发动机排放污染物的影响因素
第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
2、大气压力的影响
❖ 当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度ρ
可表示为：
❖ ρ= 1.293
273p
kg/m3
(273+T)760
❖ 式中：p——大气压力，kPa；
T——温度，℃
❖ 结论：进气管压力降低时，空气密度下降，则空 燃比下降，导致CO排放量增大。
3、进气管真空度的影响
柴油机一氧化碳的生成机理
Φa =1.5～3，
CO排放量要比汽油机低得多。
Φa =1.2～1.3，
CO的排放量才大量增加。
由图可以看出 Φa =1.5～3， CO排放量要比汽油机 低得多。 Φa =1.2～1.3， CO的排放量才大量增 加。 小负荷时尽管Φa很大， CO排放量反而上升。
柴油机CO排放量xCO与 过量空气系数 Φa的关系
➢ CO、HC、NOX（NO、N2O、NO2等） ➢ CO2、CH4 ➢ PM ➢ SOX、醇类、醛类(RCHO)﹑3,4－苯并芘 ➢ 其他未知污染物，e.g. odor, et al.
二、内燃机排放的二次污染Secondary Pollution
➢ 光化学烟雾 photochemical smog ➢ 空气能见度 visibility ➢ 酸雨 acid rain ➢ 地表水酸化 water acidification
……
三、汽油车排放的来源（目前标准限制 的有害排放物）
四、评定标准：
❖ 排放物体积分数(％和ppm)和质量浓度(mg/m3) ❖ 质量排放量（g/h或g/㎏ ） ❖ 比排放量（ g/kw.h ） ❖ g/km ，g/test
2.1 一氧化碳(CO)
❖ 2.1.1 CO的生成机理 CO是碳氢化合物燃料在燃烧过程中生成的主
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。
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一、发动机污染物的形成
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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。
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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。
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汽车公害
(整理)发动机的排放特性.
第3章 发动机的排放特性本章主要内容：介绍了汽油机和柴油机的稳态和瞬态排放特性。
叙述了汽油机和柴油机稳态条件下转速和负荷对各排放污染物浓度的影响及其起动、加减速等瞬态工况下的各排放污染物浓度变化的趋势，并分析了其产生的原因。
发动机排放污染物的浓度是随发动机的工况(负荷与转速)变化的，各种排气污染物（CO 、HC 等）的排放量随发动机运转工况参数如转速n 、平均有效压力p me 等的变化规律，称为发动机的排放特性。
在环保法规日益严格的今天，对发动机的排放要求越来越高，掌握了发动机的排放特性，对于我们按照低排放要求正确使用发动机有着重要的指导意义。
根据发动机的排放特性，可以找出其运转时排放最严重的工况区，从而为低排放改造指出方向，以适应环保法规的要求。
3.1 发动机的稳态排放特性3.1.1 汽油机的稳态排放特性图3-1、图3-2和图3-3分别为一台比较有代表性的排量为2L 的4气门现代车用进气道电子喷射汽油机的CO 、HC 和NO X 稳态排放特性图。
各种排放均用比排放量（比排放量指每千瓦小时所排放出的污染物的质量）表示。
实际上，发动机有害排放物对大气污染的程度，不仅取决于其排放浓度x i (ppm)，而且还取决于其质量排放量G i （g/h ），二者之间的关系为：310-⨯=i i g i x V G ρ （3-1）式中： V g -排气容积流量(m 3/h)；ρi -污染物的密度(kg/m 3)。
图3-1 汽油机CO比排放特性图3-2 汽油机HC比排放特性图3-3 汽油机NOx比排放特性对于量调节的汽油机来说，其排气容积流量既与转速有关，也与负荷有关。
因此，其污染物排放量的变化规律是不同于污染物浓度的。
由图3-1可见，为了满足三效催化转化器高控制在1.0左右，效率工作的要求，现代车用汽油机在常用的部分负荷区将过量空气系数a所以CO的排放较低，而在负荷很小时，为了保证燃烧的稳定，混合气被适当的加浓，从而导致了CO的排放略有上升。
汽油机的有害排放物及其控制
四、点火系统
传统点火系统具有结构简单、工作可靠、 成本低等优点，基本能满足汽油机对点火系统 的要求，随着汽车工业的高速发展，要求汽车 发动机向高转速、高压缩比、大功率、低比油 耗和低排放污染发展，传统点火系统越来越不 适应新的要求，人们开始研制电子点火装置， 提高发动机的点火性能。近二十年来，各类电 子点火装置相继问世，而且种类繁多。
暖机期间要使可燃混合气、冷却液和 机油尽快热起来，例如，采用进气自动 加热系统，有助于改善暖机和寒冷天气 运转时的混合气形成条件。
二、怠速
车用汽油机在实际使用中怠速工况占 很大的比例，汽油机在怠速工况下由于 残余废气系数大，混合气不得不加浓， 结果导致CO和HC的排放很高，所以世界 各国的排放法规都是首先限制怠速排 放。
燃油蒸发控制
活性碳罐
§6 汽油机机内净化技术
汽车排气中的有害排放物的净化途径， 一般分为两大类：
机内净化：它是通过对发动机燃烧过程 的改善，防止或减少有害物在发动机燃 烧过程中的生成量，减少排气中的有害 物质；
机外净化：是用设置在发动机外部的装 置将发动机排出的废气进行净化处理， 在净化装置中减少在发动机中已经产生 的污染物.
燃烧室形状 压缩比 火花塞位置 活塞组设计 稀薄燃烧
§7 废气再循环（EGR）
废气再循环简称EGR，是目前用于降 低NOx排放的一种有效措施。它将发动机 排气的废气引入进气管与新鲜混合气混 合后送入汽缸燃烧，实现再循环。EGR系 统的作用是将部分废气引出排气系统， 将引出的废气再送入进气系统，并对送 入进气系统的废气进行最佳的控制与调 节等。
提高怠速转速，改善燃烧状态是改善 怠速排放的重要手段。
三、混合气形成和空燃比
空燃比控制精度决定了混合气形成质量 的好坏。
排气污染物nox不合格原因
排气污染物nox不合格原因
NOx（氮氧化物）是汽车排放的主要污染物之一，是汽车行驶过程中形成的有害气体。
NOx污染物的不合格原因主要有两种：行驶条件影响；汽油品质和技术系统存在缺陷。
第一条是行驶条件影响。
行驶条件影响主要是由于车内温度、油量、湿度、温度、排
气形成不合格排放氮氧化物。
这种不合格排放是出现在车辆发动机正常运行、行驶状态不
理想的汽车上。
当这些参数不能正常调节时，发动机的行驶压力和能量利用率会降低，从
而出现NOx排放不合格的情况。
第二条是汽油品质和技术系统存在缺陷。
汽油的品质会影响发动机的行驶状态和燃烧
效果，而能量利用率又会直接影响到发动机排放物中NOx的排放量，因此，汽油品质、技
术系统存在缺陷也会引起NOx排放不合格。
除上述原因外，车辆长期抑制排放，燃油质量差以及合成润滑油使用等也会引起NOx
排放不合格。
总之，汽车排放NOx污染物不合格的原因是复杂的，因此，在使用汽车的过
程中，应该注意维护和保养，保证发动机的正常运行，提高能量利用率，减少汽油的耗损，以减少有害气体排放，保护环境。
碳氢化合物HC
当达到某一限值，气 缸内出现概率越来越大的 缺火循环。 由于燃料未经燃烧就 排出排气管，HC排放急 剧增加，这时的对应燃烧 稀限。
断增加。
1、冷激效应
壁面淬熄
在燃烧过程中，燃气温度高达 2000ºC以上的燃烧室内有各种
很狭窄的缝隙，如活塞组与气缸壁 之间的间隙、火花塞中心电极与绝
在燃烧过程中，油膜中的HC开 在进气过程中，气缸壁面和 活塞顶面上的润滑油膜溶解和吸
始向已燃气解吸。
一部分解吸的燃油蒸汽与高温 的燃烧产物混合并被氧化，其余部
收了进入气缸的可燃混合气中的
碳氢化合物蒸汽。
分与较低温度的燃气混合未被氧化。
吸附 解吸
由润滑油膜吸附和解吸机理产生的未燃HC排放占其总量的25%左右。
0.63×10-6～1.04×10-6。
因此提高冷却介质温度有利于减弱壁面激冷效应，降低
HC排放。
6、燃烧室面容比的影响
燃烧室面容比大，单位容积的激冷面积也随 之增大，激冷层中的未燃烃总量必然也增大。
因此，小面容比燃烧室有利于降低汽油机HC的排放。
2.2.3 影响柴油机碳氢化合物生成的因素
01
压力室容积的影响
• 排气温度低，使壁面温度 降低，激冷效应增加，HC 排放增多。
3、点火定时的影响
减少点火提
前角，燃烧推迟，
排气温度升高， 促进了未燃烧HC 的后期氧化。
同时，也减
少了激冷壁面面
积，HC排放下降。
4、负荷的影响
• 在发动机冷起动时，由于温度低，汽油挥发率低，必须加浓
混合气使起动迅速可靠，此时，HC排放量必然较多。
• 在怠速和小负荷运行时，节气门几乎关闭和小开度位臵，残余废气相对
较多，同时，由于燃烧室温度低，壁面激冷效应增加，HC排放增多。
航空发动机的排放与环境影响分析
航空发动机的排放与环境影响分析航空业的快速发展给全球经济和交流带来了巨大的便利，但与此同时也产生了大量的环境问题。
航空发动机所排放的废气对大气环境和气候变化产生了严重的影响。
本文将对航空发动机的排放及其对环境的影响进行深入分析。
一、航空发动机的排放航空发动机排放主要包括废气和颗粒物两个部分。
废气成分主要包括氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）和挥发性有机物（VOCs）等。
颗粒物则是由燃烧过程中形成的固体颗粒及其气态和液态前体组成。
1. 氮氧化物（NOx）排放氮氧化物是航空发动机排放的主要污染物之一。
它们的产生主要源于航空燃料中的氮和大气氧气相互反应。
氮氧化物的排放会导致大气中臭氧和细颗粒物的生成，对空气质量和气候变化都产生重要影响。
2. 二氧化硫（SO2）排放航空燃料中的硫含量低于汽车燃料，因此航空发动机排放的二氧化硫较少。
然而，在航空公司使用液态燃料（例如航空汽油）时，仍然可能排放少量的二氧化硫，它对大气酸化和颗粒物的形成具有一定影响。
3. 一氧化碳（CO）排放一氧化碳是航空发动机燃烧过程中产生的主要废气之一。
尽管一氧化碳的排放量较少，但它是一种无色、无味且有毒的气体，对人体健康和生态环境产生潜在危害。
4. 挥发性有机物（VOCs）排放挥发性有机物是指随燃料挥发而产生的碳化合物。
它们在航空发动机燃烧过程中会发生光化学反应，生成臭氧和对流层二次有机气溶胶。
这些物质对大气环境和人类健康造成潜在威胁。
二、航空发动机排放对环境的影响航空发动机排放对环境的影响主要体现在对大气环境和气候变化的影响两个方面。
1. 大气环境影响航空发动机排放的废气成分包括氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和挥发性有机物等。
这些废气成分会导致大气中臭氧浓度增加、酸雨生成、颗粒物增多等问题。
臭氧对人体健康和植物生长都有一定的影响，酸雨则会对水源和土壤质量产生损害，颗粒物的增加也会降低空气质量并导致能见度下降。
2. 气候变化影响航空发动机排放的氮氧化物和挥发性有机物等污染物在大气中会形成臭氧和其他温室气体，从而对气候变化产生重要影响。
(环境管理)发动机排放污染物的影响因素
发动机排放污染物的生成机理和影响因素主要内容：介绍了汽车尾气中的主要污染物CO、HC、NO X和微粒的生成机理及其影响因素。
1 一氧化碳1.1 汽车尾气中CO的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。
影响一氧化碳生成的因素理论上当α在14.7以上时，排气中不存在CO，而只生成CO2。
实际上由于燃油和空气混合不均匀，在排气中还含有少量CO。
即使混合气混合的很均匀，由于燃烧后的温度很高，已经生成的CO2也会由于一小部分分解成CO和O2，H2O也会部分分解成O2和H2，生成的H2也会使CO2还原成CO，所以，排气中总会有少量CO存在。
可见，凡是影响空燃比的因素，即为影响CO生成的因素。
1. 进气温度的影响一般情况下，冬天气温可达零下20℃以下，夏天在30℃以上，爬坡时发动机罩内进气温度超过80℃。
随着环境温度的上升，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混合气的空燃比α随吸入空气温度的上升而变浓，排出的CO将增加。
因此，冬天和夏天发动机排放情况有很大的不同。
图2-3为一定运转条件下，进气温度与空燃比的关系，大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致。
进气温度/℃海拔高度/m 怠速转速/(r/min)图2-3 进气温度与空燃比的关系图2-4 海拔高度与大气压力的关系图2-5 怠速转速对CO和HC排放的影响V/(km/h)图2-6 某汽油机等速工况排气成分实测结果2. 大气压力的影响大气压力P 随海拔高度而变化，由经验公式()5.256010.02257 kPa P P h =- (2-4)式中：h 一海拔高度，km 。
当海平面0P =100kPa 时，可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线，如图2-4所示。
当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度ρ可用下式表示：()32731.293 kg/m 273760P T ρ=+ （2-5） 式中：T －温度，℃。
可以认为空气密度ρ和大气压力P 成正比，从简单化油器理论可知，空燃比和空气密度的平方根成正比，所以进气管压力降低时，空气密度下降，则空燃比下降，CO 排放量将增大。
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发动机排放污染物的影响因素
发动机排放的污染物是指在发动机的一系列运转过程中，由于燃油的燃烧、机械磨损、排气系统的排放等因素产生的有害物质，如二氧化碳、氧化氮、碳氢化合物、颗粒物等。
排放的污染物对环境和人类健康造成了严重的影响，因此，必须加强对发动机排放污染物的控制和监管。
本文将重点讨论影响发动机排放污染物的因素。
1. 燃油的质量
燃油的化学成分和物理性质质量的高低对发动机的燃烧过程有很大的影响。
对于低品质燃油，它的含硫量较高，会导致燃烧过程中生成的二氧化硫、硫酸盐等有害物质，大大增加了排放的污染物。
此外，燃油中杂质和残留物质也会影响燃烧效率，使发动机的排放指标变差。
2. 发动机的设计和技术
发动机的设计和技术水平是直接影响排放的因素。
高效发动机设计可以减少污染物的排放。
发动机采用的气缸数、气门控制方式、燃烧室结构、点火系统、燃油系统、排气系统等因素都会影响发动机的性能和排放。
例如，采用氧化催化剂可以有效减少氮氧化物和一氧化碳的排放。
3. 操作和驾驶习惯
操作和驾驶习惯也会影响发动机的排放，尤其是在行驶过程中。
例如，驾驶员超速、急加速、急刹车，会导致发动机负荷增大，燃烧不完全，产生更多的排放。
因此，良好的驾驶习惯可以减少发动机负荷，减少排放。
4. 空气温度和湿度
空气温度和湿度是影响发动机燃烧和排放的重要因素。
在冬季和低温条件下，发动机冷启动时燃烧不完全，会产生更多的一氧化碳和氮氧化物等有害物质。
此外，在潮湿的环境中，会使燃油的燃烧效率下降，导致排放污染物增加。
5. 维修和保养情况
及时的维修和保养对保持发动机的正常运转状态有着至关重要的作用。
如果发动机中的零部件损坏或失效，将会导致燃油燃烧不完全，产生更多的污染物。
因此，定期检查和维修发动机和排气系统可以提高发动机的性能和减少排放。
综上所述，发动机排放污染物的影响因素是多方面的。
只有我们从源头控制污染，改变消费者和驾驶员的行为习惯，优化汽车设计和技术水平，加强对燃油质量的监管和调控，才能真正减少有害气体的排放，达到保护环境和人类健康的目的。