第9章 排气污染与控制资料重点

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HC排放
• HC包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及 其裂解产物和部分氧化产物。HC中的大部分 对人体健康不产生直接影响，但其中的某些醛 类和多环芳香烃对人体有严重危害。 • HC可在阳光作用下与NOX进行光化学反应，形 成一种毒性较大的光化学烟雾。其中最主要的 生成物是臭氧O3，它具有很强的氧化力和特殊 的臭味，使橡胶裂开，植物受损，可见度降低， 并刺激眼睛及咽喉。
• （1）高温 • （2）富氧 • （3）充足的反应时间
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四、影响因素--混合气成分
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。
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PCV阀的工作原理
• 在发动机部分负荷正常工况时，曲轴 箱内的所有窜缸气体通过PCV阀，进 入进气歧管； • 在怠速或低速时（a），进气歧管中 相对真空度较高，真空吸力大，允许 少量曲轴箱蒸气混合气通过； • 当发动机转速或负荷加大时（b）， 进气管真空度下降，吸力减小，允许 较多的气体通过；发动机全负荷工作 时，PCV阀的弹簧使阀门开后到最大 流量状态（b）； • 发动机回火时PCV阀起保护作用， （c）。 2019/1/29 发动机原理
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CO排放
• CO主要是在缺氧环境下的不完全燃烧产物， 是一种无色无臭无味的气体，它和血液中输送 氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍，人 体吸入微量，将破坏造血功能，呈中毒症状； 吸入含体积浓度0.3％的CO气体，则可在30min 内使人致命。
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一、曲轴箱强制通风系统（PCV系统） 从空气滤清器引出一股新鲜空气进入曲 轴箱，再经流量调节阀（ PCV 阀）把窜入曲 轴箱的气体和空气的混合气一起吸入气缸烧 掉。 当窜缸气体量大于阀门的流通能力时， 曲轴箱中过量的窜气量将通过空气滤清器连 接管2进入空气滤清器，进入气缸再次燃烧。
第九章
排气污染与控制
第一节
概述
环保与节能
• 环境保护与节能是当今车用动力技术发展的两 个主要着眼点。 • 以发动机为动力的汽车是城市大气污染的主要 来源。据世界一些主要大城市的统计表明，在 未治理前，汽车排放中的主要有害成分占城市 大气该污染物总量中的比例是很高的。 • 此外，还有微粒、硫化物、铅、磷及醛等污染， 这些污染物对人体的危害很大。
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第三节
汽油机有害排放物 控制技术
控制措施分类
• 1）以降低排放为目标，通过改进发动机燃烧 过程为主的机内处理方法。 • 2）对燃烧排出的有害物，在排气系统等处进 行后处理。 • 3）对曲轴箱窜气或油蒸气部分进行处理。 2）、3）又称为机外处理方法。
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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
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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
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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。 • 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）]。
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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： • 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。
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二、燃油蒸发净化装置
系统的主要组成有止回阀、净化控制阀、活 性炭罐等 如燃料箱中压力变高时，止回阀开启，蒸发 燃料被活性炭吸附。当由吸气压力控制的净化控 制阀打开时，被吸附在活性炭上的燃料蒸气和经 过活性炭罐的空气滤清器的空气一起被吸入进气 系统，再进入气缸燃烧
影响因素--点火正时
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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。
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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。
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NOX排放
• NOX主要是指NO和NO2，一般用NOX表示。发 生在与燃料燃烧反应相伴的高温与富氧的环境 中。 • NO的毒性比NO2小，但NO在大气中缓慢氧化 形成NO2。NO2是褐色有刺激性的气体，对肺 和心肌有很强的毒害作用。 • NOX是在地面附近形成光化烟雾的主要因素之 一。
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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 NO＋N –N＋O2 NO＋O
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促使NOX生成的因素