发动机主要有害排放物及其控制
汽车发动机的燃烧特性与排放控制方法
汽车发动机的燃烧特性与排放控制方法汽车作为现代社会不可或缺的交通工具，其发动机的性能和排放对环境和人类健康有着重要影响。
了解汽车发动机的燃烧特性以及掌握有效的排放控制方法，对于提高发动机的效率、减少环境污染具有重要意义。
汽车发动机的燃烧特性主要包括燃烧过程、燃烧速度和燃烧温度等方面。
燃烧过程可以分为三个阶段：着火延迟期、快速燃烧期和后燃期。
着火延迟期是指燃料从开始喷射到开始燃烧的时间间隔，这个阶段的长短会影响燃烧的稳定性和发动机的性能。
快速燃烧期是燃料燃烧的主要阶段，燃烧速度快，释放的能量多。
后燃期则是燃烧的末期，此时燃烧速度较慢，释放的能量相对较少。
燃烧速度取决于燃料的性质、混合气的浓度和温度、气缸内的压力等因素。
一般来说，混合气浓度适中、温度较高、压力较大时，燃烧速度会加快。
燃烧温度对发动机的性能和排放有着重要影响。
温度过高会导致氮氧化物（NOx）的生成增加，而温度过低则会使燃烧不完全，产生一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）等污染物。
汽车发动机的排放物主要包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等。
这些排放物对环境和人体健康都有很大的危害。
CO 是一种无色无味的有毒气体，它会与人体血液中的血红蛋白结合，降低血液的输氧能力，导致缺氧。
HC 包括多种有机化合物，它们不仅会对环境造成污染，还可能对人体的呼吸系统和神经系统产生损害。
NOx 是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质之一。
PM 则会对人体的肺部造成损害，引发呼吸道疾病。
为了控制汽车发动机的排放，采取了多种方法。
首先是优化发动机的燃烧过程。
通过改进进气系统、喷油系统和点火系统等，使混合气的形成和燃烧更加均匀和充分，从而减少污染物的生成。
例如，采用电子控制燃油喷射技术可以精确控制燃油的喷射量和喷射时间，提高燃油的利用率，降低排放。
其次是使用尾气净化装置。
常见的尾气净化装置有三元催化转化器、颗粒物捕集器等。
三元催化转化器可以将 CO、HC 和 NOx 转化为无害的二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）和氮气（N₂）。
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。
发动机原理之有害排放物的生成与控制
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
6.硫氧化物（SO x） ●成分：内燃机排放的硫氧化物主要是SO 2,也有少量的SO3，总称 SOx。 ●危害：Sox直接对人体有毒害作用，排放到大气中的Sox出了是形 成酸雨的主要成分外，还会有50%变成硫酸盐，形成二次微粒。
9.1有害排放物的生成机理
发动机原理之有害排放物的 生成与控制
9.7非排放污 染物控制技术
9.6柴油机排 放后处理技术
9.1有害排放物的 生成机理
有害排放 物的生成 与平控制
9.2排放法规及 测试法
9.3汽油机的 机内净化技术
9.5汽油机排 放后处理技术
9.4柴油机的 机内净化技术
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
1.一氧化碳（CO） ●成分：CO是一种无色、无臭、窒息性很强的气体。 ●危害：CO与血液中作为输氧载体的血红素蛋白（Hb）的亲和力比 O2 高200~300倍很容易结合成碳氧血红丝蛋白（CO-Hb），使血液的输 氧能力大大降低，导致心脏、大脑等重要器官严重缺氧。轻度CO中毒 时，会出现头晕、头痛、呼吸障碍等症状，中枢神经系统将受到损害 ；严重CO中毒时，会出现恶心、心痛、昏迷等症状、甚至死亡。大气 中的CO浓度超过0.3%时，30min之内可致人死亡。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1）柴油机微粒的基本特征
①微粒的构成及主要成分 柴油机微粒主要由三部分构成，即 （干）碳烟、可溶性有机物和硫酸 盐。
②PM的粒径和排放数量 20世纪80年代前的车用柴油机微 粒粒径在1~10μm范围内，后来随 高压喷射技术的采用和汽油混合过 程的改善，粒径已基本在1μm以 下。
发动机有害排放物的控制(PPT 37张)
哈尔滨工业大学（威海）
第7页
2019/2/28
二、恒温进气空气滤清器
恒温进气空气滤清器也称进气温度自动调节式空气滤清器。它 是在普通空气滤清器上增设一套空气加热与控制系统构成的(图61)。气道燃油喷射式发动机不采用恒温进气空气滤清器。恒温进气 空气滤清器多用于化油器式或节气门汽油喷射式发动机上。恒温 进气空气滤清器的功用就是当发动机冷起动之后，向发动机供给 热空气。在这种情况下，即使化油器供给稀混合气，热空气也能 促使燃油充分汽化和燃烧，从而既减少了CO和HC的排放，又改 善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气空气 滤清器向发动机供给环境温度的空气。因此，这种空气滤清器是 一种排气的净化装置。
哈尔滨工业大学（威海）
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2019/2/28
一种由电脑控制的排气再循环系统如图6-7 所示。排气再循环阀(EGR 阀)8用来控制再循环的废气量。进气管真空度经电磁阀6和真空调节 阀7作用到EGR阀 8的真空膜片室12，吸引膜片13向上并带动锥形阀14 升起，这时发动机排出的废气由排气支管经锥形阀进入进气支管。作 用在膜片上的真空度越大，锥形阀的开度就越大，再循环的废气量也 越多。如果没有真空度传送到真空膜片室，弹簧11推压膜片向下，使 锥形阀关闭，这时废气不能进行再循环。真空调节阀的作用是根据进 气管真空度的变化或节气门开度的大小调节通往EGR阀的真空度，使 再循环的废气量随节气门开度或发动机负荷的增大而增加。电磁阀由 电脑3控制。电脑根据空气流量计2，节气门位置传感器1，冷却越温 度传感器4和发动机转速传感器5等输入的信号，使电磁阀通电或断电。 当发动机冷却温度低于50℃时，或发动机在怠速工作时，或发动机转 速超过预定值时，电脑使电磁阀断电，电磁阀中的可动铁心隔断真空 传送通道，同时空气经电磁阀进入真空调节阀，使锥形阀14关闭，不 进行排气再循环。
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。
浅谈发动机多余物控制
浅谈发动机多余物控制
发动机多余物控制（Emission Control）是为了减少发动机排放有害物质并保护环境而进行的一系列措施。
首先，多余物是指发动机排放的各种气体、液体、固体等物质，其中十分危害环境和人体健康的有害物质主要包括氮氧化物（NOX）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）和一氧化碳（CO）等。
多余物控制技术主要包括以下几种：
1.氧传感器：控制发动机的燃油供应，确保燃烧反应正常进行，减少排放有害物质。
2.三元催化器：利用催化剂将产生的CO、HC和NOX转化为无害的CO2、H2O和N2等物质。
3.废气再循环系统（EGR）：将一部分废气排放物回流到发动机中燃烧，降低发动机进气压力和温度，减少NOX的生成。
4.颗粒捕集器：利用滤网捕集排放中的颗粒物，对于高压共轨柴油发动机，使用颗粒捕集器达到国V以上排放标准。
5.排气后处理技术：包括SCR尿素催化还原技术等。
以上多余物控制技术可使车辆排放有害物质大幅降低，提高环保性能，延长发动机寿命，但也有一些负面影响，比如增加发动机排放管路和废气处理系统的复杂度，对发动机性能产生一定的限制和损失，增加维修和保养成本等。
因此，在发动机多余物控制的应用中，需要综合考虑环保性能、燃油效率、成本和可靠性等因素，选择合适的控制技术和应用方案，使发动机具有更好的经济性和环保性能。
沼气发动机的废气处理和排放控制技术
沼气发动机的废气处理和排放控制技术随着全球对环境保护意识的不断增强，利用可再生能源来减少对化石燃料的依赖变得愈发重要。
沼气是一种可再生能源，由有机废物如农业和生活污水、农业废弃物和食品废弃物等产生。
通过将沼气直接燃烧于沼气发动机中，可以将其转化为实用的能源，同时减少温室气体和污染物的排放。
然而，沼气发动机的废气也需要进行处理和排放控制，以确保废气排放符合环境法规和标准。
沼气发动机产生的主要废气包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和少量的硫化氢（H2S）、氨（NH3）等。
其中，二氧化碳是一种无害气体，但其排放量仍然需要控制，以防止大量二氧化碳的释放对环境造成潜在影响。
甲烷是一种温室气体，其对全球变暖的贡献约为二氧化碳的25倍，因此，降低甲烷排放对减缓气候变化至关重要。
硫化氢和氨是有害气体，它们具有刺激性气味，能够对环境和人类健康造成危害。
为了处理和控制沼气发动机的废气排放，可以采用以下技术：1. 催化转化技术：催化转化技术是判断沼气中甲烷排放是否符合国家标准的关键指标。
通过在沼气发动机的排气系统中设置催化剂，可以将甲烷氧化为二氧化碳和水。
催化剂通常采用贵金属如铑、铑铂等，这些催化剂能够在较低温度下有效催化甲烷的氧化反应，从而降低温室气体的排放。
2. 活性炭吸附技术：活性炭是一种具有巨大比表面积和吸附能力的材料。
在沼气发动机的废气处理中，可以使用活性炭吸附装置来去除废气中的硫化氢和氨气体。
活性炭能够吸附这些有害气体，并在一定时间后达到饱和。
通过周期性更换饱和的活性炭，可以确保废气排放中的有害气体得到有效控制。
3. 焚烧技术：在沼气发动机的废气处理中，焚烧技术也是常用的方法。
焚烧是将有害气体直接燃烧成二氧化碳和水的过程。
通过在排气系统中设置燃烧室和燃烧器，可以将废气中的硫化氢和氨气体燃烧掉，从而达到降低有害气体排放浓度的目的。
4. 脱硫技术：对于需要控制废气中硫化氢排放的沼气发动机，可以采用脱硫技术。
如何控制汽油机排放污染危害
汽油机排放污染物会有哪些危害?一、汽油机排放污染物的成因及危害汽油机尾气排放污染物成分非常多，主要是：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化碳、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。
据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物约 200~400kg，氮氧化合物约50~150kg，汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。
这些有害气体的主要释放途径有三种：一是排气管，约 99%的一氧化碳、99%的氮氧化合物和 60%的碳氢化合物；二是曲轴箱，约有 1%的一氧化碳、1%的氮氧化合物和 20%的碳氢化合物；三是燃料蒸发，约有20%的碳氢化合物。
1．一氧化碳的成因及危害一氧化碳是燃料不完全燃烧后产生的一种无色、无味、无刺激性的有害气体。
一氧化碳是汽油机排放浓度最高的有害气体，人吸入一氧化碳后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，他的结和力是氧的300倍，因此肺里的血红蛋白不与氧结合而与一氧化碳结合，人就会出现中毒现象，如反应能力、视敏度下降等，一氧化碳中毒的中期症状是咳嗽、头晕、恶心、呕吐、胸痛、呼吸困难，严重时会发生虚脱昏迷甚至死亡。
2. 碳氢化合物的成因及危害碳氢化合物排放物的生成除了曲轴箱通风口漏出和油箱蒸发外，主要是不完全燃烧、壁面淬熄等原因。
实践证明，汽油机在过量空气系数小于1 时，氧气不足，燃料燃烧不完全，未燃烧的碳氢化合物便随废气排出，使排气中的碳氢化合物含量增加；当过量空气系数大于1 时，混合气在气缸内处于低温区域时，附在燃烧室表面的激冷层也会燃烧不完全，使排气中的碳氢化合物增加。
碳氢化合物是具有刺激性的气体，其浓度量小于一氧化碳，碳氢化合物中大部分对人体健康的直接影响并不明显。
汽车尾气中的碳氢化合物有 200 多种，其中 C2H4在大气中的浓度达 0.5ppm（十万分之一）时，能使一些植物发育异常。
碳氢化合物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，对人的呼吸系统、神经系统、造血系统都有严重的损坏作用。
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现 代 化 农 业
３ ６
现 代 化 农 业
２１ ０ ０年 第 １期 （ 第 ３ ６期 ） 总 ６
发 动 机 主要 有 害排 放 物 及 其 控 制
赵 雅 清
（ 黑龙 江省 北 兴 农场 ， 龙 江 七 台河 １ ４ ２ ） 黑 ５ ６ ５
发动 机尾气 主 要 是 指从 排 气 管排 出 的废 气 ， 废
体有严 重危 害 ， 甲醛 等损 伤 眼睛 、 呼吸道 及 中枢 如 上 神经 。碳 氢化合 物在 阳光 的作用 下与 氮氧化 合 物进
行光 化学 反应 ， 成一 种毒 性较 大 的光化学 烟雾 ， 形 其 中最 主要 的生成 物是 臭氧 ０。它 具有 较 强 的氧化 力 ，
１ 尾 气 的主 要 成 分 及 危 害
物， 此外 还有微 粒 、 化物 、 、 及醛 等 。尾气 中 的 硫 铅 磷
的蒸发 。碳 氢化 合物 中 的大部分 对人 体健康 不产 生
直接 的影 响 ， 但其 中 的某 些醛 类 和多 环芳 香 烃 对 人
有 害气体 不仅 对人 产 生 危 害 ， 散 到 空 气 中造 成 空 扩
气 污染 ， 而且对 植物 也有毒 害作 用 。
收 稿 日期 ：０ ９ １ － ７ ２ ０ — １ １
增 压 中冷 技术 就是 增加进 入 柴油机 气缸 内 的空 气密 度 ， 将压 缩 后 的空 气温 度 降低 ， 滞燃 期缩 短 ， 并 使 从
耳种 子的饲 料 ， 果要 喂 ， 须煮熟 。 如 必 发生苍 耳种 子 中毒时 ， 采取 综合 急救措 施 ， 要 除
下两 种 。 ２ １ 改 进 发 动 机 的 燃 烧 方 式 ．
从燃 烧 过程看 ， 排放 的氮 氧 化 物 ９ 以上 是一 ５
氧化氮 ， 其余 是 二氧 化 氮 。氮 氧化 合 物 的排 放 量取
决于燃 烧程 度 、 间和 空燃 比等 因素 ， 生在 与燃料 时 发 燃 烧 反应相 伴 的高温 与富氧 的环境 中 。一氧化 氮 的 毒性 比二氧 化氮 的小 ， 一 氧 化 氮 在大 气 中缓 慢 氧 但 化形成 二氧 化氮 。二氧 化氮是 一种 褐色 有刺激 性 的 气体 ， 空气 中含 １ ～２ ｍＬ Ｌ时 可 刺激 口腔 及 鼻道 Ｏ ０ ／
化合物 约 ６ 来 自内燃 机 废气 排 放 ，Ｏ ０ ２ ％～ ２ 来 ５ 自曲轴 箱 的泄露 ， 其余 的 １ ～２ ％来 自燃 料 系 统 ５ ｏ
气 中含有 １ ０ ２ ０种 不 同 的 化 合 物 ， 中 对 人 危 ５～ ０ 其 害 最大 的污染 物有一 氧化碳 、 氢化合 物 、 碳 氮氧 化合
压泵 、 带调 压 阀的共 轨 管 、 电 磁 阀 的喷 油 器 、 Ｃ 带 Ｅ Ｖ
（ 电子控制 单元 ） 和各 种 传感 器 组 成 ， 过对 喷油 要 通 素 的优化 控制 ， 使柴 油机燃 烧 更充分 ， 而减少燃 烧 从
中有 害物 的形 成 。废气再 循环 系统是 将 柴油机 产生
的废 气 的一小 部分 再送 回气缸 。由于柴 油机 中富余 的 氧气较 多 ， 当送 回气缸 的废 气与新 鲜 空气混 合后 ， 该 过程导 致气 缸 内氧气 浓度 降低 ， 燃烧 速度 减慢 ， 使
黏膜 ；０ ３ ０ ／ ５ ～ ０ ｍＬ Ｌ时将 使 人 头 痛 出汗 ， 伤 肺 组 损 织 ； 大于 ５ ０ ／ 在 ０ ｍＬ Ｌ时 ， 分 钟 就 可使 人 出现 肺 浮 几
肿而 死亡 。
降低 排 放 的对 策 主 要是 改 善燃 烧 ， 目前 改进 发 动机 的燃 烧方式 有 高 压 共轨 喷 射 系 统 、 废气 再 循 环 系统 及增 压 中冷技 术 。高 压共 轨喷射 系统 主要 由高
１ １ 一 氧化 碳 ．
一
和特 殊 的臭味 ， 使橡胶 裂开 ， 物受损 ， 植 可见 度 降低 ， 并刺激 眼 睛及 咽 喉 。如 尾气 中的 二 次 污染 物 臭 氧 、 过氧 乙酯 基硝 酸脂 ， 使 植 物 叶 片 出现 坏死 病 斑 和 可 枯斑 病 ； 乙烯可 影响植 物 的开花 结果 。
钾 溶液 和皮下 注射 硝酸 士的 宁注射 液 以及 大量 输液 （ 萄糖 注射液 和维 生 素 Ｃ注射 液 ） 行 解毒 排 毒 ， 葡 进 注 射 强 心 剂 和使 用 复 合 维 生 素 Ｂ来 保 护 肝 脏 。必
要 时可洗 胃 ， 出毒 物 。 导 （０ ） ０ ８
了立 即停喂 混有 大量 苍 耳 种 子 的饲 料 外 ， 要 及 时 还
１ ２ 氮 氧 化 合 物 ．
２ 有 害 排 放 物 的 控 制
影 响机 车 有 害排 放 物生 成 的 因素 很 多 ， 如燃 油 的 品质 、 合 气 成 分 、 人 的废 气 量 及 机 车 的 工 况 混 吸 等， 目前 消除尾 气 中这 些 有 害成 分 的方 案 主要 有 以
氧化 碳 是燃 料 燃 烧 的 中间产 物 ， 主要 是 在局
部 缺氧环 境下 或低 温 条 件 下 的不 完 全 产物 ， 在 内 混
燃 机废气 中排 出 。一氧化 碳是 一种无 色无 臭无 味 的 窒 息性有 毒气 体 ， 体 吸入微 量将破 坏造 血功 能 ， 人 呈
中毒症状 ； 人过量 的一 氧化 碳会使 人发 生气 喘 、 吸 嘴 唇 发紫 、 呼吸 困难甚 至死 亡 ； 吸人 含 体 积浓 度 ０ ３ ． 时 ， 可在 ３ ｍｉ 则 ０ ｎ内使人 致命 。
燃 烧温度 下 降 ， 而减少 有害 成分 氮氧化 物 的形成 。 从
１ ３ 碳氢化 全燃 烧 的
燃油 、 润滑 油及其 裂解 产物 和部分 氧化 物 ， 多环 芳 如
香 烃 、 、 、 等 在 内 的 ２ ０多 种 成 分 。碳 氢 醛 酮 酸 ０