汽油机污染物的生成机理

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汽油机尾气分析

汽油机尾气分析
(2)危害——对眼睛、咽喉、呼吸道有明显的刺激 作用,NOx是生成光化学烟雾的主要成分。
(3)排放要求:怠速时,NO排放量应在100×10-6 以下。在负荷条件下,NO排放量应在1000×10-6以 下。
4、CO2
(化学1)反形应成的原结因果—。—O2和HC化合物在发动机内进行
C燃机就值O烧燃越123是的烧高~1可好 效 ,6%燃坏 率 混。混, 高 合C合即 , 气O气燃可充2排燃烧燃分放烧效混燃量的率合烧低产。气时,物燃尾C说O,烧气2明其排越中混高放完C合O低量全2气反高的,过映,含C浓O出说量2或混明达的过合到发读稀气峰动数。 ●燃油油压低。 ●喷油嘴堵塞。 ●真空泄漏或EGR阀泄漏。 ●空气滤清器阻塞。 ●喷油量过多。 (2)排放要求:CO2排放量应在13~16%之间。
2、正确使用和维护车辆 3、加强交通管理,保证车辆行驶畅通 4、扩大绿化面积,提高净化空气的能力
四、尾气成分异常的原因分析
1、CO
(1)形成原因——燃料不完全燃烧(混合气 过浓)、燃烧后的温度过高。应检查:
●进气量是否过少(空气滤清器堵塞)。 ●燃油供给是否过多(喷油嘴漏油、燃油压力
点火提前角与燃油消耗率、尾气成分的关系曲线
三、汽油机排放污染物的检测及控制
(一)汽油机排放污染物的检测 1、汽油机排放污染物的检测原理 检测仪器的类型
接触燃烧式分析仪 非扩散型红外线分析仪
2、五气体废气分析仪
五气体指CO、CO2、HC、O2、NO。 CO、CO2、HC浓度的检测采用不分光红外
(4)发动机转速 发动机转速↑→CO生成量↓,HC生成量↓, NOx生成
量↓。 发动机加速运行→产生大量的NOx ,CO生成量↑,

汽车排气污染物的形成及影响因素

汽车排气污染物的形成及影响因素

第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素
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汽车运用工程
汽车公害
二、使用因素对排气中有害气体浓度的影响
1.负荷的影响
汽车运行过程中, 发动机在节气门 全开,转速为 1800r/min工况 下的调整特性如 右图所示。
某型发动机在节气门全开,转速1800r/min, 不同混合气浓度的调整特性
➢ 在燃烧反应过程的不同阶段存在着不同的中间 产物。
➢ 若这些中间产物继续氧化的条件不适宜,就可 能因氧化完全而增加HC的排放量。
➢ 二冲程汽油机中的扫气作用使部分混合气经气 缸直接排放。这种汽油机的HC排放量可能比 四冲程汽油机大几倍。
第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素
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汽车运用工程
一、发动机污染物的形成
汽车公害
3.氮氧化物(NOx)的形成
➢ NOx是在高温条件下,N2和O2反应生成的, 其形成机理比较复杂。
➢ 目前普遍认为,除燃烧气体的温度和氧的 浓度外,在高温条件下的停留时间是NOx 生成的重要影响因素。
第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素
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➢ 火焰也不能在激冷缝隙内传播。
➢ 其结果是,在小于1mm的缝隙内(如活塞顶部与 第一道气环之间的空隙)混合气不可能完全燃烧, 紧靠缸壁的混合气中的HC随废气排出。
➢ 为了提高最大功率,发动机常在过量空气系数 小于1的情况下工作。
第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素
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第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素
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汽车运用工程
汽车公害

朱明-汽车排放控制系统讲义

朱明-汽车排放控制系统讲义
继续
第 一 节 汽 车 排 放 污 染 物 的 成 因
第 一 节 汽 车 排 放 污 染 物 的 成 因
二、柴油车排放污染物的成因
1、一氧化碳CO和碳氢化合物HC的成因 1)CO的成因 柴油机CO主要源于喷注中过浓部分的 不完全燃烧。
第 一 节 汽 车 排 放 污 染 物 的 成 因
二、柴油车排放污染物的成因(续)
二、燃油蒸发排放控制(EVAP)系统的检测、 诊断及维护(续) 1、在用车的检查 2 、燃油蒸汽排放控制( EVAP)系统的检 测、诊断及维护 3、活性炭罐的检测、诊断及维护 4、活性炭罐清除阀的检测、诊断及维护 5、压力真空释压盖的检测、诊断及维护 6、EVAP系统软管的检测、诊断及维护
2.柴油车自由加速排气试验烟度检测方法 (1)测量方法 1 )将烟度计取样探头逆气流固定于排 气管内,深度等于300mm,并使其中心线与 排气管轴线平行。 2 )吹除积存物。按 GB/T1846 3.1 条进 行3次,以清除排气系统中的积存物。 3 )将踏板开关安装在加速踏板上端或 将手动橡皮球通过远程软管引入驾驶室。 把抽气泵压到最下端并锁止。 4)按图2所示的测量规程进行自由加速 烟度的测量。
第 二 节 在 用 车 排 方放 法污 染 物 限 值 与 检 测
第二节 在用车排放污染物限值与检测方法 一、汽油排放污染物的检测方法及限值 (一)怠速检测法 1.检测方法 1 )发动机处于怠速运装状态,离合器 处于结合位置,加速踏板与阻风门位于松开 位置,变速杆位于空挡位置,阻风门(化油 器式发动机)全开。 2 )进气系统装有空气滤清器,排气系 统装有排气消音器,并不得有泄漏,汽油符 合GB484的规定。
第 二 节 在 用 车 测排 方第 法放 污 染 物 限 值 与 检

车用汽油中氯元素的危害来源及检测方法

车用汽油中氯元素的危害来源及检测方法

车用汽油中氯元素的危害、来源及检测方法危害和来源汽油中的氯化物在燃烧后生成氯化氢,通常汽油燃烧过程中燃烧产物是水和二氧化碳,在有水和氯的条件下,氯化氢以盐酸的形式存在,是强腐蚀性物质,会对发动机汽缸、排气系统包括活塞、喷嘴等产生腐蚀作用,严重时会导致车辆熄火、发动机停止工作;此外还会对大气及环境造成污染;汽油中氯化物的主要来源是原油和含氯的汽油生产原料,如聚氯乙烯塑料等;通常认为原油中的有机氯化物可能来自采油过程中添加的化学助剂;随着我国油田进入开采后期,有些油田通过使用添加剂等化学手段来增加产量,如含氯代烃为主的清蜡剂、降凝剂、减粘剂、水处理剂等采油助剂,一些具有亲油性或油溶性的含氯助剂便随着蒸馏过程进入到各馏分油中;炼油过程使用的一些化学助剂也可能含有有机氯化物,如破乳剂、脱盐剂、输油管线及油罐清洗剂等,它们可能通过某些渠道污染原油或二次加工原料;这些含氯助剂均有可能在原油加工过程中造成催化剂中毒和设备腐蚀;按照正常的炼油工艺,车用汽油在进入市场前应不含氯化物;目前国家标准及北京市地方标准均未对氯含量有所要求,针对当前油品质量难以保证的现状,不排除销售商为降低成本、增加利润在车用汽油中人为加入含氯汽油组分;含量的检测方法1微库仑法;试样与载气氮气混合进入裂解管,与氧气混合裂解氧化,使样品中有机氯转化为氯离子,再由载气带入滴定池同银离子反应;滴定池中银离子浓度降低,测量参考电极指示出的银离子浓度降低的变化,并将信号送到微库仑放大器,微库仑放大器输出相应电流于电解电极对,电离生成银离子,电解阳极处按下式进行反应:Ag-e→ Ag+使滴定池中银离子浓度复原,测量补充银离子所需电量,根据法拉第电解定律可求出样品中的氯含量;微库仑法是最常采用的方法,具有测定准确、高效的优点,但测定操作时间长,对操作人员的熟练程度要求也比较高;目前已广泛应用于石化领域;2自动电位滴定法;采用自动电位滴定法测定氯含量,用淀粉指示液作指示剂,依据终点时所消耗的硝酸银标准滴定溶液的体积求得氯离子的含量;操作简便,准确快速,成本较低,但配制溶液较为繁琐,试验时间较长,且取样量与滴定剂浓度对结果均会造成一定影响,对操作人员的判断能力要求较高;3能量色散X射线荧光光谱法;采用能量色散X射线荧光光谱法测定石化产品中的总氯含量;采用钛靶X射线管及高分辨率硅漂移半导体检测嚣,在管电压10kV、管电流的最佳实验条件下,氯含量在30~1000mg/L范围内与荧光强度呈良好的线性关系;具有操作简单、不需化学药品、不需载气和助燃气等优点,但不适合检测氯含量较低的样品;微库仑法测定氯含量已有相应的石化行业标准SH/T 1757工业芳烃中有机氯的测定,且在中石化、中石油内部已经广泛采用,可以用于市场监督中监控汽油中的氯含量;。

飞机尾气是怎么产生的原理

飞机尾气是怎么产生的原理

飞机尾气是怎么产生的原理飞机尾气是指飞机在飞行过程中产生的一种废气。

它主要是由飞机发动机燃烧燃料所产生的尾气排放而成。

一架喷气式飞机的尾气主要由燃烧产生的废气、涵道风和空气中的杂质组成。

下面我将详细解释飞机尾气产生的原理。

首先,飞机发动机是飞机尾气产生的主要来源。

大多数商用飞机使用喷气发动机,这种发动机通过燃烧燃料产生高温、高压的气体推动飞机前进。

在燃烧过程中,燃料与空气混合,经过点火点火后,燃料燃烧产生高温的燃烧产物,主要包括二氧化碳、水蒸气、氮氧化物和微小颗粒物。

这些燃烧产物随着高速气流被排放到飞机尾部,形成可见的尾气。

其次,涵道风也是构成飞机尾气的重要来源。

飞机在飞行过程中需要通过发动机进气道引入大量的外界空气供给燃烧过程。

然而,由于空气在进气道中流动时与飞机机身摩擦,会产生气动加热现象,即涵道加热。

由于空气被加热,其温度会升高,从而形成与发动机燃烧产生的高温气体混合后的高温涵道风。

这些高温涵道风在发动机喷口处与主要的燃烧产物混合,形成尾气排放。

第三,飞机尾气中的杂质也会影响尾气的成分和性质。

除了燃烧产物和涵道风,飞机尾气还包含其他一些空气中的杂质,例如空气中的灰尘、微粒、鸟类碎屑等。

这些杂质不仅可以被悬浮在尾气中,还可以通过空气动力学作用将它们捕捉到尾气中。

因此,飞机尾气中的杂质也会对尾气的成分和质量产生一定的影响。

总结起来,飞机尾气是由飞机发动机燃烧产生的燃烧产物、涵道风和空气中的杂质组成的。

它是飞机在飞行过程中产生的一种废气,通过飞机尾部的喷管排放到大气中。

飞机尾气对大气环境和气候变化有一定的影响,因此对于减少飞机尾气的排放,改善飞机尾气的质量具有重要意义。

汽油车、柴油车污染排放形成与控制

汽油车、柴油车污染排放形成与控制
汽油车、 汽油车、柴油车污染排放 形成与控制
1
汽油车、柴油车污染排放 现状 影响各排放污染物排放量 的影响因素 汽油车、柴油车污染排放 控制措施
2
汽油车、柴油车污染排放现状(丹东市为例)
城市空气中污染物: 主要有一氧化碳(co)、 氮氧化物(Nox)、臭氧(03)、 碳氢化合物(HC)、 硫氧化物SOx和颗粒物(PM)等。
机动车尾气污染特征划分为: ①局部性有害影响,如一氧化碳(CO); ②区域性有害影响,如光化学烟雾、酸沉降; ③洲际性有害影响,如细微颗粒、硫氧化物(sox)、氮氧化物(Nox); ④全球性有害影响,如二氧化碳(c02)等。
3
不同路段机动车统计量及污染现状(丹东市为例):
4
污染物排放总量估算: 通过以上的监测及统计,运用公式:估 算总排放量=Σ排放系数×实际道路中每一类 型道路长度,最后估算出丹东市机动车污染 物排放总量为19372.50t/a。详见表4。
13
END
14
9
汽油车、柴油车污染排放控制措施:
(1)加强城市规划和交通管理 (2)控制各种污染物的排放 (3)燃料的改进和替代方面
(3)燃料的改进和替代方面: ①使用无铅汽油 ②苯含量控制 ③烯烃含量控制 ④汽油加氧 ⑤在浮油中添加清净剂 ⑥使用清洁代用燃料,如用液化石油气、压缩天然气、工业煤 气、甲醇、乙醇等作为汽油替代品 ⑦使用氢燃料
11
(4)进行化油器车辆的保养,降低车辆的尾气排放。 (5)控制车速可直接控制污染物的排放量: ①随车速提高,一氧化碳、碳氢化合物的排放量呈明 显降低的趋势; ②随车速提高,氮氧化物的排放量明显增加。
Байду номын сангаас
12
(6)动力系统改进: ①汽油机改进方面,可采用密封式汽油箱 蒸气控制装置和 曲轴箱排气回收;利用汽油直接喷射系统,实现废气的再循环 ②柴油机的情况可采用改进进气系统、改变喷油时间、改 进供油系统等办法来降低供油量 (7) (7)更新新型动力汽车,如混合动力汽车、燃料电池汽车等 (8)对尾气污染物排放量超标的机动车及时报废

国六轻型PFI汽油车颗粒排放特性研究分析

国六轻型PFI汽油车颗粒排放特性研究分析

国六轻型PFI汽油车颗粒排放特性研究分析摘要:汽油机颗粒排放是汽车排放中的主要污染物之一,对大气环境质量产生严重影响。

为进一步了解汽油机颗粒排放对环境的污染情况,并结合颗粒物污染防治工作实际,有必要对国六轻型汽油机车的颗粒排放特性进行研究分析,以便提出优化改进措施,确保颗粒物排放放达到法规限值以内。

关键词:国六轻型汽车排放;颗粒物;排放特性汽车国六法规不仅加强了气态污染物的要求,也新增了颗粒物数量PN 的要求,因此各个主机厂为了控制 PN 排放,在实际的工作中,研究PN 的排放特性也变的尤为重要。

当前,人们关注的焦点更多的是GDI发动机的PN排放控制,而忽略了PFI发动机PN的控制,但PFI发动机依然是最大的市场,PFI发动机仍占据了约50%以上的市场份额,而且随着RDE 排放的实施,PFI发动机的PN排放量也将存在一定的控制难度,所以 PFI发动机采取何种技术措施有效应对国六排放中PN,尤其是2023年即将实施的RDE排放中的PN就变的尤为重要。

1.发动机颗粒物产生机理1.1PN产生的机理(1)发动机内部原因在 PFI发动机中,燃油由喷嘴注入进气道,与进气道的进气混合,在发动机进气阀门的内部表面、阀座和燃烧室内均会形成油膜。

尤其是在某些不利条件下,例如:喷射量过大,温度过低,燃料与空气的混合不够好,更易在进气门附近的进气道内壁上产生大量的液体油膜。

在进气阀开启时,部分液态燃油会脱离进气道管壁,随进气气流进入气缸内,但此时燃油已不能充分雾化了,而分布在进气气阀内表面、进气气阀阀座以及燃烧室顶部区域,在燃烧过程中,液体燃料的油膜不能充分燃烧,进而产生PN。

(2)后处理不洁净导致PN产生如排气系统中存在易脱落、易燃烧的杂质即会产生PN,如消声器里的的消声棉等,催化器工艺不到位,高温易脱落涂层等问题都好导致排气PN的增加,相关后处理工艺需要控制。

1.2 pfi发动机颗粒物排放特性研究根据发动机PN产生的机理,我们可以确认,在温度过低,喷油量过多的两个工况,会加大PN的产生,因此本文就上述两个工况进行了PN的特性研究。

汽车排放及控制技术试题及答案

汽车排放及控制技术试题及答案

一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_一氧化碳_、氮氧化合物_、_碳氢化合物__和__微粒____。

2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_喷油定时_、放热规律___和负荷与转速的影响_。

3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__起燃温度__来评价,而对于整个催化转化系统则用__起燃时间_来评价。

4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_扩散机理、拦截机理_、惯性碰撞机理_、重力沉积机理_。

5、电控柴油喷射系统已开展了三代,第一代是位置控制_系统,第二代是_时间控制__系统,第三代是电控高压共轨系统。

6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_废气再循环技术_。

7、常用排放污染物取样系统有直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。

8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_燃烧室未燃燃料、窜入曲轴箱的未燃燃料和燃油系统蒸发的燃油蒸汽_三种途径。

9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比,最大区别是_汽油喷射的位置_。

10、EGR 率是指×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率到达80%以上,其过量空气系数(Φa) "窗口〞应到达的要求是"窗口〞很窄,宽度只有。

12、生成氮氧化物的三个要素是_混合气浓度_、温度_和氧浓度_。

13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有化学催化的方法_。

14、排气成分分析中,CO 和CO2用_不分光红外线气体分析仪_测量,NO *用_化学发光分析仪_测量,HC 用_氢火焰离子型分析仪_测量,氧多用顺磁分析仪_测量。

15、烟度的测量方法主要有两类:滤纸法__和消光度法__。

16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和植物油__。

发动机排出的废气。

微粒_ 、氮氧化物 和碳氢化合物 _。

*量主要与负荷、转速_有关。

汽油车和柴油车排放污染物区别

汽油车和柴油车排放污染物区别

汽油车和柴油车排放污染物区别汽油车和柴油车由于使用油料不同,发动机结构、混合气形成方式和燃烧方式不同,其污染物排放规律也不同。

表现在下列几方面:(1)汽油具有很强的挥发性,而柴油很难挥发,因此汽油车污染物中有燃料蒸发排放物,其组分是碳氢化合物(HC)。

(2)汽油具有容易与空气混合,且混合后不易分离的特性。

汽油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室外进行的(在化油器和(或)进气管),在点燃之前又经过进气、压缩过程,有相对较长的混合时间,因此汽油与空气可以混合得很均匀,基本不存在局部过浓或过稀和液态油滴的情况,汽油的分子又小,决定了汽油车排放物中颗粒物较少。

进入发动机燃烧室的空气与汽油的比例基本控制在理论空燃比附近(所谓理论空燃比是指在理论计算上燃烧1千克的燃料所需要的空气量,对汽油来说通常在14.7左右),采用火花塞放电点火燃烧,燃烧速度很快;汽油机压缩比低、燃烧最高压力低、最高温度高,燃烧后产物发生高温离解的倾向比较严重,某些死区点不着火或在某些工况下断火,使汽油机排放物中有较多的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)。

同时发动机燃烧室内存在很高温,又导致了氮氧化合物(NOx)的产生的排放。

因此,汽油车排放的特点是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)排放量高,而颗粒物排放量低,氮氧化合物(NOx)排放与柴油车基本相同。

(3)柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的,柴油高压喷入燃烧室,压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式。

这种工作方式,决定了柴油与空气的混合是不均匀的,不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况。

油料在高温缺氧时,易炭化形成碳烟。

柴油车负荷的调节是通过改变喷油量来控制的。

柴油车混合气始终处于比较稀的状态下,也就是说柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气。

这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物(NOx),而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)则不容易形成。

因此,柴油车排放特点是颗粒物和氮氧化物(NOx)排放量多而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放量少。

汽油机NOx的形成及控制

汽油机NOx的形成及控制
NO 的 9 0% ~ 9 % , 能 氧 化 成 NO . O2为 深 5 且 2N
另 外 在 排 气 系统 中放 入 吸 附材 料 以及 采 用进 气 门全 可 变 凸轮 调 节 系统 均 可 大 幅度 降低 NO .
关键词 氧 化 氮 ; 响 因素 ; 制 影 控
中图 分 类 号
TK 1 . l 4 1 5
Hale Waihona Puke 文献标识 码 : A 棕色 气 体 , 毒 , 刺 激 臭 味 , 体 积 浓 度 为 5× 剧 有 当 1 时 , 能 被 人 感 知 ;5 0 便 ( 0~3 0 ×1 时 使 人 头 0) 0
痛 出 汗 ; 达 5 0×1 数 分 钟 便 可 导 致 肺 浮 肿 死 若 0 0
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20 0 2年 第3 2卷
8月 第 4期 第 3 4页 6
山 东 大 学 学 报 ( 学版 ) 工
J OF St N ONG U V. ( NG. S I ) . IA D NI E C.
Vo _ 2 No 4 P. 6 I3 . 34 Au 2 0 g. 02
度、 降低 压 缩 比 、 气 再 循 环 以及 在 机 外 加 催 化 器 . 排
0 引 言
汽 油机 尾 气 排 放 中 的 氮 氧 化 物 包 括 NO, NO2 ,
N2 N2 , O4 N O5等 . 种 氮 氧 化 物 的 总 量 O, O3 N2 , 2 各 常 以 NO 代 之 , 们 当 中 主 要 是 NO 和 NO2 NO 它 . 无 色 , 性 较 小 ( 为 NO 毒 约 2的 1 5 , 它 量 大 , /)但 占
NO e i in r a l m s o sg e t s y. KEY ORDS Nir g n o i e I fu n i g f c W to e x d ; n l e en a —

朱明-汽车排放污染物

朱明-汽车排放污染物



表10-1所示为汽油机与柴油机排放污染 物的比较。汽油机污染物主要是CO、HC和NOx 而柴油机污染物主要是PM和NOx
表10-1 汽油机与柴油机排放污染物的比较
朱明工作室 zhubob@
汽车排放污染主要有3个排放源(图10-1):

朱明工作室 zhubob@
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汽车排放污染和控制
汽车排放污染物及其危害 一、汽车排放污染物 汽车排放物是汽车的排气排放物、蒸发排 放物和曲轴箱排放物的总称,习惯上指其 中的污染物。 汽车排放污染物是汽车排放物中污染环境 的各种物质、主要有: 一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮 氧化物(NOx)和微粒物(PM)等。
尾气里都有什么:
科学分析发现: 汽车尾气中有上百 种不同化合物,当 中污染物有固体悬 浮微粒、一氧化碳、 碳氢化合物、氮氧 化合物、铅及硫氧 化合物等。
朱明工作室 zhubob@
朱明工作室 zhubob@
尾气里都有什么:
微量一氧化碳的吸入,给人 造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕 、头痛,重者脑细胞将受到永久性 损伤; 尾气中氮氢化合物所含苯并 芘是致癌物质,它是一种高散度的 颗粒,可在空气中悬浮几昼夜,被 人体吸入后不能排出,积累到临界 浓度便激发形成恶性肿瘤。
、排气公害

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排放污染物的主要成分

CO(一氧化碳) HC(碳氢化合物) NOx(氮氧化物) 微粒(炭烟、铅氧化物、重金属氧化物、烟灰) 硫化物
汽车发动机排气管 曲轴箱 燃油供给系统
排放途径
排放物的名称
排气污染物 曲轴ห้องสมุดไป่ตู้污染物 燃油蒸发污染物

汽油发动机积炭的形成_清除机理及汽油清净剂的研究进展_卢翔

汽油发动机积炭的形成_清除机理及汽油清净剂的研究进展_卢翔

较高的进气阀和燃烧室中有较好的热稳定性,以便 继续发挥清净和保护作用,目前最新一代的燃油添 加剂产品大部分使用聚醚胺和聚异丁烯胺的混合物 作为主剂。 2.2 汽油清净剂的发展 随着清净分散剂不断被开发出来,汽油清净剂 也大概经历了 4 个发展阶段,如表 1 所示。第一代 汽油清净剂以脂肪胺为主剂,主要是为解决化油器 的积炭问题,由美国的 Chevron 公司和 Ethyl 公司 研究开发并生产。从 20 世纪 80 年代开始,电喷发 动机逐渐取代化油器型发动机,目的是改善发动机 的工作效率,减少尾气排放。由于电喷式发动机机 身小,内部空间紧密,停车或怠速运行时燃油喷嘴 附近温度可高达 140 ℃, 当喷嘴上的积炭导致喷嘴 堵塞率超过 10%以后,发动机的工作效率就会明显 下降,燃油燃烧不充分,尾气排放恶化。虽然汽车 行业的专家们对发动机结构本身做了一系列改进, 但是仍然不能很好地解决燃油喷嘴的积炭问题,需 要借助添加燃油添加剂。因此,第二代汽油清净剂 应运而生。第二代添加剂以丁二酰亚胺为主剂,主 要用来解决燃油喷嘴沉积物,并由美国 Lubrizol 公 司首先研制成功并投入生产。因为小分子清净分散 剂遇热不稳定,对进气阀等高温部位上已经形成的 沉积物没有清洗作用,以高分子聚异丁烯胺或聚异 丁烯丁二酰亚胺为主剂,研制出了第三代汽油清净 剂。第三代汽油清净剂不仅可以解决燃油喷嘴的沉 积物问题,还可以清除进气阀沉积物。虽然高分子 量聚异丁烯胺等主剂虽然可以很好地解决燃油喷嘴 和进气阀沉积物问题,但因为其热稳定性较高,在 燃烧室燃烧不完全,容易导致燃烧室沉积物明显增 多,而聚醚胺中 C—O—C 键易于热裂解,所以第 四代汽油清净剂就以聚醚胺为主剂,它在有效控制 燃油喷嘴、进气阀沉积物的同时,还可以显著减少燃 烧室沉积物。我国对汽油清净剂的研究始于 1993

汽油胶质的形成机理及影响因素研究进展

汽油胶质的形成机理及影响因素研究进展

2021 年第50 卷第 3 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY·289·汽油胶质的形成机理及影响因素研究进展韩 璐,郑 煜,周云帆,郭 莘,杨 鹤(中国石化 石油化工科学研究院,北京 100083)[摘要]综述了近年来汽油胶质的形成机理及影响因素的研究进展,介绍了汽油在储存过程中形成的胶质的分子结构及胶质产生的机理。

在储存过程中,汽油中的分子与氧气反应生成过氧化物,过氧化物在复杂的多步骤链式反应中形成大分子可溶和不可溶氧化物,随后成核、团聚形成胶质。

汽油胶质的含量受汽油组分、含氧化合物、重馏分、金属离子的影响。

汽油中的共轭烯烃和环状烯烃容易发生氧化反应,在相同储存条件下会导致汽油胶质含量增加。

汽油受到重馏分污染或金属离子污染时均会使胶质含量增加,但增加的程度有所不同。

乙醇对乙醇汽油胶质形成的影响研究结果并不一致,需要进一步探究。

[关键词]汽油胶质;形成机理;影响因素[文章编号]1000-8144(2020)03-0289-05 [中图分类号]TE 626.2 [文献标志码]AResearch progress on formation mechanism and influencing factors of gasoline gumHan Lu ,Zheng Yu ,Zhou Yunfan ,Guo Xin ,Yang He(Sinopec Research Institute of Petroleum Processing ,Beijing 100083,China )[Abstract ]The research process of gasoline gum formation mechanism and its influencing factors in recent years has been reviewed. The correlation of molecular structure and mechanism of gasoline gum formation are introduced. During storage ,some classes of hydrocarbons in gasoline react with oxygen and form peroxides. The formed peroxides are responsible for the formation of soluble and insoluble oxides with complex multi-step reaction. The oxides nucleate and agglomerate to form gum. The content of gum is affected by gasoline components ,oxygenates ,heavy fractions and metal ions. Under the same storage conditions ,the conjugated olefins and cyclic olefins in gasoline are prone to oxidize ,which may increase the content of gum. The heavy fraction and metal ions may also increase the content of gum in polluted gasoline. The effects of ethanol on ethanol gasoline gum formation are not consistent ,so it is necessary to further explore the effect of ethanol on the formation of gasoline gum.[Keywords ]gasoline gum ;formation mechanism ;influencing factorsDOI :10.3969/j.issn.1000-8144.2021.03.016[收稿日期]2020-09-02;[修改稿日期]2020-12-16。

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一、概述 汽油机排放污染物的排放途径分为曲轴箱窜气、燃料蒸发泄露和燃烧排气三部分。 曲轴箱窜气主要是指在压缩或燃烧过程中汽缸中的混合气或燃气从活塞环间隙泄漏到曲轴箱,并由曲轴箱通风口排入大气的气体,其主要成分是未燃的碳氢化合物HC。在没有控制曲轴箱排放时,这部分排放量占汽油机排放量的25%左右。 汽油是一种容易蒸发的高挥发性液体,燃油供给系统的蒸发排放主要产生于燃油箱和化油器等通大气入口。燃油蒸发一般有一下几种形式: 一、当燃油箱内压力高于环境压力时,汽油蒸汽从油箱盖内的通风口泄露出来。如果油箱太满时,燃油膨胀将会从通风口溢出,地漏到地面迅速蒸发造成HC污染。 二、采用传统的化油器式发动机时,化油器浮子室的外部及内部通风口也是燃油蒸汽泄露的一个途径。当发动机长时间运转后停下来时,发动机机体的温度高于环境温度,浮子室内的燃油蒸发形成燃油蒸汽,这些燃油蒸汽由内部通风口进入空气滤清器,其中一部分泄露进入大气造成污染。在不加控制的情况下,这部分排放占汽油机HC总排放量的20%左右。 汽油机的排放污染物主要是从排气管中排除的。汽油机排放气体的主要成分有以下几种: (1)大气成分 N2和剩余氧气O2; (2)完全燃烧产物 水蒸气H2O和二氧化碳CO2; (3)不完全燃烧产物 一氧化碳CO和氢气H2; (4)未燃燃料及燃烧分解生成物 碳氢化合物HC; (5)燃烧的中间产物 醛类; (6)氮氧化物NOX; (7)燃料和润滑油添加物的混合物(氧化铅、碳化物、金属化合物)等。 二、有害排放物的生成机理 汽油机排放污染物主要有:排气污染物主要有CO、HC、NOX、SO2和微粒;曲轴箱窜气和燃料蒸发形成的HC。 1、 CO的生成机理 CO是烃燃料燃烧的中间产物,排气中的CO是由于烃的不完全燃烧所致。根据燃烧化学,理论上,当过量空气系数φa=1 (空燃比A/F≈14.8)时,燃料完全燃烧,其产物为CO2

和H2O,即

Cn Hm+(n+m4)O2=nCO2+m2H2O (1) 当空气量不足是,过量空气系数φa<1 (空燃比A/F<14.8)时,则有部分燃料不能完

全燃烧,生成CO和H2

Cn Hm+n2 O2=nCO+m2H2 (2) 烃燃料在空气中燃烧生成CO的详细机理目前尚在研究之中。一般认为,烃燃料在燃烧过程中要经过一系列的中间过程,产生一连串的中间生成物。这些中间生成物不能被进一步氧化,就可能以部分氧化的形式排出。CO就是烃燃料燃烧过程中形成的一种不完全氧化物,其形成过程可表示如下: RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO (3) 式中:RH——烃燃料分子; R——烃基; RO2——过氧烃基; RCHO——醛; RCO——酰基。 其中,RCO自由基生成CO,或者通过热分解,或者通过下列方式实现: RCO+{O2

OH

OH

}→CO+⋯ (4)

CO在火焰中或火焰后区的主要氧化反应为: CO+OH CO2←

→+H (5)

上述反应的正向和逆向反应的速率都很高,一般情况下可以达到瞬时化学平衡,因此在内燃机膨胀过程中,只要氧化活化基OH供应充分,高温下形成的CO在温度下降时仍能很快转变为CO2。然而在供供氧不足的浓混合气情况下,由于OH基的H基被夺走而束缚在H2O中,高温下形成的CO就会留在燃气中而最终排出发动机外。由此可见,CO排出浓度基本上受空燃比所支配。 当混合气过浓时,即在理论空燃比以下时,,随着空燃比的减少,CO浓度上升很快。理论上,当混合气空燃比大于理论空燃比时,在氧气过剩的稀混合气情况下,,排气中不存在CO,而代之产生的是O2。实际上由于各缸混合比不一定均匀一致,燃烧室各处的混合也不均匀,出现的局部的浓混合气,在排气中仍会有少量的CO产生。即使燃料和空气混合很均匀,由于燃烧后的高温,已生成的CO2也会有一小部分分解成CO和O2。另外排气中的H2和未燃HC也可能将排气中的一部分CO2还原成CO。 2、HC的生成机理 汽车排放的HC,其成分极为复杂,估计有100~200种成分,包括芳香烃、烯烃、烷烃和醛类。除排气中的未燃烧烃外,还包括燃油供给系统的蒸发排放以及燃烧室泄露排放出的HC。 由排气管排入大气的污染物是在汽缸内形成的。缸内HC的成因主要有下列几种:一、多种原因造成的不完全燃烧;二、燃烧室壁面的淬熄作用;三、热力过程中的狭缝效应;四、壁面油膜和积碳的吸附作用。 1) 不完全燃烧(氧化) 在以预均匀混合气进行燃烧的汽油机中,HC与CO一样,也是一种不完全燃烧的(氧化)的产物。大量实验表明,碳氢燃料的氧化根据其温度、压力、混合比、燃料种类及分子结构的不同而有着不同的特点。各种烃类燃料的燃烧实质是烃的一系列氧化反应,这一系列的氧化反应有着随温度而拓宽的一个浓限和稀限。混合气过浓或过稀都可能燃烧不完全或失火,因而HC排放与空燃比A/F有密切关系.怠速及高负荷工况时,可燃混合气浓度处于过浓状态,加之怠速时残余废气系数大,造成不完全燃烧或失火;另外,汽车在加速或者减速时,造成的暂时的混合气过浓或者过稀现象,也会产生不完全燃烧或失火.即使在A/F>14.8时,由于油气混合不均匀,造成局部过浓或者过稀现象,也会因不完全燃烧产生HC排放. 2) 壁面淬熄效应 燃烧过程中,燃气温度高达2000℃以上,而气缸壁面300℃以下,因而靠近壁面的气体,受低温壁面的影响,温度远低于燃气温度,并且气体的流动比较弱.壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却作用(也称激冷),使活化分子的能量杯吸收,链式反应中断,在壁面形成约0.1~0.2mm厚的不燃烧或者不完全燃烧的火焰淬熄层,产生大量未燃HC.淬熄层厚度随发动机工况、混合气湍流程度和壁温的不同而不同,小负荷时较厚,特别是冷启动和怠速时,燃烧室壁温较低,形成很厚的淬熄层。 3)狭缝效应 狭缝主要是指活塞头部、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙,火花塞中心电机的空隙,火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。 当压缩过程中气缸压力升高时,未燃混合气或空气被压入各个狭缝区域;在燃烧过程中缸内压力继续上升,未燃混合气继续流入狭缝。由于狭缝面容比很大,淬熄效应十分强烈,火焰无法传入其中继续燃烧;而在膨胀和排气过程中,缸内压力下降,当缝隙中的未燃混合气压力高于气缸压力时,缝隙内的气体重新流回气缸并随已燃气体一起排出。对于上述的V6发动机在2000r/min,节气门全开时,在所有缝隙里的气体总质量可以占到缸内气体总质量8.2%,可重新流回燃烧室的气体占到缸内气体总质量的7%,流回燃烧室的气体HC的体积分数可达(5000~9400)×10-6。可见,虽然狭缝容积较小,但其中气体压力高、温度低,因而密度大,HC的浓度很高,这种现象称为狭缝效应。由汽缸狭缝所产生的HC排放可达HC排放的38%,因此狭缝应被认为是生成HC的最主要来源。 部分由壁面淬熄效应和狭缝效应所产生的HC,在排气和膨胀过程中被氧化。这个氧化反应需要高温和足够的氧气,因此,HC浓度在过量空气系数φa

=1.1~1.25 时最小,过量

空气系数太小,由于缺氧,HC不能得到充分氧化;过量空气系数太大,则温度较低,氧化反应的速率不够。 4)壁面油膜和积炭吸附作用 在进气和压缩过程中,汽缸壁面上的润滑油膜,以及沉淀在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔积炭,会吸附未燃混合气和燃料蒸汽,而在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸汽逐步脱附释放出来进入气态的燃烧产物中。像上述淬熄层一样,这些HC的少部分被氧化,大部分则随已燃气体排出汽缸,据研究,这种由油膜和积炭吸附产生的HC排放占总量的35%~50%.实验表明,发动机使用含铅汽油时燃烧室积炭可使HC排放增加7%~20%,消除积炭后,HC排放明显降低. 汽缸中HC的排放过程可由透明燃烧室的高速摄影结果予以说明.图a)表示在燃烧过程中,汽缸盖底面1、汽缸壁面2、活塞顶部3以及第1道活塞环以上的狭缝4等处,存在不燃烧的淬熄层。图b)表示在膨胀冲程过程中,由于活塞下行,后期汽缸压力下降,故上止点和活塞顶之间HC气体膨胀并沿着汽缸壁铺开;在排气行程中,由于活塞上行,汽缸壁附近的HC被刮离汽缸壁卷成图c)所示的漩涡。在排气门出口处采用快速采样阀测量的结果表明,未燃HC排出汽缸是有如图3-7所示的两个明显的峰值。第一个峰值出现在排气门刚打开时的先期排气阶段,这被认为是气体离开汽缸时夹带了汽缸顶部间隙内的混合气及淬熄层等的气体所形成;第二峰值出现在排气形成后期,图3-6所示的活塞运动所产生的漩涡使汽缸壁面的HC和溶于润滑油薄膜层中的HC排出被认为是这个峰值形成的原因,此时排气中的HC浓度极高,而排气的质量流率相对较低。 3、NOX的生成机理 汽油机燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO,另外有少量的NO2,统称为NOX。燃烧过程生成的NO,除了可与含N原子中间产物反应还原为N2外,还可与各类含氮化合物生成NO2.燃烧生成 NO2的反应过程非常复杂,如甲烷燃烧生成NO2的相关化学反应就有162个.相关的原子团等达40种,但生成NO2的主要化学反应可认为是NO与HO2之间的反应.即 NO+HO2=NO2

+OH (6)

尽管此反应在低温下进行的很快,但是由于此反应生成的NO2可与燃烧区中的氧原子反应,重新生成NO,即 NO2+O=NO+O2 (7) 故与NO的生成量相比, NO2的生成量较少,且其生成量随过量空气系数而变化.对于一般汽油机,过量空气系数较少时, NO2/NOX=1%~10%. 燃烧过程中产生的NO经排气管排至大气中,在大气条件下缓慢的与O2反应,生成NO2.因而在讨论NOX的生成机理时,一般只讨论NO的生成机理. 燃烧过程中NO的生成方式有3种,根据产生机理的不同分别称为热力型NO也称热NO或高温NO、激发NO以及燃料NO。热力NO主要由于火焰温度下大气中的氮被氧化而成,

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