汽车发动机排放污染物的生成机理、影响因素及危害
第4章车用柴油机排放污染物的生成机理及影响因素
大缸径柴油机多采用开式燃烧室。
受光线的反射呈现不同的颜色。
白烟是由 0.6 ～ 1 微米的颗粒构成，而蓝烟是由
0.6微米以下的颗粒构成。 暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为
无色。
柴油机混合气的形成
柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一 是燃烧室的结构 , 二是燃料的喷雾，三是缸内适 当的空气运动。
混合气形成特点: 1、缸内形成 2、时间极短 3、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合 保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度 （汽油机是提高火焰传播速度）
• • •
排污低（最高燃烧温度低） 变工况适应性好，对转速不敏感（转速变化，涡流的流动特性基
本不变）
面容比大，经济性较差，启动性差（传热和流动损失大，装电热塞）
2）预燃室式燃烧室 混合气形成：空间雾化混合 为主。一般采用轴针式喷油器。
主要特点：
• 喷雾质量要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃
5、分开式燃烧室
1）涡流室式燃烧室
混合气形成：空间雾化混合为主。 一般采用轴针式喷油器。 主要特点：
• • 喷雾质量要求不高(利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低) ΔP/ΔΦ较小，工作柔和，噪音低（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃
烧活塞已下行）
•
•
空气利用率高，α值可较小（1.2~.13）
高速性能好。（涡流随转速升高而加强）
第3章车用汽油机排放污染物的生成机理及影响因素
缸内温度、压力升高
非爆燃性表面点火大体是发动机长时间高负 荷运转引起的
2、爆燃性表面点火（激爆）
热面点火后火焰以爆燃速度传播。由燃烧室沉 积物引起的。 发动机低速、低负荷运转时，燃烧室表面极易 形成导热性很差的沉积物。 沉积物被高温火焰包围，急剧氧化而白炽化， 将混合气点燃。 压力升高率高5倍，最高压力高150%
⑴早燃的危害 压缩负功↑，
缸内温度↑，
与缸壁接触面积↑,
→散热量↑,
有效功率↓。 另外高温、高压加重 了活塞连杆组的机 械负荷、热负荷,使 用寿命↓。
早燃时的示功图
⑵ 与爆燃的区别
①沉闷的“敲缸声”。
②被炽热表面点燃，无压力波产生，而爆燃时 为自燃，有压力波产生。 另外:
爆燃
缸内炽热表面产生
早燃
由于缸内局部的高温、高压，造成下述后果。
重载爬坡、急加速时易爆震，换低挡以提高 发动机转速可消除爆震)
（三）危害
1、机件过载
冲击负荷大，机件的机械负荷增加，使机件变形损坏。噪声增大。
2、机件烧损
3、润滑变差 4、积碳增多
汽油机燃烧终了温度为2000~2500℃，由于冷却水和气体附面 层的作用，活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200~300 ℃。 使活塞头和气门等烧损，同时会引起发动机过热。
影响热面点火的因素及预防措施：
凡是能使缸内的T、P降低的因素，都可预防热面点火
①选用低沸点汽油和含胶质少的机油。 ②在燃料中加抑制热面点火的添加剂。 ③适当降低压缩比。 ④选用合格的火花塞、排气门。 小结： 爆燃 表面点火 末端混合气自燃 炽热表面点燃 火花塞跳火之后 火花塞跳火之前、后 有压力冲击波 无压力冲击波 敲击声较清脆 敲击声较沉闷 二者又相互联系，相互促进。
汽车排放污染物的生成机理和影响因素2
汽车排放污染物的生成机理和影响因素摘要:汽车保有量的增长直接导致了石油燃料的大量消耗,并由此产生了大量的有害排放物,尤其在一些大中城市汽车排气造成的环境污染问题日趋严重。
目前,大气污染已逐渐成为世界性的问题,应当引起足够重视。
分析汽车排放污染物的生成机理和影响因素,提出控制的方法。
关键词：污染物生成机理影响因素前言随着汽车的普及,汽车的排气污染问题已日益严重,它破坏了地球生态平衡环境及温室效应等。
在各大城市的市区,汽车排出的污染物CO、H C占总量的6()%一70%,N o x占30%左右。
为了降低汽油机的排污和燃油消耗量,我们必须了解汽车的排放污染物的形成因素,这样才能准确采取措施、或者引进先进技术来减少、治理汽车的尾气排放物。
1.污染物的生成机理1）一氧化碳（CO）的形成机理：CO是燃料不完全燃烧的产物，主要受混合气浓度的影响。
当发动机过量空气系数小于1时，混合气中氧气不足，燃料不能充分燃烧而形成。
混合气浓度越大，排气中的CO含量越高。
当降低混合气浓度时，排放的CO明显减少。
在稀混合气下CO产生的平衡过程为：CO2+H2O→CO+H2+O2在浓混合气下的平衡过程为：CO2+H2→H2O+CO2）碳氢化合物（HC）的形成机理：碳氢化合物中含有多种成份，生成原因复杂，但主要是未燃和燃烧不充分的燃料。
燃料在燃烧室中燃烧时，火焰在离壁面0.15～0.37mm处迅速熄灭，导致这一薄层内残留下未反应和反应不充分的混合气，这一现象被称为壁面激冷效应，碳氢化合物就是在这厚度仅为几十微米的激冷层内被保存下来；发动机燃烧室中各种很狭窄的缝隙也留有未燃或未完全燃烧的气体，储存着大量的碳氢化合物；另外混合气不均匀、过浓、过稀、点火系统不良、转速低等情况也会造成部分燃料燃烧不充分，使排出的碳氢化合物增加。
3）氮氧化合物（NOX）的形成机理：汽车燃烧过程中主要形成NO和少量的NO2。
NO的形成主要受三个因素的影响，温度、氧的浓度和滞留时间。
汽车排放污染物的生成机理和影响因素
汽车排放污染物的生成机理和影响因素班级：汽服1101姓名：袁嘉俊学号：1101507115摘要：为了解决日益严重的城市空气污染问题，实现可持续发展，发展新能源汽车和低排放汽车已成为汽车工业的发展方向之一。
分析了汽车发动机排放污染物的产生机理及影响因素。
在其他条件一定且一个或多个参数发生变化的情况下，定性分析主要车辆排放污染物C0、HC、no等的变化趋势，以制定有效的车辆排放控制措施，从而减少车辆排放，净化城市大气环境。
关键词：排放污染物形成机理及影响因素1。
介绍随着居民收人的提高，汽车价格的下降和消费环境的改善，中国汽车市场的规模将持续扩大增长；同时随着汽车保有量的持续增长，我国汽车排放污染物总量也将持续攀升。
汽车排放污染已经成为我国城市大气的主要污染源。
因此控制汽车污染的排放关系到人类社会的可持续发展，和人民生活的质量。
2、汽车排放污染物成分主要污染物Co、HC、NOx和颗粒物的形成机理及影响因素。
2.1车辆排放污染物的形成机理2.1.1一氧化碳的形成机理汽车尾气中co的产生是燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。
燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在co。
但当氧气量不足时，就会有部分燃料不能完全燃烧，而生成co。
1）汽油机一氧化碳的生成机理φa<1时，不完全燃烧是由缺氧引起的，CO的排放量随时间的增加而增加φa随时间的减少而增加。
φa>1点钟时，CO的排放量非常小。
φa=1.0～1.1时，co的排放量变化较复杂。
2）柴油机一氧化碳的生成机理φA=1.5~3，CO排放远低于汽油机。
φ当a=1.2~1.3时，CO的排放量显著增加。
影响一氧化碳生成的因素：1.进气温度的影响2.大气压力的影响3.进气管真空度的影响4.怠速转速的影响5.发动机工况的影响2.1.2碳氢化合物的生成机理1）车用汽油机未燃HC的形成机理车用发动机的碳氢排放物中有完全未燃烧的燃料，但更多的是燃料的不完全燃烧产物，还有小部分由润滑油不完全燃烧而生成。
发动机原理排气污染与控制
发动机原理简介
发动机是车辆的心脏，通过内燃作用将燃料转化为动力。
排气污染的主要来源
尾气排放
燃烧过程中产生的污染物质排放到空气中。
颗粒物排放
燃料燃烧产生的颗粒物排放到大气中。
机油燃烧
机油泄漏或老化后燃烧，产生有害物质。
废气回收系统失效
废气回收系统无法有效控制排放。
发动机原理排气污染与控 制
驾驶车辆时，我们经常忽略了排气污染对环境和健康的影响。了解发动机原 理及排气污染的主要来源和控制技术，可以帮助我们更好地保护环境。
排气污染的影响
1 空气质量下降
排气中的污染物质会导致空气污染，影响人们的健康。
2 气候变化加剧
排放的温室气体会加速气候变化，造成全球变暖。
3 环境生态失衡
发动机排气污染控制技术
1
三元催化转化器
将有害气体转化为无害气体。
2
汽油直喷技术
燃料喷射技术的改进降低了排放。
3
柴油颗粒过滤器
过滤掉颗粒物质，减少大气污染。
调整燃烧过程以降低排气污染
• 优化燃烧室设计，提高燃烧效率。 • 改善点火系统，减少尾气排放。 • 应用先进的喷油系统，降低燃料消耗和排放。
排气净化技术
SCR技术
选择性催化还原技术，有效净化 尾气。
颗粒捕集器
捕集和过滤发动机排放的颗粒物 质。
废气再循环
将部分废气重新引入燃烧室减少 排放。
发动机控制系统对排气污染控制的作 用
传感器
监测排气中的污染物质含量。
计算机控制单元
根据传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器数据调整燃料喷射和点火时机。
废气处理系统
控制废气处理设备的工作效果。
(完整word版)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要素主要内容：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要素。
1一氧化碳1.1 汽车尾气中CO的产生是因为燃油在气缸中焚烧不充足所致，是氧气不足而生成的中间产物。
影响一氧化碳生成的要素理论受骗在 14.7 以上时，排气中不存在 CO，而只生成 CO2。
实质上因为燃油和空气混淆不均匀，在排气中还含有少许 CO。
即便混淆气混淆的很均匀，因为焚烧后的温度很高，已经生成的 CO2也会因为一小部分分解成CO 和 O2， H 2O 也会部分分解成 O2和 H 2，生成的 H2也会使 CO2复原成 CO，所以，排气中总会有少许CO 存在。
可见，凡是影响空燃比的要素，即为影响 CO 生成的要素。
1.进气温度的影响一般状况下，冬季气温可达零下20℃以下，夏季在30℃以上，爬坡时发动机罩内进气温度超出80℃。
跟着环境温度的上涨，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混淆气的空燃比随吸入空气温度的上涨而变浓，排出的CO将增添。
所以，冬季和夏天发动机排放状况有很大的不一样。
图2-3 为必定运行条件下，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 2-4 海拔高度与大气压力的关系图 2-5 怠速转速对图2-3进气温度与空燃比的关系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P P0(2-4)kPa式中：h一海拔高度， km。
当海平面P0=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。
当忽视空气中饱和水蒸气压时，空气密度可用下式表示：273P kg/m 3 （ 2-5）273 T 760式中： T －温度，℃。
能够以为空气密度和大气压力 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，空气密度降落，则空燃比降落，CO 排放量将增大。
发动机排放污染物的形成共40页
燃烧室内缝隙的组成
活塞顶还岸缝隙中烃的排除过程
三、柴油机未燃HC的生成机理
CI Engine HC Emission
1.未燃HC排放的来源
1）完全由缸内燃烧过程 产生。
2）没有曲轴箱间也短，故其HC排放量比 汽油机少。
2.生成机理和影响因素
1、汽油机一氧化碳的生成机理
汽油机CO排放量与过量空气系数α的关系
由图可以看出： Φa <1时 ，因缺氧引起不完全燃烧，CO的排放量随Φa 的减小而增加。 Φa >1时 ，CO的排放量都很小。 Φa =1.0～1.1时，CO的排放量变化较复杂。
2、柴油机一氧化碳的生成机理
柴油机CO排放量xCO与 过量空气系数Φa的关系
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排放分析
柴油机CO排放特点
1. 柴油机的CO排放总体比较低。 2. 燃烧接近或超过冒烟极限后，由于燃烧过程局部
混合气过浓，缺氧造成CO排放迅速增加。 3. 柴油机小负荷时，稀混合气区体积增加，燃气温
Oil Film Absorption and Desorption 3）燃烧室表面沉积物
Deposit Absorption and Desorption 4）壁面淬熄 Wall Quenching 5）大容积熄火 Bulk Gas Incomplete Combustion
汽油机未燃HC的生成机理
• 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
汽车排气污染物的形成及影响因素(教案)
第五章 汽车公害第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素一、发动机排气污染物的形成汽车排出的污染物质主要指发动机排气管排出的废气和其他部位漏出的燃料蒸气以及从曲轴箱窜出的气体，其中大部分是由排气管排出的。
这些有害物质的排出量取决于燃烧前混合气的形成条件，燃烧室的燃烧条件和排气系统的反应条件。
排气中的CO 、HC 和NO x 的生成条件各不相同，CO 和HC 是燃料不完全燃烧的产物，而NO x 则在燃烧温度高且氧气充足的条件下形成较多。
1．一氧化碳（CO ）的形成CO 是碳氢燃料在燃烧过程中的中间产物。
对于汽油机来说，如果空气量充分（过量空气系数1≥α），理论上不会产生CO 。
在汽油机实际工作过程中，汽油机排气中都存在0.01~0.5%的CO 。
其原因是，在汽油机燃烧室内的局部区域存在混合气过浓区；部分未燃HC 在排气过程中发生不完全燃烧；此外，气温低或者滞留时间短暂等，燃烧不能完全进行，也会产生CO 。
若燃烧后的温度很高，也会使在正常燃烧情况下形成的CO 2分解成CO 和O 2。
2．碳氢化合物（HC ）的形成HC 是未燃燃料、未完全燃烧的中间产物和部分被分解的产物的混合物。
不论在任何工况下运转，发动机排气中总含有一定量的HC 。
并且，汽油机的HC 排放量远大于柴油机。
汽油机向大气排出的HC 中，由排气尾管排出的燃料不完全燃烧的产物占大多数（55~65%)，从曲轴箱通风口逸出的量占20~25%，由燃油供给系和油箱蒸发的量占15~20%。
发动机工作过程中，燃料不完全燃烧与着火前的混合气形成条件、燃烧室内的燃烧条件、膨胀行程的温度条件及排气系统的化学反应条件均有密切的关系。
一切妨碍燃料燃烧的因素都是HC 形成的原因。
发动机燃用的混合气过浓、过稀或雾化不良，点火能量不足或点火过迟，火焰难以传播到的低温缸壁的激冷作用，都是影响HC 形成的重要因素。
发动机气缸内的混合气通过火焰传播而燃烧，但是紧靠缸壁的气体层（0.05~0.5mm ），因低温缸壁的冷却作用，温度低而不能燃烧。
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汽车排放物CO、HC、NOx、PM的
生成、影响因素及危害
随着我国汽车工业的发展，车辆越来越多，车辆向大气排放的污染物也越来越多。
汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC、NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。
它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。
这些有害气体在强烈阳光照射下发生光化学反应，产生大量的光化学烟雾，严重的威胁着人类的人生健康和生态环境。
一、生成：
这些有害气体产生的原因各异。
CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。
HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。
NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。
PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。
因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。
二、影响因素:
汽车废气中CO、HC和NOx三种有害气体的影响因素比较多，主要为可燃混合气的空燃比，点火提前角、发动机的负荷和转速以及发动机的内部结构等。
1、可燃混合气空燃比（即混合气成分）的影响
在理论空燃比附近，CO曲线有一个拐点，当A／F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO生成物便急剧增加；当MF增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧．使CO生成量减少，而且比较稳定。
HC曲线在ME为17一18附近有一个拐点，此时废气中的HC含量最低。
除此之外．HC的生成量都有所增加。
其原因是当MF少于17时．混合气过浓，燃烧不彻底．当A／F大于18时，混合气过稀，燃烧速度缓慢同样会出现燃烧不彻底现象，HC都会增加。
NO曲线在A／F为15—16附近有—个波峰，此时生成的NO量最多，除此之外，过浓或过稀的空燃比都会降低燃烧速度和燃烧温度，使NO的生成量都有所下降。
2、点火提前角的影响
点火提前角对CO的生成量影响不大。
但对HC和NOx的影响较大。
由图2和图3可看出。
随着点火提前角的增大，HC和NOx生成物都会急剧增加．其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关，当点火提前角增大到一定值后，由于燃烧时间过短，HC和NOx生成置便有所下降。
当然．正确的调整点火正时是非常必要的，过迟的点火提前角会使发动机动力下降、油耗增大、工作不稳。
3、发动机转速和负荷（即工况）的影响
由于NOx是高温燃烧时的生成物，当发动机的转速和负荷提高时，使气缸的燃烧温度升高．NOx生成量随之增大，CO和HC的生成量稍有增加。
但影响较小。
碳微粒的影响因素主要有空燃比、发动机的温度、转速和负荷以及燃烧室的形状．燃油的雾化情况等。
空燃比过浓，温度过低，均不利于燃油的雾化和燃烧，使碳微粒生成量增加；发动机转速和负荷增大．使燃烧温度提高。
有利于完全燃烧。
使碳微粒的生成量减少。
SO和Pb微粒的生成主要与燃油中的含硫量和铅化合物的加入量有关。
因此，往往对燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用无铅汽油。
三、危害：
汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。
一氧化碳(CO)--与人体血液中的血红索有很强的亲和力．使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。
当环境中C0的浓度超过100 ppm时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。
氮氧化物中，一氧化氮(N0)与人体血液中血红素的亲和力比C0还强，两者结合后会产生与CO相似的症状．一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
碳氢化合物(Hc)为燃油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。
HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应．形成以臭氧和以醛类为主的光化学烟雾。
当达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用．严生的会导致中毒死亡。
二氧化硫(s02)为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入后。
即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。
该物质还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。
故此，应尽量减少燃油中的含硫量。
碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物，由于其粒径极小．约为0．01—0．2um，能长期悬浮于空气中．易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，极具致癌作用。
四、汽车废气的控制：
早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机．使废气中的有害气体大为减少．动力性和燃料经济性均有所提高．再加上其他多种措施的综合应用。
使汽油车的废气污染得到了有效的控制。
目前，国外对于废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。
(1)废气再循环。
已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。
废气再循环就是根据发动机的不同工况。
将废气中的一部分(3％一15％)引人燃烧室，用以降低气缸的燃烧和温度速度。
从而进一步减少NOz的排放量。
(2)二次空气供给。
二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和EIC在热反应器内继续燃烧(生成H20和C02)，从而进一步减少了CO和HC的排放量。
(3)低硫份柴油。
硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的S02。
降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务。
（4)富氧燃料和燃油添加剂。
甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值。
是良好的抗爆剂。
汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能。
可明显地减少CO和HC的生成。