現(xiàn)代汽車排放控制技術(shù)課件資源

汽車排放與控制北京建筑大學(xué)第1章概述

2學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解汽車給環(huán)境污染的關(guān)系，了解我國(guó)主要城市的污染狀況，理解汽車排放污染物的危害。知識(shí)要點(diǎn)：環(huán)境保護(hù)與汽車我國(guó)主要城市的污染狀況汽車排放污染物CO、NOx、HC、光化學(xué)煙霧、非常規(guī)排放物和CO2等的危害引例

3意大利首都羅馬所在的拉齊奧大區(qū)汽車尾氣污染非常嚴(yán)重，那些長(zhǎng)年站在馬路上疏導(dǎo)交通的警察成了尾氣污染最直接的受害者，10年中已有500多名交警因此致病死亡。在我國(guó)，一項(xiàng)調(diào)查讓城市里的家長(zhǎng)們惴惴不安，近年來兒童血液中鉛的含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上幾代，而兒童健康的殺手之一就是汽車尾氣。1.1環(huán)境保護(hù)與汽車圖1-1伊朗首都德黑蘭灰蒙蒙的上空1.2我國(guó)主要城市大氣污染狀況1.3汽車排放污染物及其危害光化學(xué)煙霧形成的過程本章小結(jié)城市化發(fā)展以及在人口、汽車和能源消耗方面的增長(zhǎng)是造成空氣污染問題嚴(yán)重的主要因素。我國(guó)城市空氣質(zhì)量仍處在較重的污染水平，北方城市重于南方城市。汽車尾氣也已成為城市大氣污染主要因素。排放的廢氣中含有150～200種不同的化合物，其中對(duì)人危害最大的有CO、HC、NOx、微粒、非常規(guī)排放物與CO2等。謝謝大家!AutomotiveemissionandcontrolBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureChapter1:introduction10StudyAims學(xué)習(xí)目標(biāo)：UnderstandtherelationofautomotiveandenvironmentKnowaboutthepollutionofmaincityinChinaRealizethedisadvantageofautomotiveemissionStudypoints知識(shí)要點(diǎn)：theenvironmentandautomotivethepollutionofmaincityinChinathedisadvantageofCO,NOx,HC,PM,CO2

Example:

11Readtheexamplesinbook.Wouldyouliketakeanexampleaboutpollution?1.1Airpollutionandvehicles1.1.1Airpollution

Airpollutionistheintroductionofparticulates,biologicalmolecules,orotherharmfulmaterialsintoEarth'satmosphere,causingdiseases,deathtohumans,anddamagetootherlivingorganisms.1.1.2SourcesTherearevariouslocations,activitiesorfactorswhichareresponsibleforreleasingpollutantsintotheatmosphere.Thesesourcescanbeclassifiedintotwomajorcategories.(1)Anthropogenic(man-made)sources:(2)Naturalsources:1.2Environmentalimpact

thepollutioninIranWhy？Fig1.3Wordmapofpassengercarsper1000peopleWordmapofpassengercarsper1000peoplethepollutionofmaincityinChinaWhatdoyouseefromthetable?1.3TypesofemissionsEmissionsthatareprincipalpollutantsofconcernincludeCO,HC,NOx,PMandCO2Nitrogenoxides

Nitrogenoxides

(NOx)-Generatedwhen

nitrogen

intheairreactswithoxygenatthehightemperatureandpressureinsidetheengine.NOx

isaprecursortosmogand

acidrain.NOx

isamixtureofNO,N2O,andNO2.NO2

isextremelyreactive.Itdestroysresistancetorespiratoryinfection.NOx

productionisincreasedwhenanenginerunsatitsmostefficient(i.e.hottest)partofthecycle.HydrocarbonsHydrocarbons-Aclassofburnedorpartiallyburnedfuel,hydrocarbonsaretoxins.Hydrocarbonsareamajorcontributortosmog,whichcanbeamajorprobleminurbanareas.TheformationofsmogTheformationofsmogHydrocarbonsProlongedexposuretohydrocarbonscontributestoasthma,liverdisease,lungdisease,andcancer.Regulationsgoverninghydrocarbonsvaryaccordingtotypeofengineandjurisdiction;insomecases,"non-methanehydrocarbons"areregulated,whileinothercases,"totalhydrocarbons"areregulated.HydrocarbonsTechnologyforoneapplication(tomeetanon-methanehydrocarbonstandard)maynotbesuitableforuseinanapplicationthathastomeetatotalhydrocarbonstandard.Methaneisnotdirectlytoxic,butismoredifficulttobreakdowninacatalyticconverter,soineffecta"non-methanehydrocarbon"regulationcanbeconsideredeasiertomeet.Sincemethaneisagreenhousegas,interestisrisinginhowtoeliminateemissionsofit.HydrocarbonsCarbonmonoxide

Carbonmonoxide

(CO)-Aproductofincompletecombustion,carbonmonoxidereducestheblood'sabilitytocarryoxygen;overexposure(carbonmonoxidepoisoning)maybefatal.CarbonMonoxidepoisoningisakillerinhighconcentrationsParticulatematterParticulatematter

–

Soot

orsmokemadeupofparticlesinthe

micrometre

sizerange:Particulatemattercausesnegativehealtheffects,includingbutnotlimitedto

respiratorydisease

and

cancer.Volatileorganiccompounds

(VOCs)Volatileorganiccompounds

(VOCs)-Organiccompoundswhichtypicallyhaveaboilingpointlessthanorequalto250

°C;forexample

chlorofluorocarbons

(CFCs)and

formaldehyde.

Volatileorganiccompounds

areasubsectionof

Hydrocarbons

thatarementionedseparatelybecauseoftheirdangerstopublichealth.Carbondioxide(CO2)

Carbondioxideisagreenhousegas.MotorvehicleCO2emissionsarepartoftheanthropogeniccontributiontothegrowthofCO2concentrationsintheatmospherewhichiscausingclimatechange.SulfuroxideSulfuroxide

(SOx)-Ageneraltermforoxidesof

sulfur,whichareemittedfrommotorvehiclesburningfuelcontainingsulfur.Reducingtheleveloffuelsulfurreducesthelevelof

Sulfuroxideemittedfromthetailpipe.Emissionsofmanyairpollutantshavebeenshowntohavevarietyofnegativeeffectsonpublichealthandthenaturalenvironment.1.4PollutionEffects

1.5Emissionfactors

1.6Pollutionreduction

ConclusionsThemainfactorofpollution–automotiveemissionbecauseofthecitydevelopment,energyusage,andsoon.TheheavypollutioninChina,andtheNorthisheavierthantheSouth.AutomotiveEmissionincludesmanydifferentcontents,suchasCO,HC,NOx,PMandCO2Thanks!汽車排放與控制第二章汽車排放污染物的生成機(jī)理和影響因素

北京建筑工程學(xué)院學(xué)習(xí)目標(biāo)

理解汽車排放物與柴油車排放物有何異同，理解汽車排放物的生成機(jī)理及其影響知識(shí)要點(diǎn)

汽油車排放污染物的生成機(jī)理汽油車排放污染物的影響因素柴油車排放污染物的生成機(jī)理柴油車排放污染物的影響因素引例

某市環(huán)保局機(jī)動(dòng)車尾氣排放管理處對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣的進(jìn)行24小時(shí)測(cè)試。結(jié)果表明尾氣濃度最高時(shí)間是上下班時(shí)間，地點(diǎn)是在高架入口和十字路口處?？紤]到車輛起動(dòng)時(shí)尾氣排放量大，交警部門在十字路口把左轉(zhuǎn)車輛的兩次起動(dòng)改成一次起動(dòng)。而以往是左轉(zhuǎn)車在紅綠燈提示進(jìn)入左轉(zhuǎn)等候區(qū)需起動(dòng)一次，然后綠燈時(shí)再起動(dòng)一次。試分析，汽車尾氣排放為什么在上下班時(shí)間，在路口的地方排放濃度大？從發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況的角度分析，為什么兩次起動(dòng)改為一次起動(dòng)能降低排放？

汽車排放對(duì)大氣污染嚴(yán)重，其主要原因是與燃料的燃燒過程密切相關(guān)。目前汽車常用的燃料是汽油和柴油，屬于石油制品，是多種烴的混合物，其主要化學(xué)成分為碳（C）和氫（H），具體的組成成分與原油產(chǎn)地還有關(guān)系。汽車排放除了和燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中與空氣的混合過程，燃燒過程及燃燒結(jié)束后在排氣過程中的物理變化和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。此外，還和燃油的蒸發(fā)等因素有關(guān)。汽油為C4—C11的碳?xì)淙剂?，易揮發(fā)，化學(xué)穩(wěn)定性好，著火溫度高，不易自燃，是依靠點(diǎn)火使其燃燒。因此，汽油機(jī)需要燃油和空氣在外部形成比較均勻的混合氣進(jìn)入氣缸后，用火花塞點(diǎn)燃，形成火焰中心，化學(xué)反應(yīng)加速，開始進(jìn)行火焰?zhèn)鞑?。所以其燃燒方式為預(yù)混合燃燒。

柴油機(jī)為C12~C23的碳?xì)浠衔?，不易揮發(fā)，著火溫度低，化學(xué)穩(wěn)定性差，但易自燃。因此，柴油機(jī)靠壓縮提高缸內(nèi)混合氣的溫度，使其自燃。由于柴油機(jī)是在極短的時(shí)間內(nèi)靠高壓將柴油噴入氣缸，經(jīng)過噴霧、蒸發(fā)，混合過程形成非均質(zhì)的可燃混合氣，當(dāng)壓縮達(dá)到自然溫度就會(huì)有多處著火而燃燒，燃燒時(shí)，仍有燃料正在進(jìn)行噴射、霧化、蒸發(fā)和混合，因此其燃燒方式為擴(kuò)散燃燒。由表2-1可見：汽油機(jī)污染物主要是CO，HC和NOx。柴油機(jī)污染物主要是微粒和NOx。2.1汽油車排放污染物的形成機(jī)理及其影響因素

汽油中一般烷族烴約占45%-60%，芳香族烴約占30%-35%，烯族烴約占5%~10%。其組成元素，按質(zhì)量百分比，碳（C）元素約占85.5%，氫（H）元素約占14.5%。傳統(tǒng)的汽油機(jī)壓縮比在7~10之間，燃燒過程是依靠火花塞點(diǎn)燃汽油與空氣的混合氣。汽油機(jī)燃燒必需具備兩個(gè)條件。一是空氣和燃料的混合氣成分（空燃比）應(yīng)處在可燃界限內(nèi)（一般在10-19之間）；二是火花塞應(yīng)具有足夠的點(diǎn)火能量（最小點(diǎn)火能量40-120mJ）才能可靠地點(diǎn)燃混合氣。汽油的理論空燃比為14.7，一般最經(jīng)濟(jì)混合氣的空燃比在15.4~16.2，最大功率空燃比為12.5-14。汽油機(jī)排放污染物與過量空氣系數(shù)φa的變化關(guān)系見圖2-1。

圖2-1汽油機(jī)排放污染物與過量空氣系數(shù)φa的變化關(guān)系較濃的混合氣（φa<1）由于燃燒不完全，排放的CO與HC濃度較高，在λ=1附近，CO與HC排放濃度下降，在φa=1.1~1.25范圍內(nèi)HC最少。NOx在稍稀處排放濃度最高。過稀或過濃混合氣工作時(shí)NOx都急劇下降。過分稀時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失火，導(dǎo)致HC排放增加。2.1.1汽油機(jī)排放污染物的形成機(jī)理1CO的生成機(jī)理

CO的生成主要是和混合氣的混合質(zhì)量及其濃度有關(guān)。燃料燃燒時(shí)不可能全部生成CO2，會(huì)由于下列原因產(chǎn)生部分CO。1．燃料不完全燃燒2．混合氣混合不均勻3．CO2和H2O在高溫時(shí)裂解CO是碳?xì)浠衔锶剂显谌紵^程中生成的主要中間產(chǎn)物?？刂艭O排放量的主要因素是可燃混合氣的過量空氣系數(shù)φa。當(dāng)空氣不足即φa<1時(shí)，燃料燃燒時(shí)生成大量CO。在傳統(tǒng)的汽油機(jī)中（化油器式），可燃混合氣基本上是均勻的。在這種情況下，其CO排放量幾乎完全取決于混合氣的空燃比α。或過量空氣系數(shù)φa。圖2-2點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)CO排放量xco與空燃比α及過量空氣系數(shù)φa的關(guān)系

圖2-1a表示Xco與α的關(guān)系。對(duì)于不同燃料，由于H/C比不同而互不重合。但如把空燃比α換成過量空氣系數(shù)φa，則不同燃料的關(guān)系相當(dāng)精確地落在一條線上(圖2-lb)。由此圖可見，在濃混合氣中(φa<1)，Xco隨φa的減小不斷增加，這是因?yàn)槿毖跻鸩煌耆紵隆Ｗ鳛橐环N粗略的估計(jì)，可以認(rèn)為φa每減小0.1，Xco增加0.03。在稀混合氣中(φa>1)，Xco都很小，只有在φa＝1.0～1.1時(shí)，Xco才隨φa有較復(fù)雜的變化。

汽油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，缸內(nèi)殘余廢氣很多，混合也不充分，為了保證可燃混合氣穩(wěn)定燃燒，需要加濃混合氣，因而排放大量CO。這是化油器式汽油機(jī)總的CO排放量大的一個(gè)主要原因，因?yàn)檐囉脙?nèi)燃機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)所占時(shí)間比例很大。為了提高汽油機(jī)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功率輸出，往往把可燃混合氣加濃到φa＝0.8～0.9，導(dǎo)致CO排放量很大。全負(fù)荷不加濃或少加濃混合氣，應(yīng)認(rèn)為是降低CO排放的實(shí)用措施之一，但要以犧牲動(dòng)力性為代價(jià)。發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，為了保證加速圓滑，也要在短時(shí)間內(nèi)加濃混合氣，導(dǎo)致出現(xiàn)CO排放高峰；發(fā)動(dòng)機(jī)急減速時(shí)不斷油，除了導(dǎo)致HC排放大增外，也使CO排放增加。2HC的生成機(jī)理

汽油機(jī)未燃HC都是在缸內(nèi)的燃燒過程中產(chǎn)生，并隨排氣排放。其未燃HC的生成與排放有如下三個(gè)渠道。

1)在氣缸內(nèi)的工作過程中生成并隨排氣排出，稱為HC的排氣排放物。主要是在燃燒過程中未燃燒或未完全燃燒的HC燃料。對(duì)于增壓的四沖程汽油機(jī)，一般采用較大的氣門重疊角。當(dāng)進(jìn)排氣門重疊開啟時(shí)，掃氣作用雖然有助于降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，但也使HC排放增加。

2)從燃燒室通過活塞組與氣缸之間的間隙漏入曲軸箱的竄氣，含有大量未燃燒料。曲軸箱竄氣如果排入大氣也構(gòu)成HC排放物，稱為曲軸箱排放物。

3)從汽油機(jī)和其他輕質(zhì)液體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)，如燃油箱、化油器等處蒸發(fā)的燃油蒸氣，如果排入大氣同樣構(gòu)成HC排放物，稱為蒸發(fā)排放物。汽車汽油配售、儲(chǔ)存和加油系統(tǒng)如無特殊防蒸發(fā)排放措施，會(huì)產(chǎn)生大量蒸發(fā)排放物。汽油機(jī)未燃HC的生成機(jī)理主要如下：1）．壁面火焰淬熄2）．狹隙效應(yīng)3）．潤(rùn)滑油膜的吸附和解吸4）．燃燒室中沉積物的影響5）．體積淬熄6）．碳?xì)浠衔锏暮笃谘趸?氮氧化物生成機(jī)理1）生成一氧化氮的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在內(nèi)燃機(jī)排放的氮氧化物中占?jí)旱苟鄶?shù)的是NO。在化學(xué)計(jì)量混合比(φa=1)附近，導(dǎo)致生成NO和使其消失的主要反應(yīng)式為：O2→2OO＋N2→NO＋ON＋O2→NO＋ON＋OH→NO＋HNO既在火焰前鋒面中生成，也在離開火焰的已燃?xì)庵猩?。在?nèi)燃機(jī)中，燃燒是在高壓下發(fā)生的，火焰中的反應(yīng)帶很薄(≈0.1mm)，很短命。此外，燃燒期間氣缸內(nèi)壓力不斷提高，結(jié)果使已燃?xì)怏w溫度提高到比剛結(jié)束燃燒的火焰帶中達(dá)到的更高的溫度。這就是為什么除了混合氣很稀的地區(qū)外，只有很小一部分NO產(chǎn)生于火焰之中，而大部分NO則在離開火焰帶的已燃?xì)庵猩伞?/p>

NO既在火焰前鋒面中生成，也在離開火焰的已燃?xì)庵猩?。在?nèi)燃機(jī)中，燃燒是在高壓下發(fā)生的，火焰中的反應(yīng)帶很薄(≈0.1mm)，很短命。此外，燃燒期間氣缸內(nèi)壓力不斷提高，結(jié)果使已燃?xì)怏w溫度提高到比剛結(jié)束燃燒的火焰帶中達(dá)到的更高的溫度。這就是為什么除了混合氣很稀的地區(qū)外，只有很小一部分NO產(chǎn)生于火焰之中，而大部分NO則在離開火焰帶的已燃?xì)庵猩伞O的生成主要與溫度有關(guān)，圖2-4表示正辛烷與空氣的均勻混合氣在4MPa壓力下等壓燃燒時(shí)，計(jì)算得到的燃燒生成的NO平衡摩爾分?jǐn)?shù)XNOe與溫度T及過量空氣系數(shù)φa的關(guān)系(實(shí)線)。在φa>1的稀混合氣區(qū)內(nèi)，XNOe隨溫度的提高而迅速增大。在一定的溫度下，XNOe隨混合氣的加濃而減小。特別是可燃混合氣加濃到φa<l以后，由于氧不足，XNOe隨φa的減小而急劇下降。NO的生成量在稀混合氣區(qū)內(nèi)主要是溫度起支配作用，而在濃混合氣區(qū)內(nèi)主要是氧濃度起決定作用。

圖2-4NO平衡摩爾分?jǐn)?shù)XNOe與溫度T及過量空氣系數(shù)φa的關(guān)系

2）NO2的生成化學(xué)平衡計(jì)算表明，在一般火焰溫度下，燃?xì)庵械腘O2濃度與NO濃度相比可忽略不計(jì)，這由汽油機(jī)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)。不過在柴油機(jī)中，NO2可占排氣中總NOx的10％～30％。排氣中存留NO2的一個(gè)可能的機(jī)理，是在火焰中生成的NO可以通過下述反應(yīng)式迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2，即:

NO+HO2→NO2+OH然后NO2又通過下述反應(yīng)式重新轉(zhuǎn)變?yōu)镹O:

NO2+O→NO+O2除非在火焰中生成的NO2通過與較冷的氣體相混合而被“凍結(jié)”；因此，汽油機(jī)長(zhǎng)期怠速會(huì)產(chǎn)生大量NO2。這也發(fā)生在小負(fù)荷的柴油機(jī)中，這時(shí)燃燒室中存在很多低溫區(qū)域，可以抑制NO2向NO的再轉(zhuǎn)變。2.1.2影響汽油機(jī)污染物排放的因素

1、混合氣濃度和質(zhì)量的影響混合氣濃度和質(zhì)量的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在燃油的霧化蒸發(fā)程度、混合氣的均勻性、空燃比和缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)的大小等方面。CO的排放濃度隨混合氣濃度的降低而降低。這是因?yàn)殡S著空氣量的增加，氧氣增多，燃料能充分地燃燒，CO排放減少?；旌蠚獾木鶆蛐杂绊慔C的排放?；旌蠚饩鶆蛐栽讲顒tHC排放越多?；旌蠚膺^濃或過稀均會(huì)發(fā)生不完全燃燒，廢氣相對(duì)過多則會(huì)使火焰中心的形成與火焰的傳播受阻甚至出現(xiàn)斷火，致使HC排放量增加。

由于混合氣的濃度和質(zhì)量直接影響燃燒時(shí)的氣體溫度和可利用的氧濃度，所以對(duì)NOX生成的影響是很大的。NOx的排放是φa≈1.1時(shí)達(dá)到最高值，無論混合氣變稀或變濃，NOx排放均降低。這是因?yàn)楫?dāng)混合氣偏濃時(shí)，由于缺氧即使燃燒室內(nèi)溫度很高，NOX的生成量會(huì)隨著混合氣濃度的升高而降低，此時(shí)氧濃度起著決定性作用；但當(dāng)混合氣偏稀時(shí)，NOX生成量隨溫度升高而迅速增大，此時(shí)溫度起著決定性作用。由于燃燒室的最高溫度通常出現(xiàn)在φa≈1.1，且此時(shí)也有適量的氧濃度，故NOX排放濃度達(dá)到最大。2、點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角對(duì)汽油機(jī)HC和NOx排放的影響如圖2-7所示?？杖急纫欢〞r(shí)，隨點(diǎn)火提前角的推遲，NOx和HC同時(shí)減低，燃油消耗卻明顯變化。這是因?yàn)殡S點(diǎn)火提前角相對(duì)于最佳點(diǎn)火提前角（MBT）的推遲，后燃加重，熱效率變差。但點(diǎn)火提前角推遲會(huì)導(dǎo)致排氣溫度上升，使得在排氣行程以及排氣管中HC氧化反應(yīng)加速，使最終排出的HC減少。NOx排放減低的原因主要是由于隨點(diǎn)火提前角的推遲，上止點(diǎn)后燃燒的燃料增多，燃燒的最高溫度下降造成的。圖中φ為當(dāng)量比，指理論空燃比與實(shí)際空燃比的比值，φ越小標(biāo)明混合氣越稀。點(diǎn)火提前角對(duì)CO排放濃度影響很小，除非點(diǎn)火提前角過分推遲，使CO沒有充分的時(shí)間完全氧化而引起CO排放量增加。

圖2-7點(diǎn)火提前角對(duì)HC和NOx排放的影響3、汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)1）汽油機(jī)轉(zhuǎn)速

在汽油機(jī)怠速時(shí)，由于轉(zhuǎn)速低、汽油霧化差、混合氣很濃、殘余廢氣系數(shù)較大，CO及HC的排放濃度較高。從排放控制的角度看，希望發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定得高一些。轉(zhuǎn)速n的變化對(duì)NO排放的影響較復(fù)雜，如圖2-8所示。在燃用稀混合氣、點(diǎn)火時(shí)問不變的條件下，從點(diǎn)火到火焰核心形成的點(diǎn)火延遲時(shí)問受轉(zhuǎn)速影響較小，火焰?zhèn)鞑サ钠鹗冀莿t隨轉(zhuǎn)速的增加而推遲。雖然隨著轉(zhuǎn)速增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫灿刑岣?，但提高的幅度不如燃用濃混合氣的大。因此有部分燃料在膨脹行程壓力及溫度均較低的情況下燃燒，NO生成量減少。在燃用較濃的混合氣時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S轉(zhuǎn)速的提高而提高，散熱損失減少，缸內(nèi)氣體溫度升高，NO生成量增加。由圖中曲線可以看到，NO排放隨轉(zhuǎn)速n的變化而改變，特征的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在理論空燃比附近。

圖2-8轉(zhuǎn)速n的變化對(duì)NO排放的影響2）負(fù)荷如果維持混合氣空燃比及轉(zhuǎn)速不變，點(diǎn)火提前角調(diào)整到最佳點(diǎn)，則負(fù)荷增加對(duì)HC排放基本沒有影響。因?yàn)樨?fù)荷增加雖使缸內(nèi)壓力及溫度升高，激冷層變薄，HC在膨脹及排氣沖程的氧化加速，但壓力升高使縫隙容積中的未燃烴的儲(chǔ)存量增加，從而抵消了前者對(duì)HC排放的有利影響。在上述條件下，負(fù)荷變化對(duì)CO的排放量基本上也沒有影響，但對(duì)NO的排放量有影響，如圖2-9所示。汽油機(jī)是采用節(jié)氣門控制負(fù)荷的，負(fù)荷增加，進(jìn)氣量就增加，降低了殘余廢氣的稀釋作用，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊玫搅颂岣?，缸?nèi)溫度提高，NO，排放增加。這一點(diǎn)在混合氣較稀時(shí)更為明顯?；旌蠚膺^濃時(shí)，由于氧氣不足，負(fù)荷對(duì)NO。排放影響不大。圖2-9負(fù)荷變化對(duì)NO排放的影響（轉(zhuǎn)速2000r/min，點(diǎn)火提前角30°）3）汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度提高汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度，可降低縫隙容積中儲(chǔ)存的HC的含量，減少淬熄層厚度，減少HC排放。同時(shí)還可改善燃油的蒸發(fā)、混合和霧化，提高燃燒質(zhì)量，降低排放。另外，冷卻水及燃燒室壁面溫度的提高，也使燃燒最高溫度增加，從而NO排放也增加。4）積碳汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間之后，會(huì)在活塞頂部、燃燒室壁面和進(jìn)氣門、排氣門上形成多孔性積炭，這些積碳能吸附未燃混合氣和燃料蒸氣，在排氣過程中再釋放出來。因此，隨著積碳的增加，HC排放量增加。圖2-10表明，隨著汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，積碳增多，排氣的HC含量增加。圖中曲線1和2分別表示節(jié)氣門全開、過量空氣系數(shù)φ＝0.89、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n＝l200r/min時(shí)，排氣中HC和CO的變化；曲線3和4分別表示節(jié)氣門部分開啟、過量空氣系數(shù)φa＝1.01、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n＝2000r/min時(shí)排氣的HO和CO的變化。從圖中可以看出，汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間及沉積物的厚度對(duì)HC排放影響大，而對(duì)CO排放幾乎沒有什么影響。點(diǎn)5表示清除沉積物后HC的數(shù)值，可以看出，清除沉積物后，HC排放大大降低。圖2-10汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間對(duì)HC和CO排放的影響4、汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

1）氣缸工作容積與行程缸徑比的影響汽油機(jī)的氣缸工作容積與行程缸徑比對(duì)排氣污染物的排放和油耗有很大的影響。圖2-11和圖2-12分別為汽油機(jī)的工作容積與行程缸徑比對(duì)HC排放和NO排放的影響。圖上的HC排放量是相對(duì)值。汽油機(jī)的氣缸工作容積越大，則氣缸面容比F/V變小，氣缸相對(duì)散熱面積較小，因此HC的排放和油耗越低，汽油機(jī)行程缸徑比的影響更大，汽油機(jī)的行程越長(zhǎng)，HC的排放和油耗越低。根據(jù)放熱規(guī)律的對(duì)比分析，長(zhǎng)行程汽油機(jī)的燃燒速度快，點(diǎn)火定時(shí)可以相對(duì)后移。長(zhǎng)行程汽油機(jī)的最高放熱率大、燃燒溫度高。這些因素都有利于降低汽油機(jī)的HC排放和燃油消耗。長(zhǎng)行程汽油機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)在低負(fù)荷時(shí)更加明顯。但是，長(zhǎng)行程和大汽缸的汽油機(jī)的NOx排放量也大。

圖2-11行程缸徑比及工作容積對(duì)HC排放的影響

圖2-12行程缸徑比及工作容積對(duì)NO排放的影響

2）壓縮比ε的影響壓縮比增大，F(xiàn)/V增大，進(jìn)入活塞頂環(huán)隙的混合氣增多，HC的排放量增加。NOx排放受兩方面的影響，一是壓縮比升高后，發(fā)動(dòng)機(jī)殘余廢氣分?jǐn)?shù)變少，且燃燒溫度上升導(dǎo)致NOx增多，另一方面是熱效率提高和F/V增大使NOx減少。壓縮比對(duì)HC及NOx，排放的影響如圖2-13所示。

圖2-13壓縮比對(duì)HC及NOx、排放的影響

3）.燃燒室形狀的影響當(dāng)工作容積和壓縮比保持一定，變化燃燒室形狀時(shí)，HC的排出量與面容比F/V成正比，即F/V增大，HC的排出量也增加。NOx的排放與HC正好相反，有與面容比F/V成反比的傾向，這是因?yàn)殡SF/V的增大，熱損失變大，燃燒氣體的最高溫度降低。但對(duì)于NOx的排放含量，即使F/V相同，由于點(diǎn)火位置等的差異，燃燒速度及燃燒溫度也受到很大的影響，故不能認(rèn)為NOx的排放是F/V的函數(shù)。圖2-14表示了不同燃燒室形狀時(shí)的NO和HC排放，圖中SQ/C表示擠流間隙的大小。

圖2-14燃燒室形狀對(duì)HC及NOx排放的影響

4）氣門定時(shí)的影響氣門定時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)HC和NOx排放的影響如圖2-15所示。NOx受殘留氣體變化的影響，即受氣門重疊的影響，隨進(jìn)氣門早開、排氣門遲閉，缸內(nèi)殘余廢氣增加使燃燒溫度下降，NOx排放減少。排氣門早開導(dǎo)致正在燃燒的HC排出，從而使HC排放增多。

圖2-15氣門定時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)HC及NOx排放的影響

5）活塞頂環(huán)隙容積的影響進(jìn)入活塞和缸壁構(gòu)成的小間隙（活塞頂環(huán)隙）的混合氣，由于壁面淬熄效應(yīng)和狹縫效應(yīng)的影響，很難燃燒掉，從而影響HC的排放量。圖2-16表示了其影響的試驗(yàn)結(jié)果，圖中d表示活塞頂環(huán)隙的寬度，l表示活塞頂環(huán)隙的深度，可見隨著活塞頂環(huán)隙容積的增大，進(jìn)入環(huán)隙的混合氣增多，HC的排放量增加。6.環(huán)境的影響1）進(jìn)氣溫度的影響一般情況下，冬天氣溫可達(dá)零下20℃以下，夏天在30℃以上，爬坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)進(jìn)氣溫度超過80℃。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度變小，而汽油的密度幾乎不變，汽車供給的混合氣的空燃比隨吸入空氣溫度的上升而變濃，排出的CO將增加。因此，冬天和夏天發(fā)動(dòng)機(jī)排放情況有很大的不同。2）大氣壓力的影響可以認(rèn)為空氣密度和進(jìn)氣壓力成正比，空燃比和空氣密度的平方根成正比，所以進(jìn)氣管壓力降低時(shí)，空氣密度下降，則空燃比下降，CO排放量將增大，NOx降低。3）大氣濕度的影響大氣濕度對(duì)NOx排放的影響特別大，因此在排放試驗(yàn)規(guī)范中使用濕度修正系數(shù)。大氣濕度對(duì)排放特性的影響可以從下面兩個(gè)方面考慮：第一，由于大氣濕度的變化，使空燃比的變化超過了反饋控制區(qū)域；第二，由于大氣濕度的增加，燃燒室內(nèi)氣體的熱容量增大，使最高燃燒溫度降低?？杖急入S大氣濕度的變化關(guān)系為：空燃比＝A（1一Hm）/（ρF）（3-21）式中：A——發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量；

ρ——空氣的密度；

F——燃料消耗量；

Hm——絕對(duì)濕度?？梢婋S絕對(duì)濕度日。增大，空燃比減小。大氣濕度增大后，還使水分帶走了燃燒放出的熱量，最高燃燒溫度降低，NOx的排放降低。不只是水，只要是與燃燒無關(guān)的成分引人燃燒室，NOx的排放都將下降，圖2-18表明了隨著熱容量的增大，NOx排放降低。圖2-18NOx排放隨熱容量的變化2.2柴油車排放污染物形成機(jī)理及其影響因素2.2.1柴油機(jī)排放污染物的形成機(jī)理柴油機(jī)污染物與空燃比的變化關(guān)系如圖2-19所示。盡管柴油機(jī)混合氣不均勻，會(huì)有局部過濃區(qū)，但由于過量空氣系數(shù)較大，氧氣較充分，能對(duì)形成的CO在缸內(nèi)進(jìn)行氧化，因而CO一般較少。只是在接近冒煙界限時(shí)急劇增加，HC也較少，當(dāng)φa增加時(shí)，HC濃度將隨之上升。在φa稍大于1的區(qū)域，雖然總體是富氧燃燒，但由于混合不均勻，存在著局部高溫氧區(qū)域，因而會(huì)產(chǎn)生大量碳煙。隨著φa增大，碳煙濃度將快速下降。

圖2-19典型的車用直噴式柴油機(jī)污染物排放量與平均過量空氣系φa的關(guān)系1CO的排放形成機(jī)理和汽油機(jī)一樣，CO的生成主要是和混合氣的混合質(zhì)量及其濃度有關(guān)。柴油機(jī)總的來說是在稀混合氣下運(yùn)轉(zhuǎn)，其平均過量空氣系數(shù)φa大多數(shù)工況下在1.5～3之間，CO排放量要比汽油機(jī)低得多，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限(φa=1.2～1.3)時(shí)才急劇增加(圖2-19)。但是，柴油機(jī)的特征是燃料與空氣混合不均勻，燃燒空間中總有局部缺氧的地方，有溫度低的地方，以及反應(yīng)物在燃燒區(qū)停留時(shí)間不足以徹底完成燃燒過程產(chǎn)生最終產(chǎn)物CO2，造成CO排放。這可以解釋圖2-19上φa很大(即負(fù)荷很小)時(shí)CO排放反而上升的原因，尤其是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更明顯。2HC的排放生成機(jī)理汽油機(jī)HC的生成機(jī)理也適用于柴油機(jī)，但也有區(qū)別。柴油機(jī)一般把燃油高壓噴入燃燒室中，直接在缸內(nèi)形成可燃混合氣并很快燃燒。燃油停留在燃燒室中的時(shí)間比汽油機(jī)短得多，因而受到上面已經(jīng)描述過的生成未燃HC的種種機(jī)理作用的時(shí)間也短，所以柴油機(jī)未燃HC排放較少。柴油機(jī)的HC排放量隨過量空氣系數(shù)增加而增加(見圖2-19)。過量空氣系數(shù)增大，則混合氣變稀，燃油不能自燃，或火焰不能傳播，HC排放增加。所以，在怠速或小負(fù)荷工況時(shí)，HC排量高于全負(fù)荷工況。缸內(nèi)缺火會(huì)引起很大量的HC排放，柴油機(jī)冷啟動(dòng)期間會(huì)發(fā)生缺火，排氣冒白煙，它基本上是由微粒狀的未燃柴油構(gòu)成。3微粒生成機(jī)理

1）．排氣微粒的理化特性柴油機(jī)排氣微粒的組成取決于柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，尤其是排氣溫度。①當(dāng)排氣溫度超過500℃時(shí)，排氣微?；旧鲜呛芏嗵假|(zhì)微球的聚集體(含有少量氫和其他元素)，稱為碳煙(Soot，DrySoot縮寫DS)。②當(dāng)排氣溫度低于500℃時(shí)(柴油機(jī)絕大多數(shù)工況都是這樣)，煙粒會(huì)吸附和凝聚多種有機(jī)物，稱為有機(jī)可溶成分(SolubleOrganicFraction，縮寫SOF)。沿著柴油機(jī)的排氣管道和測(cè)試取樣系統(tǒng)，可觀測(cè)到微粒粒度不斷增大，且由于存在于氣相中的有機(jī)化合物逐漸冷凝在微粒上，使其SOF含量增加。

微粒的組成如圖2.20所示，排氣微粒通常用溶劑萃取法等分析方法分成DS和SOF兩部分。一般來說，SOF占PM質(zhì)量的15％～30％，但觀測(cè)到的總變化范圍要大得多(10％～90％)。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷越小，SOF比例就越大，這與溫度狀態(tài)的影響一致。DS的H/C原子比在0.1～0.2之間，而SOF為1.2～1.6。在不同柴油機(jī)工況下，SOF的平均相對(duì)分子質(zhì)量為360～400，這正好落在柴油(200)與潤(rùn)滑油(440~490)之間。由放射性示蹤研究表明，碳煙中基本不含潤(rùn)滑油成分，后者全部進(jìn)入SOF，在不同機(jī)型和不同工況下占SOF質(zhì)量的15％～80％。燃油產(chǎn)生的物質(zhì)有80％進(jìn)入DS，20％進(jìn)入SOF。微粒中的SOF含有對(duì)健康和環(huán)境有害的成分，包括各種未燃碳?xì)浠衔?、含氧有機(jī)物(醛類、酮類、酯類、醚類、有機(jī)酸類等)和多環(huán)芳烴(PolynuclearAromaticHydrocarbon，縮寫PAH)及其含氧和含氮衍生物等。

圖2-20微粒的組成

微粒的凝聚物中還包括少量無機(jī)物，如SO2、NO2和硫酸鹽等。微粒中還有少量來自燃油和潤(rùn)滑油的鈣、鐵、硅、鉻、鋅、磷等的化合物。

2）．煙粒的生成機(jī)理柴油機(jī)排放的煙粒主要由燃油中含有的碳產(chǎn)生，并受燃油種類、燃油分子中的碳原子數(shù)及其氫碳原子比的影響。盡管對(duì)燃燒煙粒的生成方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究，關(guān)于柴油機(jī)燃燒過程中煙粒的生成機(jī)理至今仍不很清楚，因?yàn)檫@涉及成分很復(fù)雜的燃油，在三維空間的強(qiáng)湍流混合氣中高溫高壓下發(fā)生的不可再現(xiàn)的過程。

圖2-21碳煙微粒生成圖柴油機(jī)煙粒的生成和長(zhǎng)大過程一般可分兩個(gè)階段：(1)煙粒生成階段這是一個(gè)誘導(dǎo)期，期間燃料分子經(jīng)過其氧化中間產(chǎn)物或熱解產(chǎn)物萌生凝聚相。在這些產(chǎn)物中有各種不飽和的烴類，特別是乙炔及其較高階的同系物CnH2n-2和PAH。這兩類分子已被認(rèn)為是火焰中形成碳煙粒子最可能的前兆物。這些氣相物質(zhì)的凝聚反應(yīng)導(dǎo)致出現(xiàn)最早可辨認(rèn)的碳煙粒子(常稱為晶核)。這種最早期的粒子粒度非常小(d<2nm)，即使生成數(shù)量眾多，也只能在其生成區(qū)，即火焰的最活性區(qū)占微乎其微的權(quán)重。(2)煙粒長(zhǎng)大階段這包括表面生長(zhǎng)和聚集兩個(gè)方面。表面生長(zhǎng)指用煙粒表面粘住來自氣相的物質(zhì)，然后合并在一起。

3）煙粒的氧化燃燒過程(主要是擴(kuò)散燃燒期)中生成的碳煙顆粒是可燃的。它其中很大一部分在燃燒的后續(xù)過程中會(huì)被燒掉(氧化)。碳煙在缸內(nèi)燃燒時(shí)呈黃色火焰。碳煙的氧化速率主要和溫度有密切關(guān)系，同時(shí)還和剩余氧，以及在高溫下的逗留時(shí)間有關(guān)。

圖2-22碳煙的變化過程4NOx的生成機(jī)理前面汽油機(jī)是從化學(xué)反應(yīng)角度探討了NOx的生成機(jī)理，因此其分析方法和過程及其結(jié)論對(duì)于柴油機(jī)也適用。和汽油機(jī)一樣，生成NO的因素有以下三點(diǎn)：（1）高溫；隨著高溫的形成，NO平衡濃度也提高，而且生成速度也加快了。特別是有氧存在時(shí)的溫度是重要的。（2）富氧：在氧氣不足的情況下，即使溫度高，NO也被抑制了。（3）持續(xù)燃燒：因?yàn)镹o的生成反應(yīng)速度比燃燒反應(yīng)慢，所以即使再高溫下，如果停留時(shí)間短的話，NO的生成量也可以被抑制。當(dāng)A/F稍大于理論空燃比附近時(shí)，燃燒室溫度最高，并且還有過剩的O2，所以生成的NO濃度最大。當(dāng)A/F小于理論混合比時(shí)，由于缺氧，NO的生成量雖AF減小而下降。相反當(dāng)AF大于理論混合比時(shí)，因燃燒室溫度降低，所以NO生成量很快下降。2.2.2影響柴油機(jī)排放的因素1）負(fù)荷

在小負(fù)荷時(shí)，由于噴油量少，缸內(nèi)氣體溫度低，氧化作用弱，因此CO排放濃度高。隨著負(fù)荷增加，氣體溫度升高，氧化作用增強(qiáng)，可使CO排放減少。當(dāng)大負(fù)荷或全負(fù)荷時(shí)，由于氧濃度變低和噴油后期的供油量增加，反應(yīng)時(shí)間短，使CO排放又增加。HC排放量隨負(fù)荷的增加而減少。在怠速和小負(fù)荷時(shí)，噴油量小，可以假定燃油噴注達(dá)不到壁面，且噴注核心燃料濃度也小。這時(shí)燃料燃燒而引起的該區(qū)局部溫度上升是很小的，因而反應(yīng)速率慢。隨著燃油分子向包固該區(qū)的空氣中擴(kuò)散，由于其濃度很低，使得燃油氧化反應(yīng)弱。因此，在怠速和小負(fù)荷時(shí)，HC的排放濃度是最高的。隨負(fù)荷增加，燃燒溫度升高，氧化反應(yīng)隨著溫度的升高加塊，結(jié)果使HC的排放量減少了。渦輪增壓柴油機(jī)缸內(nèi)溫度比非增壓機(jī)更高些，故隨著負(fù)荷的增加，HC排放量更低些。NOx的排放隨負(fù)荷的增加先增加后降低。即小負(fù)荷時(shí)，混合氣中有較充足的氧，但燃燒室內(nèi)溫度較低，故NOx排放也較低；隨負(fù)荷的增加，燃燒溫度升高，NOx排放增加；當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步增加時(shí)，燃燒室內(nèi)氣體溫度雖然升高，但混合氣的氧含量降低，這又抑制了NOx的生成，NOx排放降低。2）轉(zhuǎn)速柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，會(huì)使與燃燒有關(guān)的氣體流動(dòng)、燃油霧化與混合氣質(zhì)量發(fā)生變化，而這些變化對(duì)NOx及HC的排放都會(huì)產(chǎn)生影響。不過，轉(zhuǎn)速變化對(duì)直噴式柴油機(jī)NO及HC排放的影響不很明顯。圖2-23所示的為6135型低增壓柴油機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)排放物的影響。試驗(yàn)是在平均有效壓力為0.75MPa、噴油提前角比正常的推遲10°CA下進(jìn)行的，可見，轉(zhuǎn)速變化時(shí)，NOx及HC變化不大。轉(zhuǎn)速變化對(duì)CO排放的影響較大。由圖2-23可知，CO排放量在某一轉(zhuǎn)速時(shí)最低，而在低速及高速時(shí)都較高。柴油機(jī)在高速時(shí)，充氣系數(shù)較低，在很短的時(shí)間內(nèi)要組織良好的混合氣及燃燒過程較為困難，燃燒不易完善，故CO排放量高。而在低速特別是怠速空轉(zhuǎn)時(shí)，由于缸內(nèi)溫度低，噴油速率不高，燃料霧化差，燃燒不完善，故CO排放量也較高。

圖2-236135型低增壓柴油機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)排放物的影響3）進(jìn)氣渦流

適當(dāng)增加燃燒室內(nèi)空氣渦流的強(qiáng)度，可改善燃油與空氣的混合，促進(jìn)混合氣的形成，提高混合氣的均勻性，減少不完全燃燒，同時(shí)燃燒室內(nèi)局部區(qū)域混合氣過濃或過稀的現(xiàn)象減少。另外，渦流能加速燃燒，使汽缸內(nèi)最高燃燒壓力和溫度提高，這些有利于未燃烴的氧化。但空氣渦流過強(qiáng)，則相鄰兩噴注之間形成互相重疊和干擾，使混合氣過濃或過稀的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，反而使HC排放增加，如圖2-24所示。另外，隨著缸內(nèi)空氣渦流的加速，燃燒的加快，NOx排放也可能增加。

圖2-24渦流強(qiáng)度對(duì)HC濃度和油耗率的影響2.外界環(huán)境

外界環(huán)境用進(jìn)氣的溫度、壓力和濕度表示。進(jìn)氣溫度的升高，將引起柴油機(jī)壓縮溫度及局部反應(yīng)溫度升高，這有利于NOx的生成。直接或間接噴射柴油機(jī)的NOx排放、平均有效壓力如圖4-14所圖中虛線表示預(yù)燃室柴油機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)線表示直噴式柴油機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果。由圖可見，隨進(jìn)氣溫度的增加，NOx排放增大。由于冬夏季的氣溫可相差幾十度，因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)不變時(shí)，夏季的NOx排放比冬季大。柴油機(jī)在中等負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣溫度的升高，可縮短滯燃期，提高燃燒溫度，促進(jìn)HC的氧化，同時(shí)減少淬熄現(xiàn)象，于是HC排放量減少。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，空燃比為55和25的兩工況時(shí)的滯燃期、HC排放的試驗(yàn)結(jié)果如圖2-25所示，可見在空燃比為55的稀混合氣條件下，進(jìn)氣溫度對(duì)HC排放的影響非常明顯。圖2-25進(jìn)氣溫度對(duì)NOx排放的影響圖2-26進(jìn)氣溫度對(duì)HC排放的影響

在進(jìn)氣溫度及供油量不變的情況下，提高進(jìn)氣壓力，相當(dāng)于增加空燃比，由此降低了燃?xì)鉁囟?，抑制了NOx的生成。進(jìn)氣濕度的增加使進(jìn)入氣缸的水增加，由于水在燃燒反應(yīng)中吸熱，因而燃燒溫度降低，NO生成量減少。圖2-26所示的為進(jìn)氣濕度對(duì)NO排放物的影響。圖4-16進(jìn)氣濕度對(duì)NO排放物的影響3供油系統(tǒng)

1）噴油提前角噴油提前角對(duì)柴油機(jī)NOx、碳煙和HC排放的影響較大。減小噴油提前角，可以使燃燒推遲，燃燒溫度降低，NOx排放較少。提前噴油和推遲噴油也會(huì)使碳煙下降。這是因?yàn)椋喝绻麌娪吞崆敖沁^大，則燃油在較低的溫度和壓力下噴入氣缸，結(jié)果使滯燃期延長(zhǎng)，使著火前的噴油量較多，燃燒溫度高，燃燒過程結(jié)束的時(shí)間也早，從而增加了NOx排放量，減少了碳煙的排放量。如果噴油提前角推遲到最小滯燃期后，由于擴(kuò)散火焰部分發(fā)生在膨脹過程中，火焰溫度低，使碳煙的生成速率降低。圖2-27表示一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果。由此圖可見，噴油提前角推遲20oCA，就使NOx排放下降約20％，同時(shí)使油耗上升5％左右?，F(xiàn)代柴油機(jī)為了降低NOx排放，實(shí)際噴油提前角已減小到0～50oCA范圍，而傳統(tǒng)的車用柴油機(jī)則在10～200oCA的范圍內(nèi)。

圖2-27車用柴油機(jī)噴油提前角θinj對(duì)NOx排放和燃油消耗率be的影響

(實(shí)線：2600r/min全負(fù)荷，虛線：1600r/nin全負(fù)荷)

但過分推遲噴油提前角，如圖2-28中由上止點(diǎn)繼續(xù)推遲時(shí)，NOx排放反而上升。這主要是由于滯燃期的過分延長(zhǎng)，使燃燒初期的放熱速率反而大幅度上升的原因。

圖2-28直噴式柴油機(jī)噴油時(shí)間對(duì)排放和油耗的影響2）噴油速率

噴油速率的變化對(duì)NOx、HC及CO的排放有一定的影響。噴油器在單位時(shí)間內(nèi)（或單位噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角內(nèi)）噴入燃燒室內(nèi)的燃油量稱為噴油速率。提高噴油速率，縮短噴油持續(xù)時(shí)間，并且在固定噴油終點(diǎn)時(shí)可推遲噴油，從而能降低NOx的含量，又不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性降低。但噴油速率過高及尾噴油量增加都會(huì)使HC排放量增加，并且提高噴油速率并不是指整個(gè)噴油過程的噴油速率都要提高。具體地說，初期噴油速率不過高，以抑制著火落后期內(nèi)混合氣生成量，降低初期燃燒速率，以達(dá)到降低燃燒溫度、抑制NOx生成及降低噪聲的目的。中期應(yīng)急速噴油，即采用高噴油壓力和高噴油速率，以加速擴(kuò)散燃燒速度，防止微粒排放和熱效率的惡化。后期要迅速結(jié)束噴射，以避免低的噴油壓力和噴油速率使霧化質(zhì)量變差，導(dǎo)致燃燒不完全和炭煙及微粒排放增加。圖2-30為直噴柴油機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果，圖中1、2、3分別表示噴油速率為5.7、7.2、8.3mm3/oCA時(shí)的NO排放，在小功率的條件下，噴油速率對(duì)NO排放的影響較小，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增加噴油速率的影響增大。圖2-30噴油速率對(duì)NOx排放的影響1-5.7mm3/oCA；2-7.2mm3/oCA；3-8.3mm3/oCA5．EGR（廢氣再循環(huán)）

EGR可大大增加氣缸中的殘余廢氣分?jǐn)?shù)。當(dāng)可燃混合氣中廢氣分?jǐn)?shù)增大時(shí)，既減小了可燃?xì)獾姆艧崃坑衷龃罅嘶旌蠚獾谋葻崛?，這兩者都使最高燃燒溫度下降，從而使NOx排放降低。圖2-32表示一臺(tái)自然吸氣直噴式車用柴油機(jī)，其EGR率Xe在0～15％之間變化時(shí)NOx和HC排放的變化情況。首先，NOx排放隨負(fù)荷的下降而明顯下降；其次，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速3400r/min下的φNO要小于最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速2100r／min下的值。EGR率Xe從0增加到15％時(shí)，φNO最多可下降一半左右(2100r／min全負(fù)荷工況)。

圖2-32EGR對(duì)柴油機(jī)排放的影響

(標(biāo)定轉(zhuǎn)速3400r/min，標(biāo)定功率60kW，最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速2100r/min)本章小結(jié)

汽油機(jī)污染物主要是CO，HC和NOx。柴油機(jī)污染物主要是PM和NOx。

CO的生成主要是和混合氣的混合質(zhì)量及其濃度有關(guān)。主要原因是：燃料不完全燃燒、混合氣混合不均勻和CO2和H2O在高溫時(shí)裂解。汽油機(jī)HC主要是在缸內(nèi)未燃的燃油，隨排氣排放形成HC。NOx的生成與溫度氧濃度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。PM通常分成DS和SOF兩部分，此外還有少量無機(jī)物。PM的生成主要是高壓高溫和局部缺氧。影響汽油車排放物的主要因素是：混合氣濃度和質(zhì)量、點(diǎn)火提前角、汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、燃料性質(zhì)和環(huán)境的影響。影響柴油車排放物的主要因素是：柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、外界環(huán)境、供油系統(tǒng)、EGR和增壓。

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汽車排放與控制

第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù)北京建筑工程學(xué)院學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)汽車排放的特性，找出汽車排放特性的影響因素，了解汽車排放的污染來源，理解提高汽車排放特性的措施，分析控制汽車排放污染的策略，了解國(guó)內(nèi)外汽車排放控制技術(shù)的發(fā)展。知識(shí)要點(diǎn)

汽車排放特性及其影響因素提高汽車排放特性的方法和控制汽車排放的策略國(guó)內(nèi)外汽車排放控制技術(shù)的演變3.1.1汽油機(jī)的排放特性1穩(wěn)態(tài)排放特性圖3-1是一臺(tái)2L排量4氣門車用汽油機(jī)的CO、HC和NOx排放特性圖。橫坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速n，縱坐標(biāo)是平均壓力Pme。

圖3-1汽油機(jī)的排放特性3.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性

發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的濃度是隨發(fā)動(dòng)機(jī)的工況(負(fù)荷與轉(zhuǎn)速)變化的，各種排氣污染物（CO、HC等）的排放量隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況參數(shù)如轉(zhuǎn)速n、平均有效壓力pme等的變化規(guī)律，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性。根據(jù)工況的不同，排放特性可以分為穩(wěn)態(tài)排放特性和瞬態(tài)工況排放。穩(wěn)態(tài)排放特性是指轉(zhuǎn)速和負(fù)荷保持不變時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性。2瞬態(tài)排放特性

1）冷起動(dòng)工況2）暖機(jī)工況

3）加減速工況

3.1.2柴油機(jī)的穩(wěn)態(tài)排放特性1穩(wěn)態(tài)排放特性co排放特性

從圖中可以看出，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨負(fù)荷的增大，CO排放量減少。在中速、中負(fù)荷工況下，柴油機(jī)的CO排放量最少。在小負(fù)荷工況，CO排放量也略有增加。但在整個(gè)工況范圍CO的排放量都很少。這是由于渦輪增壓直噴柴油機(jī)的空燃比非常大，不易生成CO。

在小負(fù)荷時(shí)，由于柴油機(jī)循環(huán)供油量較少，燃燒室內(nèi)存在較多過稀混合氣區(qū)，使火焰?zhèn)鞑ダщy，燃燒室內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)弱，混合氣形成不均勻，CO難以完全燃燒形成CO2。另外，在大負(fù)荷工況下，柴油機(jī)每循環(huán)供油量較多，燃燒室內(nèi)存在過多的過濃混合氣區(qū)，氧氣的缺乏使CO不能得到及時(shí)氧化，排放量有所增加。HC排放特性柴油機(jī)未燃HC排放要比汽油機(jī)少得多，柴油機(jī)是在氣缸內(nèi)直接噴油，然后壓燃點(diǎn)火。這樣使燃油停留在燃燒室中的時(shí)間比汽油機(jī)要短，遇到璧面淬冷或狹細(xì)效應(yīng)等情況而不能燃燒的機(jī)會(huì)少。NOx排放特性柴油機(jī)NOX的排放需要引起注意。在小負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速的工況下，排放量較高。這是因?yàn)楫?dāng)柴油機(jī)負(fù)荷較小時(shí)，燃燒始點(diǎn)時(shí)的燃燒室內(nèi)溫度較低，滯燃期增長(zhǎng)，混合時(shí)間加長(zhǎng)，增大了氧氣與高溫燃?xì)饨佑|的機(jī)會(huì)，使NOX排放較高。

在轉(zhuǎn)速很高時(shí)，氣缸內(nèi)存在較強(qiáng)的渦流水平，使高溫燃?xì)馀c氧分子接觸的機(jī)會(huì)加大，燃燒速度加快，缸內(nèi)溫度比較高，使NOX大量生成，在高速小負(fù)荷工況時(shí)尤為突出。PM排放特性柴油機(jī)PM的排放變化規(guī)律如圖d所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，隨負(fù)荷的增加，PM的排放量增加，這主要和過量空氣系數(shù)的下降有關(guān)，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，噴油量增加，混合氣變濃，PM排放增加。當(dāng)負(fù)荷不變時(shí)，PM排放量先降低然后升高，在中間某一轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到最小值。

呈現(xiàn)由低速小負(fù)荷向高速大負(fù)荷增加的趨勢(shì)，在接近全負(fù)荷時(shí)迅速增加；這是因?yàn)樨?fù)荷一定時(shí)，隨轉(zhuǎn)速的升高，缸內(nèi)氣流渦流增大，混合氣混合均勻，燃燒質(zhì)量變好，PM排放減少，在高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷時(shí)，混合氣變濃，PM增加。2瞬態(tài)排放特性

柴油機(jī)加速冒黑煙現(xiàn)象比較普遍，這說明柴油機(jī)加速工況排放特性變差。試驗(yàn)表明，柴油機(jī)在瞬態(tài)工況下一些排放物濃度比穩(wěn)定工況高很多，有的竟高5倍以上。但在柴油機(jī)工作過程中，瞬態(tài)工況是難以避免的，如地下工程機(jī)械用柴油機(jī)，常處于瞬態(tài)工況下工作，而對(duì)這些柴油機(jī)的排放要求又較高。柴油機(jī)又較難起動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間的起動(dòng)會(huì)造成污染物排放量有所增加。1）起動(dòng)工況

2）加減速等瞬態(tài)工況在加速開始階段由于供油拉桿由小負(fù)荷位置迅速移動(dòng)到大負(fù)荷位置，噴油泵循環(huán)供油量增加，噴入缸內(nèi)的燃油增加，而缸內(nèi)氣體溫度升高緩慢，因此燃油汽化不能迅速得到足夠的熱量，滯燃期變長(zhǎng)。加速工況循環(huán)供油量與轉(zhuǎn)速隨循環(huán)變化的曲線如圖所示。

圖3-3加速工況下轉(zhuǎn)速，循環(huán)供油量隨時(shí)間的變化曲線3.2發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)與排放污染物的關(guān)系3.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)對(duì)排放污染物的影響

圖3-4汽油機(jī)排放的主要來源

汽車有害氣體主要通過汽車尾氣排放、曲軸箱竄氣和燃油蒸發(fā)三個(gè)途徑進(jìn)入大氣中，造成對(duì)大氣的污染。1曲軸箱竄氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的壓縮行程和做功行程，燃燒室的氣體由活塞與氣缸之間的間隙竄入曲軸箱，所竄氣體會(huì)從機(jī)油管口處逸出，造成污染。其中約1%的CO、1%的NOx、20%的HC是通過曲軸箱竄氣排入大氣中。2燃油蒸發(fā)。油箱、化油器浮子室等盛油容器，由于溫度升降產(chǎn)生呼吸作用，使油蒸氣HC向大氣排放；油管接口的滲漏蒸發(fā)也向大氣中排放HC。其中約20%的HC是通過這種形式被釋放。3汽車尾氣排放。尾氣排放是汽車最主要的大氣污染源。其中約99%的CO、99%的NOx、60%的HC是通過排氣管排放的；圖3-5發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)對(duì)排放的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)會(huì)影響進(jìn)入氣缸氣體的空燃比和空氣的混合氣質(zhì)量，從而影響燃料燃燒，如進(jìn)氣渦流、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、進(jìn)氣道及氣門結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣門數(shù)目、進(jìn)氣門直徑等等。3.2.2解決排放污染物的方法1從源頭抓起，減少單輛機(jī)動(dòng)車排放量1）提高燃油質(zhì)量2）鼓勵(lì)低污染、低能耗、小排量汽車的使用3）定期保養(yǎng)和維修汽車4）研制新型發(fā)動(dòng)機(jī)5）發(fā)展代用燃料汽車和新能源汽車

2從治理抓起，減少單車排放量1）采用過濾、吸附或催化轉(zhuǎn)化等的凈化方法治理排放污染。2）構(gòu)建良好的交通體系降低汽車排放。例如智能交通系統(tǒng)（ITS），GPS實(shí)時(shí)路況導(dǎo)航等等，可以使車輛行駛暢通，降低排放。3）防止汽車超載超負(fù)荷運(yùn)行。汽車在大負(fù)荷工況下，排放很差，特別是遇到上坡、急加速等情況，排放更差。應(yīng)該防止機(jī)動(dòng)車超載運(yùn)營(yíng)，既降低排放，又安全行駛。

3

完善相關(guān)政策法規(guī)，減少汽車污染物污染制定有關(guān)汽車尾氣污染控制的詳細(xì)條款，可確保汽車的正常使用及先進(jìn)技術(shù)的研制開發(fā)，從而達(dá)到減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的。1）

淘汰落后、污染重的汽車2）加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車污染物排放檢測(cè)。實(shí)行OBDⅡ隨車診斷技術(shù)，嚴(yán)格汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。3）征收汽車交通堵塞稅4）公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略圖3-7控制汽車排放污染的系統(tǒng)工程

總之，要解決汽車所帶來的環(huán)境與能源問題，如圖3-7所示，是個(gè)社會(huì)系統(tǒng)工程，還要全社會(huì)通力合作，倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的社會(huì)風(fēng)尚。使有關(guān)各方面都能以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源為己任，才能使我們?cè)诎l(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保持著環(huán)境的良好發(fā)展。3.3提高汽車排放特性的措施3.3.1提高汽車排放特性的思路汽車排放控制技術(shù)可以歸納為三項(xiàng)：（1）前處理技術(shù)。即對(duì)燃料和空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸前進(jìn)行處理，以減少燃燒后排氣中的有害成分。（2）機(jī)內(nèi)凈化。即按排氣凈化的原則來設(shè)計(jì)低污染的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括對(duì)燃燒、供給及點(diǎn)火等各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，以減少排氣中有害成分的生成。（3）后處理技術(shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)將廢氣排入大氣前，應(yīng)用凈化裝置，在排氣系統(tǒng)中進(jìn)行處理，以減少排入大氣中的有害成分。

提高汽車排放特性可以從汽車本身的技術(shù)角度出發(fā)采取相應(yīng)的措施，但這些還是不夠的，因?yàn)橛绊懸粋€(gè)地區(qū)的汽車總排放量還有其他的一些因素，必須從系統(tǒng)的角度來考慮汽車的排放問題。影響汽車排放的因素有很多，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：汽車、人、道路和政府。如圖3-8所示。

圖3-8提高汽車排放特性的示意圖3.3.2提高汽車排放特性的方法

從提高汽車排放特性的技術(shù)角度出發(fā)，主要體現(xiàn)在以下這些方法：如表所示3.3.3我國(guó)正在進(jìn)行的有關(guān)汽車排放控制的方法1．提高汽車排放控制技術(shù)水平。

2.提高燃油質(zhì)量，控制車輛排放。3.提高汽車排氣污染管理水平。4.實(shí)行汽車污染控制的經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策。5.開展空氣凈化工程——清潔汽車行動(dòng)。

3.4汽車排放控制系統(tǒng)的演變過程

早在20世紀(jì)60年代美國(guó)就率先對(duì)汽車的排放進(jìn)行控制。隨著汽車數(shù)量的不斷增加和排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，排放控制技術(shù)也從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，排放控制效果也十分奏效。環(huán)境污染與環(huán)?？刂仆苿?dòng)了汽車排放控制技術(shù)的發(fā)展和完善。表3-3是日本自20世紀(jì)60年代到80年代在各個(gè)階段所采用的排放控制技術(shù)及其演變。年份排放控制對(duì)象、目標(biāo)采取的排放控制技術(shù)1966CO改造汽油機(jī)1973CO，HC，NOx改進(jìn)排氣系統(tǒng)；采用催化轉(zhuǎn)換器1975CO、HC相當(dāng)于1973年的l/10，NOx相當(dāng)于1973年的1/2①改造汽油機(jī)（進(jìn)氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)）；②改造汽油機(jī)＋排氣凈化裝置（廢氣再循環(huán)十二次空氣噴射裝置＋氧化催化轉(zhuǎn)換器）1976CO、HC與1975年相同，NOx相當(dāng)于1975年的1/2①電子控制燃料噴射裝置；②廢氣再循環(huán)；③采取稀薄燃燒方式1978CO，HC與1975年相同，NOx相當(dāng)于1973年的l/10①三效催化轉(zhuǎn)換器（電子控制燃料噴射裝置＋三效催化轉(zhuǎn)換器）；②稀薄燃燒表3-3日本汽車排放控制技術(shù)及其演變

由于汽車排放的嚴(yán)格限制和先進(jìn)的排放控制技術(shù)的應(yīng)用，加之汽油質(zhì)量不斷提高，使用的低鉛、無鉛汽油比例不斷增加，汽車排放污染物不斷減少，空氣質(zhì)量得到提高。表3-4減少了28%，NOx減少了11%。年份1970198019902000汽車保有量/億輛1.112l.6151.9272.2306.3排放量/（Mt·a－1）Pb15.6×10－25.6×10－20.3×10－20.0CO64.246.233.921.1NO。6.17.46.66.3微粒物0.901.11.10.70表3-4美國(guó)汽車有害物排放量

表3-5是德國(guó)奔馳公司在一臺(tái)12缸M120汽油機(jī)上采用各項(xiàng)排放控制技術(shù)后HC、CO和NOx的具體降低效果。有害氣措施HCCONOx原始值100％100％100％可變正時(shí)（VVT）96％100％85％EGR95％100％56％電子順序噴射燃油79％85％50％催化轉(zhuǎn)換器7％16％9％空氣噴射5％8％4％延遲點(diǎn)火3％6％3％金屬排氣管隔熱（mat-canningcatalysy）2.5％5％2.5％表3-5多種措施對(duì)有害氣體排放量的降低效果

從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格和石油資源的匱乏，排放控制系統(tǒng)有了新的發(fā)展。其主要技術(shù)特征：1車載診斷系統(tǒng)（OBD）2改進(jìn)燃油供給系3采用低渦流的進(jìn)氣道，減少進(jìn)氣阻力，改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)。4采用稀薄燃燒、高能點(diǎn)火5在燃燒室內(nèi)安裝電熱塞。它可以有效降低內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)或怠速時(shí)的HC、CO的排放量，而在冷起動(dòng)和怠速時(shí)的HC和CO排放量要占總排放量的50%。本章小結(jié)

汽車工況不同，排放污染污染物也不同，瞬態(tài)工況的排放比穩(wěn)態(tài)工況更差。影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性的主要因素有發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)的使用狀況和先進(jìn)的排放控制技術(shù)。汽車污染物的總排放量與單輛機(jī)動(dòng)車污染物排放量和車輛保有量成正比?？刂茊屋v機(jī)動(dòng)車排放量可以從兩個(gè)方面入手來分析這些因素，一是從源頭抓起，二是從治理抓起。而控制機(jī)動(dòng)車的保有量則需要政策和法規(guī)的支持。提高汽車排放特性可以從汽車本身的技術(shù)角度出發(fā)采取相應(yīng)的措施，但這些還是不夠的，因?yàn)橛绊懸粋€(gè)地區(qū)的汽車總排放量還有其他的一些因素，必須從系統(tǒng)的角度來考慮汽車的排放問題。汽車排放控制主要有前處理、機(jī)內(nèi)凈化和后處理技術(shù)。本章的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解汽車排放污染控制的技術(shù)方法及其演變過程。

謝謝！北京建筑工程學(xué)院汽車排放與控制第四章低排放燃料及汽車新能源北京建筑工程學(xué)院學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解車用燃料及其來源，理解傳統(tǒng)石油燃料的改善目的和方法，理解含氧燃料對(duì)排放的影響，了解氣體燃料在汽車上的應(yīng)用，掌握汽車新能源的發(fā)展方向和途徑。知識(shí)要點(diǎn)車用燃料及其來源改善石油燃料的重要性、汽油品質(zhì)提高的方法、柴油品質(zhì)提高的方法醇類燃料、生物柴油、二甲醚LPG、CNG、沼氣、氫燃料混合動(dòng)力、電動(dòng)汽車、燃料電池4.1車用燃料及其來源車用燃料及其來源如圖4-1所示，圖中的左側(cè)是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)——汽油機(jī)和柴油機(jī)，燃料在主要來源于石油。圖4-1：車用燃料及其來源圖

隨著石油能源的不斷減少可再生的代用能源越來越受到關(guān)注。能從煤、天然氣、生物質(zhì)能制得的含氧代用燃料如甲醇、乙醇等低醇、生物柴油、以及二甲醚為代表的醚類等燃料引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的重視表4-1給出了常見燃料物理化學(xué)特性。

性質(zhì)甲醇乙醇二甲醚汽油輕柴油分子式CH3OHCH3CH2OHCH3OCH3C5～C12C10～C21分子量324646--氧含量/%5034.7334.800密度（20℃）/kg.L-10.7920.7890.6649（0.5MPa）0.72～0.780.81～0.83沸點(diǎn)/℃64.578.4-24.940～120180～370閃點(diǎn)/℃11～1213～14--45～-3865～88凝固點(diǎn)/℃-97.8-117.3--60～-56-1～3動(dòng)力粘度/mm2?s-10.6111.20.150.28～0.593.0～8.0汽化潛熱/kJ?kg-11.0880.854-0.31～0.340.25～0.3低熱值/MJ?kg-119.91626.77828.843.9～44.442.5～著火溫度/℃470434235350～468270～350火焰?zhèn)鞑ニ俣?m?s-10.523--0.38～0.58-理論空燃比/kg·kg-16.458.458.514.7～15.014.4～14.6十六烷值CN3～58＞555～2545～65辛烷值RON106～115110-80～9820表4-1幾種燃料的物理化學(xué)性質(zhì)比較日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì)在協(xié)助政府和能源行業(yè)也對(duì)汽車燃料進(jìn)行綜合性探討，如引進(jìn)CO2排放量少的清潔燃料等。清潔能源車在日本市場(chǎng)上的普及量的變化如下圖所示。4.2傳統(tǒng)石油燃料的改善4.2.1改善石油燃料的重要性在影響機(jī)動(dòng)車排放控制水平提高的諸多因素中，油品的質(zhì)量是重要的影響因素之一。如圖4-3所示，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，燃用不同燃油其排放結(jié)果不同。從圖中可以看出燃油的品質(zhì)越低，尾氣排放污染越嚴(yán)重。

圖4-3同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同燃油的排放為了提高了油品質(zhì)量在2005年我國(guó)制定了新的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)油品的質(zhì)量做了新的要求：1降低了硫含量硫含量從500ppm下降到350ppm，第Ⅳ階段可能下降到10ppm2提高了十六烷值十六烷值從（49-53）上升到（50-53）；3密度范圍要求更小從（820-860kg/m3)到（825-840kg/m3)4對(duì)多環(huán)芳香烴提出限制要求（3%-11%m/m）由于中國(guó)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)是等效采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，所以有關(guān)汽油品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)也將逐步向歐洲標(biāo)準(zhǔn)看齊。表4-2和表4-3分別為歐洲市售無鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)和柴油的主要技術(shù)指標(biāo)汽油標(biāo)準(zhǔn)1993(EN228-93)1998(EN228-98)2000(EN228-98)2005相應(yīng)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)歐洲1號(hào)歐洲2號(hào)歐洲3號(hào)歐洲4號(hào)硫含量①/%≤0.10.050.0150.005苯含量②/%≤5511芳烴含量/②%≤無規(guī)定無規(guī)定4235烯烴含量②/%≤無規(guī)定無規(guī)定1818氧含量①/%≤2.52.52.72.3鉛含量/（mg/L）≤1313