第二章 汽车排放污染物的生成机理
（2）聚集。
烟粒的氧化及有机可溶成份的吸附与凝结
烟粒的氧化： 氧化作用需要有一定的温度，至少在700～ 800℃。 有机可溶成份的吸附与凝结： 组成SOF的重质有机化合物向烟粒聚集物的 凝结与吸附。
二、影响汽油机排放污染物排放的因素
1、混合气浓度和质量的影响 2、点火提前角 3、汽油机运转参数 （转速、负荷、温度、积炭） 4、汽油机结构参数 5、燃料性质 6、环境的影响
量变化较复杂。
柴油机一氧化碳的生成机理
燃料与空气混合不均匀，局部缺氧和低温，燃烧区 停留时间较短，小负荷时尽管Φa很大，CO排放量反 而上升。
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。
影响一氧化碳生成的因素
空燃比
影响碳氢化合物生成的因素之二：
运行条件的 影响 柴油机运行条件的影响 喷油时刻的 影响 喷油嘴喷孔 面积的影响 冷却水进水 温度的影响 进气密度的 影响
3、氮氧化物的生成机理
在内燃机排放的氮氧化物中占大多数的是NO。 导致生成NO和使其消失的主要反应为： O2 → 2O O ＋ N2 → NO ＋ N N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH
NO2＋O → NO＋O2
Φa <1时，由于缺氧即使燃烧室内
影响汽油机 NOX生成的 因素
温度很高 NOX的生成量仍会随着的 过量空气系数和燃烧室 降低而降低，此时氧浓度起着决定 温度的影响 性作用。 点火提前角的减小， NO排放量不断下 Φa>1 时，温度起着决定性作用， 残余废气分数的影响 降。 NO 生成量随温度升高而迅速增大。 最高温度通常出现在Φa ≈1.1，且 废气分数增大，减小了可燃气的发热 有适量的氧浓度，故NOX排放浓度 量，增大了混合气的比热容，使最高 出现峰值。 Φa进一步增大，温度下 点火时刻的影响 燃烧温度下降，NO排放降低。 降的作用占优势，NO生成量减少。
三、柴油车排放污染物的影响因素
1、柴油机的运转参数（转速、负荷、进气涡流） 2、外界环境（空气的温度、湿度及压力） 3、供油系统：喷油提前角 喷油速率和喷油压力。 4、柴油十六烷的数值。（课本35页） 5、EGR（废弃再循环） 6、增压。
喷油提前角（课本33页）
喷油器开始喷油时，活塞距 离压缩达上止点的曲轴转角， 称为喷油提前角 喷油提前角过大，燃烧开始 得过早，气缸压力升高率过 大，柴油机噪声增大，工作 粗暴；反之若喷油提前角过 小，燃烧滞后并延伸到膨胀 过程中进行，柴油机燃烧效 率下降，未燃碳氢化合物 （HC）与烟度增加
影响碳氢化合物生成的因素之一：
运行条件的 影响 汽油机运行条件的影响
负荷的影响 燃烧室面容比大，单位容积的激 转速较高时，气缸内混合气的扰 壁面温度升高， HC 排放浓度相应 负荷增加时， HC 排放量绝对值将 燃烧室面容 转速的影响 点火时刻的 冷面积也随之增大，未燃烃总量 壁温的影响 流混合、涡流扩散及排气扰流、 点火提前角减小可使 HC 排放下降。 负荷的影响 转速的影响 降低。提高冷却介质温度有利于 比的影响 影响 随废气流量变大而几乎呈线性增 必然也增大。降低燃烧室面容比 混合程度的增大改善了气缸内的 减弱壁面激冷效应，降低 HC排放。 点火时刻的 加。 是降低汽油机 HC 排放的一项重 燃烧过程， HC 排放浓度明显下降。 影响 要措施。 壁温的影响 燃烧室面容 比的影响
2、碳氢化合物HC的生成机理
未燃 HC生 成与 排放 的途 径
燃烧过程中未燃烧或燃烧不完全 的碳氢燃料 漏入曲轴箱的窜气中含有大量未 燃燃料
燃油ห้องสมุดไป่ตู้汽
（1）汽油机未燃HC的生成机理
火焰在壁面淬冷
碳氢 化合 物的 生成 机理
狭隙效应
润滑油膜对燃油蒸 汽的吸附与解吸
燃烧室内沉积物 的影响
体积淬熄 碳氢化合物的后 期氧化
汽车环境与保护
第二章
汽车排放污染物的生成机理和影响因素 汽油机和柴油机的燃烧特点对比 汽油车排放污染物的生成机理及其影响 柴油车排放污染物的生成机理及其影响
一、汽油机和柴油机的燃烧特点不同 污染生成机理也不同。
汽油机使用C4-C11的碳氢 化合物作燃料，需要燃油 和空气在外部形成比较均 匀的的混合气进入汽缸后， 用火花塞点燃，燃烧方式 为预混合燃烧。 柴油机使用C12-C23的碳氢 化合物作燃料，不易挥发， 着火温度低，容易自燃， 柴油机靠压缩提高缸内混 合气的温度使其自燃；燃 烧方式为扩散燃烧。 （课本P10页)
作业:
1、简述汽油机CO的生成机理。
2、简述汽油机HC的生成机理及主要的生成方式。
3、影响汽油机排放污染物排放的因素有哪些？
NOX的生成机理
Φa >1的稀混合气区，xNOe随 温度的升高而迅速增大。 Φa <1，xNOe随Φa 的减小而 急剧下降。
NO的平衡摩尔分数xNOe与 过量空气系数Φa的关系
结论： 在稀混合气区NO的生 成主要是温度起作用； 在浓混合气区主要是 氧浓度起作用。
汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相 比可忽略不计，但在柴油机中NO2可占 到排气中总NOX的10%～30%。
柴油机排气微粒由很多原生 微球的聚集体而成，总体结 构为团絮状或链状。 当排气温度超过500℃时，碳质微球的 聚集体，称为碳烟，也称为烟粒； 排气温度低于500 ℃时，烟粒会吸附和 凝聚多种有机物，称为有机可溶成份。
烟粒的生成机理
烟粒生成阶段： （1）在高温富油缺氧区，通过裂解和脱氢 过程，经过核化形成先期产物； （2）在低于1500K的低温区，通过聚合和冷 凝生成碳烟微粒。 烟粒长大阶段： （1）表面生长；
汽车的发动机上都加装了爆震传感器，当 检测到发生爆震时，发动机电脑会控制点 火系统减小点火提前角。要完成相对复杂、 精确的调制，靠传统的机械式点火器是难 以胜任的。只有微机点火器，才能高速、 精确、稳定地实现最佳点火提前角。 点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻， 效率降低，热负荷、机械负荷、噪声和振 动加剧。点火过晚，气体做功困难，油耗 大，效率低，排气声大。不论点火过早或 过晚，都会影响发动机的工作效率。
喷油压力对柴油机烟度排放的影响
40
废气再循环(EGR)系统
废气再循环(EGR)系统用于 降低废气中的氧化氮(NOX) 的排出量。 当发动机在负荷下运转时 EGR阀开启，使少量的废气 进入进气歧管，与可燃混 合气一起进入燃烧室。怠 速时EGR阀关闭，几乎没有 废气再循环至发动机。 汽车废气是一种不可燃气 体(不含燃料和氧化剂)， 在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部 分热量来降低燃烧温度和 压力，以减少氧化氮的生 成量。进入燃烧室的废气 量随着发动机转速和负荷 的增加而增加
点火提前角
汽油发动机从点火时刻 起到活塞到达压缩上止 点这段时间内曲轴转过 的角度称为点火提前角。 混合气从点燃、燃烧到 烧完有一个时间过程， 最佳点火提前角的作用 就是在各种不同工况下 使气体膨胀趋势最大段 处于活塞做功下降行程。 这样效率最高，振动最 小，温升最低。 影响点火提前角最大的 因素是转速，随着转速 的上升，转过同样角度 的时间变短。
汽车排放污染的主要起因与燃料 的燃烧过程密切相关
目前汽车常用的燃料汽油和柴油均属于石油制品，是 由碳（C）和氢（H）组成的烃化合物。
二、发动机排放污染物的生成机理
汽油机燃烧必须具备 两个条件： 一是空气和燃料和混 合气成分（空燃比） 应处在可燃界限内 （一般在10-19之间） 二是火花塞应具备有 足够的点火能量（最 小点火能量40-120MJ） 才能可靠地点燃混合 气。
α >1；稀混合气，α=1.03~1.1；功率混合气。
α=0.4~0.5；燃烧下限；α=1.3~1.4；燃烧上限。
控制CO排放量大小的主要因素是 可燃混合气的过量空气系数Φa
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的排放量较小。
Φa =1.0～1.1时，CO的排放
最佳点火角受的影响因素：
1、发动机压缩比、转速、气温、缸温、负荷等。 2、汽油辛烷值，也就是汽油标号，其标号越高表示汽 油的抗爆震能力越强，相应允许更大的点火提前角。 3、燃气混合比，过浓过稀的混合气，燃烧速度都比较 慢，需增加点火提前角，而燃气混合比主要看节气门 开度、海拔高度等。 理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在做功行程 才点燃混合气(这样会造成动力的损失)，往往将点火 提前角设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。 最大点火提前角也不能太大，一般不能超过60度，否 则振动和温升问题将凸显。
冷起动、暖机和 火 怠焰 速不 等能 工进 况入 下各 ， 种 狭 窄 的 间 隙 ， 壁 面 温 度 较 低 进气过程中，润 便 会 产 生 未 燃 HC 。 淬 熄 层 较 厚 ， 壁 滑油膜溶解和吸 面 火进 焰入 淬气 熄缸 是的 此 收了 类 工 沉 积况 物下 使未 HC 燃 排 HC 放 碳氢化合物。 的重要来源。 增加。 燃 烧 室 中 压 力HC 和 燃烧过程中， 未 燃 烧 的 碳 氢 化 温 度 下 降 太 快 ， 向已燃气解吸。 合 物使 释火 放焰 出熄 来灭 ，。 可能 重新被全部或部 分氧化。
1、一氧化碳的生成机理
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。
m n Cm H n O2 mCO H 2 2 2
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。
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。下列原因产生部分CO （1）燃料不完全燃烧。 （2）混合气混合不均匀。 （3） CO2和H2O在高温时裂解。
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第2章 汽车排放污染物的生成机理和影响因素
❖ 冬天和夏天发动机排 放情况有所区别。
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
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
模块二汽车排放污染物的形成及生成机理
模块二汽车排放污染物的形 成及生成机理
导入新课：
• 汽车尾气是目前环境污染中最重要的污染之一。 那么汽车尾气有哪些成分？它们对大气或者人体 造成什么样的危害？在实际生活中，该如何降低 这些废气呢？
教学目标
• 知识目标：汽车尾气中的主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理及其影响因素。
• 能力目标：懂汽车尾气中主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理知道降低汽车主要污染物 CO、HC、NOX和微粒的方法
汽油机运行条件的影响
负转壁燃荷速 烧面的较 室温影高 面度响时 容升比，高大气 ，H，缸C单内排混位放合容浓气积度的相扰激应 转流混燃。点。降减。冷必是措点负 随 加速混 烧 火 低 弱 面 降 施合 然火荷 。废影的。 。合 过 提 壁 积 低程 也时增气响影程 前 面 也 汽度 增、 提刻加流响角 激 随 油涡 ，高的 大的时量减 冷 之 机流冷H。增，变C小 效 增却大降扩H大H排CC可 应 大介改低散而排放排使质，，善燃及几放浓放温了烧降未排H乎度的量C度气室低燃气呈一排明绝有缸烃H面扰线项放显对C利内容总流性下重下排值于的量比、增要降降放将 壁温的影响
Φa >1的稀混合气区，xNOe
随温度的升高而迅速增大 。
Φa <1，xNOe随Φa 的减小 NO的平衡摩尔分数xNOe
而急剧下降。
与过量空气系数Φa的关系
NO的生成机理
结论：
在稀混合气区NO的生成 主要是温度起作用；在浓 混合气区主要是氧浓度起 作用。
NO2的生成机理 汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度 相比可忽略不计，但在柴油机中NO2 可占到排气中总NOX的10%～30%。
当排气温度超过500℃时，碳质微球的 聚集体，称为碳烟，也称为烟粒；
导入新课：
• 汽车尾气是目前环境污染中最重要的污染之一。 那么汽车尾气有哪些成分？它们对大气或者人体 造成什么样的危害？在实际生活中，该如何降低 这些废气呢？
教学目标
• 知识目标：汽车尾气中的主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理及其影响因素。
• 能力目标：懂汽车尾气中主要污染物CO、HC、 NOX和微粒的生成机理知道降低汽车主要污染物 CO、HC、NOX和微粒的方法
汽油机运行条件的影响
负转壁燃荷速 烧面的较 室温影高 面度响时 容升比，高大气 ，H，缸C单内排混位放合容浓气积度的相扰激应 转流混燃。点。降减。冷必是措点负 随 加速混 烧 火 低 弱 面 降 施合 然火荷 。废影的。 。合 过 提 壁 积 低程 也时增气响影程 前 面 也 汽度 增、 提刻加流响角 激 随 油涡 ，高的 大的时量减 冷 之 机流冷H。增，变C小 效 增却大降扩H大H排CC可 应 大介改低散而排放排使质，，善燃及几放浓放温了烧降未排H乎度的量C度气室低燃气呈一排明绝有缸烃H面扰线项放显对C利内容总流性下重下排值于的量比、增要降降放将 壁温的影响
Φa >1的稀混合气区，xNOe
随温度的升高而迅速增大 。
Φa <1，xNOe随Φa 的减小 NO的平衡摩尔分数xNOe
而急剧下降。
与过量空气系数Φa的关系
NO的生成机理
结论：
在稀混合气区NO的生成 主要是温度起作用；在浓 混合气区主要是氧浓度起 作用。
NO2的生成机理 汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度 相比可忽略不计，但在柴油机中NO2 可占到排气中总NOX的10%～30%。
当排气温度超过500℃时，碳质微球的 聚集体，称为碳烟，也称为烟粒；
第二章汽车排放污染物的形成
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第二章汽车排放污染物的形成
柴油机一氧化碳的生成机理
•Φa =1.5～3，大部分工 况， •CO排放量要比汽油机 低得多。
•Φa =1.2～1.3，接近冒 烟界限， •CO的排放量才大量增 加。
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第二章汽车排放污染物的形成
柴油机一氧化碳的生成机理
•Φa
•小负荷时，燃料与空气混合不均匀，局部缺 氧和低温，尽管Φa很大，CO排放量反而上升。
•汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可 忽略不计，但在柴油机中NO2可占到排气中总 NOX的10%～30%。（冷空气激冷才能让NO2 保留下来。柴油机在小负荷运转时，燃烧室 中存在很多低温区。）
•NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH
•NO2＋O → NO＋O2
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第二章汽车排放污染物的形成
•2 烟粒长大阶段： •（1）表面生长，表面粘住气相物质，脱氢； •（2）聚集，碰撞，烟粒数量减少。
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第二章汽车排放污染物的形成
烟粒的氧化及有机可溶成份的吸附与凝结
•3 烟粒的氧化： •氧化作用需要有一定的温度，至少在700～ 800℃。
•4 有机可溶成份的吸附与凝结： •组成SOF的重质有机化合物向烟粒聚集物 的凝结与吸附。在排气最后阶段进行。
•可溶有机成份 SOF （Soluble organic
fraction）
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第二章汽车排放污染物的形成
• Two-dimensional imaging of ignition and soot formation processes in a diesel flame
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第二章汽车排放污染物的形成
现代汽车排放与控制技术课件 第二章 汽车 排放污染物的生成机理和影响因素
•
汽油为C4—C11的碳氢燃料，易挥发，化学稳定性好，
着火温度高，不易自燃，是依靠点火使其燃烧。因此，汽
油机需要燃油和空气在外部形成比较均匀的混合气进入气
缸后，用火花塞点燃，形成火焰中心，化学反应加速，开
始进行火焰传播。所以其燃烧方式为预混合燃烧。
•
柴油机为C12~C23的碳氢化合物，不易挥发，着火温
汽车排放与控制
第二章 汽车排放污染物
的生成机理和影响因素
北京建筑工程学院
• 学习目标
理解汽车排放物与柴油车排放物有何异同，理解汽车排 放物的生成机理及其影响
• 知识要点
汽油车排放污染物的生成机理 汽油车排放污染物的影响因素 柴油车排放污染物的生成机理 柴油车排放污染物的影响因素
• 引例
某市环保局机动车尾气排放管理处对机动车尾气的进行 24小时测试。结果表明尾气浓度最高时间是上下班时间， 地点是在高架入口和十字路口处。
度低，化学稳定性差，但易自燃。因此，柴油机靠压缩提
高缸内混合气的温度，使其自燃。由于柴油机是在极短的
时间内靠高压将柴油喷入气缸，经过喷雾、蒸发，混合过
程形成非均质的可燃混合气，当压缩达到自然温度就会有
多处着火而燃烧，燃烧时，仍有燃料正在进行喷射、雾化、
蒸发和混合，因此其燃烧方式为扩散燃烧。
由表2-1可见：汽油机污染物主要是CO，HC和NOx。 柴油机污染物主要是微粒和NOx。
对于增压的四冲程汽油机，一般采用较大的气门重叠角。 当进排气门重叠开启时，扫气作用虽然有助于降低发动机 热负荷，但也使HC排放增加。
2)从燃烧室通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱的 窜气，含有大量未燃烧料。曲轴箱窜气如果排入大气也构 成HC排放物，称为曲轴箱排放物。
汽车排放及控制技术试题答案
1、汽车排放的污染物主要有.—氧化碳、氮氧化合物、.碳氢化合物―和.微粒2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是.喷油定时、放热规律 和负荷与转速的影响一。
3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法，对于催化剂常用起燃温度来评 价,而对于整个催化转化系统则用.起燃时间.来评价。
4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即 扩散机理、 拦截机理、 惯性碰撞机理、 重力沉积机理_。
5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制.系统，第二代是.时间控 制 系统，第三代是 电控高压共轨 系统。
6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是.废气再循环技术。
7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统 、稀释取样系统和定容取样系统8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于一燃烧室未燃燃料、窜入曲轴箱的未燃 燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽 三种途径。
9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是.汽油喷射的位置。
11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数（①a ） “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有0.01〜0.02 。
12、生成氮氧化物的三个要素是一混合气浓度、温度 和氧浓度一。
13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有化学催化的方法。
14、排气成分分析中，CO 和CO2用.不分光红外线气体分析仪.测量，NO 用 化学发 光分析仪一测量，HC 用 氢火焰离子型分析仪一测量，氧多用 顺磁分析仪一测量。
15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法 和 消光度法。
16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题，其中最主要 的代用燃料是天然气、液化石油气、醇类燃料和植物油。
17 .汽车排放污染主要来源于发动机排出的废气 。
18 .柴油机的主要排放污染物是微粒、氮氧化物和碳氢化合物。
19 .发动机排出的NO X 量主要与 负荷、转速有关。
20开环控制EGR 系统主要由EGR 阀 和 EGR 电磁阀 等组成。
第2章 车用汽油机排放污染物的生成修改
图2-11 NO、HC、CO的生成过程简图
2.3 影响汽油机排气污染物生成的因素
图2-12 影响汽油机有害排放物的因素
2.3.1 空燃比的影响
图2-13 汽油机空燃比对有害排放物生成的影响
• 空燃比对CO的影响:随着空燃比的增加，CO排放的浓度 逐渐下降，这是因为空气量增加，燃料能充分燃烧。 • 当空燃比大于理论空燃比后，CO能保持一定的浓度，主 要是由于混合气空燃比分布不均、高温分解及反应冻结而 成。空燃比进一步增加，混合气变稀，使燃烧温度降低， 减少了高温分解，因此，CO的浓度进一步下降。空燃比 是影响CO排放的主要因素，一切影响空燃比的因素都影 响CO的排放。 • 空燃比对HC的影响:与CO有类似的倾向，但在过稀混合 比的情况下，因为火焰传播不充分和断火，HC排放浓度 有所增加。与油耗有相同的趋势。 • 空燃比对NOx的影响:当空燃比为16左右时，燃烧温度高， 燃气中氧含量充分，此时NOx排放出现峰值。 • 比这浓的混合气，由于燃烧后的温度和氧的浓度较低， NOx浓度下降； • 比这稀的混合气，由于火焰传播速度减慢，燃气温度较低， 也使NOx浓度下降。
5.燃烧中间产物——醛类 6.氮氧化合物——NOx 7.颗粒物——氧化铅、碳化物、金属化合物等。
图2-3 欧洲标准测试循环Байду номын сангаас不加三元催化器汽油机排气的组成 思考：粗略估算1kg汽油在完全燃烧和不完全燃烧情况下排放的污染物？
2.2 汽油机污染物生成机理
• 2.2.1 CO的生成机理
2.2.2 HC的生成机理 2.2.3 NOx的生成机理
• 图2-10反应区附近NO与HCN的含量变化
3．燃料NO（Fuel NO） 含氮燃料中的氮化合物分解后生成HCN和NH3等 中间产物，并逐步生成NO，这一反应过程在≤1600K 条件下就可进行。 综上所述，NO产生的三个途径中，燃料NO生 成量极小，因而可以忽略不计；激发NO生成量也 较少，且反应过程尚不完全明了，也可暂不考虑。 因此可以认为：高温NO是NO生成的主要来源。
汽车排放及控制技术试题答案
一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。
2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。
3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。
4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。
5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。
6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。
7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。
8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。
9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。
10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。
12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。
13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。
14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用 顺磁分析仪_测量。
15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法__和 消光度法__。
16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。
朱明-汽车排放污染物
表10-1所示为汽油机与柴油机排放污染 物的比较。汽油机污染物主要是CO、HC和NOx 而柴油机污染物主要是PM和NOx
表10-1 汽油机与柴油机排放污染物的比较
朱明工作室 zhubob@
汽车排放污染主要有3个排放源（图10-1）：
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汽车排放污染和控制
汽车排放污染物及其危害 一、汽车排放污染物 汽车排放物是汽车的排气排放物、蒸发排 放物和曲轴箱排放物的总称，习惯上指其 中的污染物。 汽车排放污染物是汽车排放物中污染环境 的各种物质、主要有: 一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮 氧化物（NOx）和微粒物（PM）等。
尾气里都有什么：
科学分析发现： 汽车尾气中有上百 种不同化合物，当 中污染物有固体悬 浮微粒、一氧化碳、 碳氢化合物、氮氧 化合物、铅及硫氧 化合物等。
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尾气里都有什么：
微量一氧化碳的吸入，给人 造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕 、头痛，重者脑细胞将受到永久性 损伤； 尾气中氮氢化合物所含苯并 芘是致癌物质，它是一种高散度的 颗粒，可在空气中悬浮几昼夜，被 人体吸入后不能排出，积累到临界 浓度便激发形成恶性肿瘤。
、排气公害
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排放污染物的主要成分
CO（一氧化碳） HC（碳氢化合物） NOx（氮氧化物） 微粒（炭烟、铅氧化物、重金属氧化物、烟灰） 硫化物
汽车发动机排气管 曲轴箱 燃油供给系统
排放途径
排放物的名称
排气污染物 曲轴ห้องสมุดไป่ตู้污染物 燃油蒸发污染物
车用汽油机排放污染物的生成机理及影响因素
3、润滑变差
发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。
4、积碳增多
高温裂解产生的碳粒形成积炭，
5、Ne下降、ge上升
另外，高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离 碳增多，排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃 烧，使排温增高。
（四）影响爆燃的因素
有燃料因素、使用因素、结构因素等。 为便于分析，假定：
最高压力过早使压缩功增大，过迟散热损 失增大；过大产生振动、噪音，过小使膨胀 功减少。 压力升高率：即曲轴每转1度时，缸内气体 压力的平均升高量：
λP =△P/△θ
λP表征压力变化的急剧程度。 λP过大，发 动机振动和噪声大，工作粗暴； λP在１７ ５～２５０ＭＰa/℃A，汽油机工作柔和，性 能好。
是燃烧的准备阶段，主要进行热量的积累，缸内的压力 线与纯压缩线基本重合。
当反应的混合气的温度升高到一定程度后，形成发火
区，即火焰中心。
从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角， 称为点火提前角，用表示。一般为20—35ºCA。 各种因素对滞燃期长短的影响：
混合气浓度合适（=0.8~0.9最短）、火花塞跳火时缸 内压力及温度高、电火花强度大，着火延迟时间将减小。 另外，与残余废气量、缸内混合气的运动等因素有关。
3）由于火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，气缸内压 力越来越高，未燃气体受已 燃气体膨胀作用的压力， 其密度也越来越大。
已燃气体的质量与体积的关系
汽油机的排气成分
1.大气成分——N2和剩余的O2 2.完全燃料产物——CO2和H2O 3.不完全燃烧产物——CO、H2 4.未燃烃及燃烧分解生成物HC 5.燃烧中间产物——醛类 6.氮氧化合物——NOx 7.颗粒物
2．高温离解反应
发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。
4、积碳增多
高温裂解产生的碳粒形成积炭，
5、Ne下降、ge上升
另外，高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离 碳增多，排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃 烧，使排温增高。
（四）影响爆燃的因素
有燃料因素、使用因素、结构因素等。 为便于分析，假定：
最高压力过早使压缩功增大，过迟散热损 失增大；过大产生振动、噪音，过小使膨胀 功减少。 压力升高率：即曲轴每转1度时，缸内气体 压力的平均升高量：
λP =△P/△θ
λP表征压力变化的急剧程度。 λP过大，发 动机振动和噪声大，工作粗暴； λP在１７ ５～２５０ＭＰa/℃A，汽油机工作柔和，性 能好。
是燃烧的准备阶段，主要进行热量的积累，缸内的压力 线与纯压缩线基本重合。
当反应的混合气的温度升高到一定程度后，形成发火
区，即火焰中心。
从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角， 称为点火提前角，用表示。一般为20—35ºCA。 各种因素对滞燃期长短的影响：
混合气浓度合适（=0.8~0.9最短）、火花塞跳火时缸 内压力及温度高、电火花强度大，着火延迟时间将减小。 另外，与残余废气量、缸内混合气的运动等因素有关。
3）由于火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，气缸内压 力越来越高，未燃气体受已 燃气体膨胀作用的压力， 其密度也越来越大。
已燃气体的质量与体积的关系
汽油机的排气成分
1.大气成分——N2和剩余的O2 2.完全燃料产物——CO2和H2O 3.不完全燃烧产物——CO、H2 4.未燃烃及燃烧分解生成物HC 5.燃烧中间产物——醛类 6.氮氧化合物——NOx 7.颗粒物
2．高温离解反应
汽车排气污染物的形成及影响因素
影响因素
发动机在加 速运行时，由于 要求发出较大功 率，须将气缸内 燃气的温度提 高，因此既会产 生大量的NOx， 而且由于在短时 间内，供应过量 的燃料，又会引 起一部分燃料不 完全燃烧，导致 CO和HC排放量增 加。
4.发动机热工况影响
影响因素
燃烧室的温度取决于 冷却液温度
冷却方式
⇒ ⇒ 冷却液温度T升高 氧化条件改善 HC减少
3)柴油机燃油供给系 :
θ喷减小 ⇒ Tmax减小
⇒ NOx减小, HC增加, CO保持不变。
（2）汽油机点火系的故障
影响因素
θ点增大
⇒
Pmax增大 Tmax增大
⇒
NOx增大。
θ点下降 ⇒ HC 减小
θ点 过小 ⇒HC升高。
（3）积炭
影响因素
活塞环卡住 ⇒曲轴箱窜气量增加 ⇒ HC增加。
影响因素
1. 负荷影响（汽油机）
节气门开度 可燃混合气浓度
（1）起动
20%左右
0.2~0.6
（2）怠速
0
0.6~0.8
（3）小负荷
0%~30%
0.7~0.9
CO、HC显著增多， NOx排出量 减少
（4）中负荷
30%~80% 0.9~1.1
混合气略稀，燃烧效率最高，CO、HC减少， NOx 增多
（5）大及全负荷 >80%~100% 0.8~0.9
⇒ ⇒ 冷却液T升高 缸壁温度升高 NOx升高
⇒ ⇒ 水温T下降 ge升高
HC 升高
NO
5.汽车技术状态的影响
影响因素
行使里程L增大
动力性下降； 经济性下降； 可靠性下降； 排污提高——主要影响因素如下
（1）燃油供给系的故障