧过程中生成 的重要的中间产物。CO生成的机理比较复杂， 但一般认为，燃料分子（RH）经高温氧化生成 CO要经历如下步骤：
❖ 一般认为柴油机中HC排放物的产生主要有两种途径： （1）是由于混合气过稀以致在燃烧室内不能满足 自燃及扩散火焰传播的条件 （2）是燃油空气混合气过浓而不能着火及燃烧。
影响因素--工况
❖ 从汽油机排放特性图看出，对于不同的运行工况， 各种有害排放物的差异很大。
❖ 怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。在怠速工 况下，燃烧环境温度比较低，缸内残余废气量比较 大，混合气比较浓，致使燃烧恶化，HC排放浓度增 加；在减速工况下，很高的进气管真空度使进气管 内沉积的燃料油膜大量蒸发，这是HC增加的重要原 因。
概述
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式
碳氢化合物（HC）
（1）形成原因
汽油机——主要是因为低温缸壁的 冷激作用，使火焰消失；电火花太 弱，不能点燃混合气；进排气门重 叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱 窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽 油蒸发等。
第四节 柴油机有害排放物的 生成机理和影响因素
ห้องสมุดไป่ตู้ 一、柴油机中的主要污染物
❖ 1、主要成分：柴油机排气的有害成分主要 有CO、HC、NOX 、硫化物以及颗粒物 （或称微粒物）等。
❖ 2、特性：由于柴油机使用的混合气的平均空 燃比较理论空燃比大，所以：
（1）CO及HC排放明显低于汽油机
（2）柴油机NO的排放几乎与汽油机相当
（2）危害
NO吸入人体后会造成中枢神经系统 障碍。NO2会造成血液中血红蛋白变 性，使血液输气能力下降，轻则引 起呼吸异常、胸痛、恶心、咳嗽， 重则导致肺气肿，直至死亡。此外， 它还易于HC在阳光紫外线的作用下， 产生素性很大的光化学烟雾。
概述
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式
二、CO的生成机理
❖ 柴油机总是在稀混合气下运转(指平均过量空气系数 大于1)，CO排放量要比点燃机低得多，只有在负荷 很大接近冒烟界限时才急剧增加。
❖ 低负荷时，缸内温度低，部分燃油难以氧化形成CO2， 主要在稀燃火焰熄灭区及稀燃火焰区的交界面上生 成CO；高负荷时，在油束心部、油束尾部及后喷部， 因局部缺氧而产生CO。
（3）颗粒物排量远高于汽油机
（4）柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大 关系，特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有 较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和 烟度普遍低于直喷式柴油机，特别是NOX排放浓度 一般比直喷式柴油机的低1／3～1／2。但是，涡流 室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高 ，冷起动 性差，工作平稳，噪声小。
颗粒（PM）
（1）形成原因
碳烟是由烃类燃料在高温缺氧条件 下裂解生成的。
（2）危害
0.1m以下的微粒对人体的危害最大， 吸入肺叶后会吸附在肺细胞上，其 中可溶性有机物、多环芳香烃等是 致癌物质。
排放指标
❖ 1．排放物的浓度C 在一定排气容积中，有害排放物所占的容积 （或质量）比例，称为排放物的浓度。体积分 数通常以％和10-6（百万分比）表示，质量浓度 常用mg/m3计量。
三、HC的生成机理
❖ 柴油机与汽油机相比燃油中含有高沸点（高相对分子 质量）的碳氢化合物成分
❖ 由于在燃烧过程油注中大量的燃油化合物发生高温分 解，因此柴油机排出的碳氢化合物的成分要比汽油机 中的复杂
❖ 在柴油机中，燃烧进行的同时，发生着燃油的蒸发， 燃料与空气、燃烧产物与未燃气体的混合，这就使HC 化合物的产生变得非常复杂
柴油机——主要是混合气形成不良 或温度过低而形成。
（2）危害
HC吸入人体后会破坏造血机能，造 成贫血、神经衰弱等，同时也会致 癌。
概述
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式
氮氧化物（NOx）
（1）形成原因
NO是在燃烧过程的高温条件下生成 的，其生成量取决于氧的浓度、温 度及反应时间。废气排入大气后形 成NO2。
机动车污染物排放分担率
概述
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式
一氧化碳（CO）
（1）形成原因
汽油机——主要是由可燃混合气过浓造 成的。
柴油机——主要是由燃烧室内部缺氧或 温度过低造成的。
（2）危害
是一种无色、无味的有毒气体，吸入人 体后，能以比氧强210倍的亲和力同血液 中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白， 阻碍血液向心脏、脑等器官输送氧气， 从而引起各种中毒症状，直至使人窒息 死亡。
❖ RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO ❖ 这里R代表碳氢根。CO在火焰中及火焰后，以
缓慢的速率氧化成CO2。
二、HC的生成机理
❖ 未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道： 排气：占6O％以上 曲轴箱窜气：占25％ 蒸发：占15％～20％左右
燃烧过程中HC生成的主要途径
❖ 1）缝隙效应 ❖ 2）壁面激冷与淬熄 ❖ 3）润滑油膜吸附 ❖ 4）减速及怠速工况
汽油机是一种预 混燃烧，它靠电火花 进行外源点火，火核 形成以后，以火焰传 播为特征，其可燃混 合气浓度范围比较窄， 混合气成分是影响排 放的最主要的因素。
影响因素--点火正时
影响因素--吸入废气量(EGR)
EGR可以抑制燃 烧的最高温度，有 利于抑制NO的生成。 但燃烧的有效性降 低，动力性变差。