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(shí)，理論上燃料燃燒后不會(huì)存在co。但當(dāng)氧氣量不足時(shí)，就會(huì)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(guò)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(shí) ，co的排放量都很小。a =1.01.1時(shí)，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(shí)間較短，小負(fù)荷時(shí)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(guò)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(dòng)、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(lái)源。狹隙效應(yīng)火焰不能進(jìn)入各種狹窄的間隙，便會(huì)產(chǎn)生未燃hc。潤(rùn)滑油膜對(duì)燃油蒸汽的吸附與解吸進(jìn)氣過(guò)程中，潤(rùn)滑油膜溶解和吸收了進(jìn)入氣缸的碳?xì)浠?/p>

3、物。燃燒過(guò)程中， hc向已燃?xì)饨馕Ｈ紵覂?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?lái)，重新被全部或部分氧化。柴油機(jī)未燃hc的生成機(jī)理燃料在氣缸內(nèi)停留的時(shí)間較短，生成hc的相對(duì)時(shí)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(shí)，hc排放量絕對(duì)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(shí)，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(guò)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(shí)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(shí)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(shí)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(guò)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(jì)，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(guò)量空氣系數(shù)和燃燒室溫度的影響a

6、 1時(shí)，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(shì)，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(shí)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(shí)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(duì)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(guò)500時(shí)，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(shí)，煙粒會(huì)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(guò)裂解和脫氫過(guò)程，經(jīng)過(guò)核化形成先期產(chǎn)物；（1）表面生長(zhǎng)；煙粒生成階段：煙粒長(zhǎng)大階段：（2）在低于1500k的低溫區(qū)，通過(guò)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(shí)，稀薄混合氣區(qū)較大，微粒排放量較高；（2）低速大負(fù)荷時(shí)，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(shí)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(shí)，這種氧化作用又受到時(shí)間因素的制約；（3）大負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速的升高有利于氣流運(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)噴入氣缸時(shí)，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(duì)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(jiǎn)述co的生成機(jī)理。 2.2 簡(jiǎn)述在不同空燃比下co的生成情況。 2.3 簡(jiǎn)述影響co生成的因素。 2.4 簡(jiǎn)