汽車排放污染物的形成及生成機(jī)理

1、第2章 汽車排放污染物的生成機(jī)理和影響因素 主要內(nèi)容介紹了汽車尾氣中的主要污染物co、hc、nox和微粒的生成機(jī)理及其影響因素。一氧化碳的生成機(jī)理2222mnmnc homcoh汽車尾氣中co的產(chǎn)生是燃燒不充分所致，是氧氣不足而生成的中間產(chǎn)物。燃?xì)庵械难鯕饬砍渥銜r，理論上燃料燃燒后不會存在co。但當(dāng)氧氣量不足時，就會有部分燃料不能完全燃燒，而生成co。汽油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理汽油機(jī)co排放量xco與 及過量空氣系數(shù)a的關(guān)系 汽油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理a 1時 ，co的排放量都很小。a =1.01.1時，co的排放量變化較復(fù)雜。由上圖可以看出柴油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理a =1.53，co排放量要比汽

2、油機(jī)低得多。a =1.21.3（大負(fù)荷），co的排放量才大量增加。柴油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理燃料與空氣混合不均勻，總有局部缺氧和低溫的地方，反應(yīng)物在燃燒區(qū)停留時間較短，小負(fù)荷時盡管a很大，co排放量反而上升。影響一氧化碳生成的因素 碳?xì)浠衔锏纳蓹C(jī)理漏入曲軸箱的竄氣中含有大量未燃燃料燃燒過程中未燃燒或燃燒不完全的碳?xì)淙剂先加驼羝蜋C(jī)未燃hc的生成機(jī)理火焰在壁面淬冷冷起動、暖機(jī)和怠速等工況下，壁面溫度較低，淬熄層較厚，壁面火焰淬熄是此類工況下未燃hc的重要來源。狹隙效應(yīng)火焰不能進(jìn)入各種狹窄的間隙，便會產(chǎn)生未燃hc。潤滑油膜對燃油蒸汽的吸附與解吸進(jìn)氣過程中，潤滑油膜溶解和吸收了進(jìn)入氣缸的碳?xì)浠?/p>

3、物。燃燒過程中， hc向已燃?xì)饨馕?。燃燒室?nèi)沉積物的影響沉積物使hc排放增加。體積淬熄燃燒室中壓力和溫度下降太快，可能使火焰熄滅。碳?xì)浠衔锏暮笃谘趸慈紵奶細(xì)浠衔镝尫懦鰜恚匦卤蝗炕虿糠盅趸?。柴油機(jī)未燃hc的生成機(jī)理燃料在氣缸內(nèi)停留的時間較短，生成hc的相對時間也短，故其hc排放量比汽油機(jī)少。2.2.2 影響碳?xì)浠衔锷傻囊蛩鼗旌蠚赓|(zhì)量的影響混合氣的均勻性越差則hc排放越多。運(yùn)行條件的影響汽油機(jī)運(yùn)行條件的影響影響碳?xì)浠衔锷傻囊蛩剡\(yùn)行條件的影響汽油機(jī)運(yùn)行條件的影響負(fù)荷增加時，hc排放量絕對值將隨廢氣流量變大而幾乎呈線性增加。負(fù)荷的影響轉(zhuǎn)速較高時，氣缸內(nèi)混合氣的擾流混合、渦流擴(kuò)散及排

4、氣擾流、混合程度的增大改善了氣缸內(nèi)的燃燒過程，hc排放濃度明顯下降。轉(zhuǎn)速的影響點(diǎn)火提前角減小可使hc排放下降。點(diǎn)火時刻的影響壁面溫度升高，hc排放濃度相應(yīng)降低。提高冷卻介質(zhì)溫度有利于減弱壁面激冷效應(yīng)，降低hc排放。壁溫的影響燃燒室面容比大，單位容積的激冷面積也隨之增大，未燃烴總量必然也增大。降低燃燒室面容比是降低汽油機(jī)hc排放的一項(xiàng)重要措施。燃燒室面容比的影響負(fù)荷的影響轉(zhuǎn)速的影響點(diǎn)火時刻的影響壁溫的影響燃燒室面容比的影響影響碳?xì)浠衔锷傻囊蛩鼗旌蠚赓|(zhì)量的影響汽油機(jī)運(yùn)行條件的影響柴油機(jī)運(yùn)行條件的影響運(yùn)行條件的影響影響碳?xì)浠衔锷傻囊蛩剡\(yùn)行條件的影響柴油機(jī)運(yùn)行條件的影響噴油時刻的影響噴油嘴噴孔

5、面積的影響冷卻水進(jìn)水溫度的影響進(jìn)氣密度的影響nox的生成機(jī)理o2 2oo n2 no on o2 no on oh no hno的平衡摩爾分?jǐn)?shù)xnoe與過量空氣系數(shù)a的關(guān)系a 1的稀混合氣區(qū)，xnoe隨溫度的升高而迅速增大。a 1，xnoe隨a 的減小而急劇下降。no的生成機(jī)理結(jié)論：在稀混合氣區(qū)no的生成主要是溫度起作用；在濃混合氣區(qū)主要是氧濃度起作用。no2的生成機(jī)理汽油機(jī)排氣中的no2濃度與no的濃度相比可忽略不計，但在柴油機(jī)中no2可占到排氣中總nox的10%30%。no ho2 no2 ohno2o noo2影響nox生成的因素影響汽油機(jī)nox生成的因素過量空氣系數(shù)和燃燒室溫度的影響a

6、 1時，溫度起著決定性作用，nox生成量隨溫度升高而迅速增大。最高溫度通常出現(xiàn)在a 1.1，且有適量的氧濃度，故nox排放濃度出現(xiàn)峰值。a進(jìn)一步增大，溫度下降的作用占優(yōu)勢，no生成量減少。殘余廢氣分?jǐn)?shù)的影響廢氣分?jǐn)?shù)增大，減小了可燃?xì)獾陌l(fā)熱量，增大了混合氣的比熱容，使最高燃燒溫度下降，no排放降低。點(diǎn)火時刻的影響點(diǎn)火提前角的減小，no排放量不斷下降。噴油提前角減小，燃燒推遲，燃燒溫度較低，生成的nox較少。影響nox生成的因素影響柴油機(jī)nox生成的因素噴油定時的影響放熱規(guī)律的影響負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的影響傳統(tǒng)模式低排放放熱模式nox排放隨負(fù)荷增大而顯著增加。轉(zhuǎn)速對nox排放的影響比負(fù)荷的影響小。微粒的生成

7、機(jī)理柴油機(jī)微粒的組成與特征柴油機(jī)排氣微粒由很多原生微球的聚集體而成，總體結(jié)構(gòu)為團(tuán)絮狀或鏈狀。當(dāng)排氣溫度超過500時，碳質(zhì)微球的聚集體，稱為碳煙，也稱為煙粒；排氣溫度低于500 時，煙粒會吸附和凝聚多種有機(jī)物，稱為有機(jī)可溶成份。煙粒的生成機(jī)理（1），在高溫富油缺氧區(qū)，通過裂解和脫氫過程，經(jīng)過核化形成先期產(chǎn)物；（1）表面生長；煙粒生成階段：煙粒長大階段：（2）在低于1500k的低溫區(qū)，通過聚合和冷凝生成碳煙微粒。（2）聚集。煙粒的氧化及有機(jī)可溶成份的吸附與凝結(jié)氧化作用需要有一定的溫度，至少在700800。組成sof的重質(zhì)有機(jī)化合物向煙粒聚集物的凝結(jié)與吸附。煙粒的氧化：有機(jī)可溶成份的吸附與凝結(jié)：影響

8、微粒生成的因素負(fù)荷的影響：（1）高速小負(fù)荷時，稀薄混合氣區(qū)較大，微粒排放量較高；（2）低速大負(fù)荷時，容易產(chǎn)生裂解和脫氫，排放量有所升高。影響微粒生成的因素（1）小負(fù)荷時溫度低，以未燃油滴為主的微粒的氧化作用微弱；轉(zhuǎn)速的影響：（2）轉(zhuǎn)速升高時，這種氧化作用又受到時間因素的制約；（3）大負(fù)荷時，轉(zhuǎn)速的升高有利于氣流運(yùn)動的加強(qiáng)，使燃燒速度加快。影響微粒生成的因素（1）燃油中芳香烴含量及餾程越高，微粒排放量越大；烷烴含量越高，微粒排放量越少；燃料的影響：（2）柴油機(jī)的排煙濃度隨十六烷值的提高而增大。影響微粒生成的因素噴油參數(shù)的影響：（2）噴油規(guī)律的影響：大部分燃油在前半時間內(nèi)噴入氣缸時，參與預(yù)混燃燒的油量增多，故排煙濃度低而no濃度高；（3）噴油嘴不正常噴射的影響：滴漏或二次噴射對碳煙有不利影響；（4）噴油壓力的影響：提高噴油壓力，減少煙粒的生成。影響微粒生成的因素適當(dāng)增加空氣渦流，有利于改善混合氣品質(zhì)，減少碳煙排放量；高溫缺氧是造成碳煙生成量增加的重要原因空氣渦流的影響：其它因素的影響：習(xí)題 2.1 簡述co的生成機(jī)理。 2.2 簡述在不同空燃比下co的生成情況。 2.3 簡述影響co生成的因素。 2.4 簡