4第四章內(nèi)燃機(jī)排放污染物

1、l汽油機(jī)排放污染物汽油機(jī)排放污染物l柴油機(jī)排放污染物柴油機(jī)排放污染物1曲軸箱曲軸箱HC HC 的的 20% 20%排氣管排氣管所有的所有的COCO、NONOX X、PbPb和和 HCHC的的 60% 60%油箱和化油器蒸發(fā)油箱和化油器蒸發(fā)HCHC的的15%15%2lCarbon Dioxide （CO2）lWater Vapor（水蒸汽）（水蒸汽）lCarbon Monoxide （CO）lHydrocarbons （HC）lOxides of Nitrogen (NOX)lParticulates （微粒）（微粒）l Lead（鉛）（鉛）lOther pollutants（其他）（其他）Am

2、bient AirReal FuelEngine/EmissionTechnology一、汽油機(jī)排放物分類一、汽油機(jī)排放物分類3二、二、CO的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素1. CO生成機(jī)理詳細(xì)過程尚未完全弄清，一般認(rèn)為，生成步生成機(jī)理詳細(xì)過程尚未完全弄清，一般認(rèn)為，生成步驟如下（驟如下（R代表烴基）：代表烴基）：CORCORCHORORRH2.2COHOOHORCORCO通過熱分解生通過熱分解生成成CO或如下方式：或如下方式：4二、二、CO的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素2. CO最終生成情況：最終生成情況：HCOOHCO2CO繼續(xù)氧化成繼續(xù)氧化成CO2：5CO排出濃度主要受

3、空燃比影響排出濃度主要受空燃比影響二、二、CO的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素3. CO是不完全燃燒的產(chǎn)物之一。是不完全燃燒的產(chǎn)物之一。l若能組織良好的燃燒過程，即具備充足的氧氣、充分若能組織良好的燃燒過程，即具備充足的氧氣、充分的混合，足夠高的溫度和較長(zhǎng)的滯留時(shí)間，中間產(chǎn)物的混合，足夠高的溫度和較長(zhǎng)的滯留時(shí)間，中間產(chǎn)物CO最終會(huì)燃燒完畢，生成最終會(huì)燃燒完畢，生成CO2或或H2O。l因此控制因此控制CO的排放不是企圖抑制它的形成，而是努力的排放不是企圖抑制它的形成，而是努力使之完全燃燒。使之完全燃燒。6二、二、CO的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素4. 當(dāng)當(dāng)a1時(shí)，時(shí)，CO生成的

4、其它機(jī)理生成的其它機(jī)理：2）發(fā)動(dòng)機(jī)前后循環(huán)之間燃料分配不均勻；）發(fā)動(dòng)機(jī)前后循環(huán)之間燃料分配不均勻；3）各缸之間燃料分配不均勻；）各缸之間燃料分配不均勻；4）稀混合氣中存在局部過濃混合氣。）稀混合氣中存在局部過濃混合氣。71）CO2、H2O的高溫離解；的高溫離解；三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（一）未燃（一）未燃HC的組成：的組成：未燃烴：未燃烴：各種沒有燃燒和沒有完各種沒有燃燒和沒有完全燃燒的碳?xì)浠衔锏娜紵奶細(xì)浠衔锏目偡Q，簡(jiǎn)作總稱，簡(jiǎn)作HC。8三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（二）未燃（二）未燃HC的生成機(jī)理的生成機(jī)理1. 不完全燃燒（氧化）不

5、完全燃燒（氧化）9空燃比空燃比怠速高負(fù)荷工況怠速高負(fù)荷工況加速和減速加速和減速三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素v 激冷效應(yīng)：激冷效應(yīng)：發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫燃燒室壁面對(duì)火焰的迅速發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫燃燒室壁面對(duì)火焰的迅速冷卻效應(yīng)。冷卻效應(yīng)。v 淬熄層：淬熄層：激冷效應(yīng)使火焰中產(chǎn)生的活性自由基復(fù)合激冷效應(yīng)使火焰中產(chǎn)生的活性自由基復(fù)合，燃燒反應(yīng)鏈中斷，反應(yīng)變緩或停止。火焰不能傳，燃燒反應(yīng)鏈中斷，反應(yīng)變緩或停止。火焰不能傳播到燃燒室壁表面，在表面留下一薄層未燃燒或不播到燃燒室壁表面，在表面留下一薄層未燃燒或不完全燃燒的可燃混合氣，稱為淬熄層。完全燃燒的可燃混合氣，稱為淬熄層。10（二）未燃（二）未

6、燃HC的生成機(jī)理的生成機(jī)理2. 壁面淬熄效應(yīng)壁面淬熄效應(yīng)三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素活塞頂岸部與活塞頂岸部與氣缸壁之間氣缸壁之間進(jìn)排氣門進(jìn)排氣門頭部周圍頭部周圍火花塞螺栓處火花塞螺栓處氣 缸 蓋氣 缸 蓋墊 接 合墊 接 合位置位置11（二）未燃（二）未燃HC的生成機(jī)理的生成機(jī)理3. 狹縫效應(yīng)狹縫效應(yīng)三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素l溶解吸收和解吸作用；溶解吸收和解吸作用；l冷起動(dòng)工況：潤(rùn)滑油溫度降低使燃油在其中的溶解度冷起動(dòng)工況：潤(rùn)滑油溫度降低使燃油在其中的溶解度上升，提高了潤(rùn)滑油在上升，提高了潤(rùn)滑油在HC排放中的分擔(dān)率；排放中的分擔(dān)率；l適當(dāng)設(shè)計(jì)

7、活塞環(huán)以降低潤(rùn)滑油消耗，有助于降低適當(dāng)設(shè)計(jì)活塞環(huán)以降低潤(rùn)滑油消耗，有助于降低HC排排放量。放量。12（二）未燃（二）未燃HC的生成機(jī)理的生成機(jī)理4. 壁面油膜和積碳吸附壁面油膜和積碳吸附三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（三）影響（三）影響HC生成的因素生成的因素（1）空燃比）空燃比 1. HC排放濃度和數(shù)量有隨排放濃度和數(shù)量有隨混合氣變稀而下降的趨勢(shì)混合氣變稀而下降的趨勢(shì)，A/F14.82. 當(dāng)當(dāng)A/F17時(shí)，混合氣過時(shí)，混合氣過分稀薄，易發(fā)生火焰不完分稀薄，易發(fā)生火焰不完全傳播以致斷火，全傳播以致斷火，HC排排放迅速增加。放迅速增加。13（2）燃燒室面容比）燃燒室面容比面

8、容大，單位容積的激冷面積面容大，單位容積的激冷面積也隨之增大，未燃烴總量必然也增大。降低燃燒室也隨之增大，未燃烴總量必然也增大。降低燃燒室面容比是降低汽油機(jī)面容比是降低汽油機(jī)HC排放的一項(xiàng)重要措施。排放的一項(xiàng)重要措施。（3）壁面溫度）壁面溫度壁面溫度升高，壁面溫度升高，HC排放濃度相應(yīng)排放濃度相應(yīng)降低。提高冷卻介質(zhì)溫度有利于減弱壁面激冷效應(yīng)降低。提高冷卻介質(zhì)溫度有利于減弱壁面激冷效應(yīng)，降低，降低HC排放。排放。三、三、HC的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（三）影響（三）影響HC生成的因素生成的因素14四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（一）（一）NOx的性質(zhì)來(lái)源的性

9、質(zhì)來(lái)源lNOx包括：包括：NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5。大氣中大氣中NOx主要以主要以NO、NO2的形式存在。的形式存在。lNOx的性質(zhì)的性質(zhì)N2O：?jiǎn)蝹€(gè)分子的溫室效應(yīng)為：?jiǎn)蝹€(gè)分子的溫室效應(yīng)為CO2的的200倍，并參與臭氧層倍，并參與臭氧層的破壞。的破壞。NO：大氣中：大氣中NO2的前體物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧的活躍組分。的前體物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧的活躍組分。NO2: 強(qiáng)烈刺激性，來(lái)源于強(qiáng)烈刺激性，來(lái)源于NO的氧化，酸沉降。的氧化，酸沉降。15四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（二）（二）NOx的形成機(jī)理的形成機(jī)理l燃料型燃料型NO：燃料中的固定氮生成的燃

10、料中的固定氮生成的NOl激發(fā)型激發(fā)型NO：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOl高溫型高溫型NO：高溫下高溫下N2與與O2反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的NO16四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素1. 燃料型燃料型NOl燃料中氮的熱分解溫度低于燃燒溫度，在燃料中氮的熱分解溫度低于燃燒溫度，在600-800oC時(shí)就會(huì)生成燃料型；時(shí)就會(huì)生成燃料型；l汽油基本不含氮，柴油和重油少量含氮。汽油基本不含氮，柴油和重油少量含氮。l燃料型的形成由燃料型的形成由氣相氮的氧化（揮發(fā)份）氣相氮的氧化（揮發(fā)份）和和焦炭中焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）剩余氮的氧化（焦炭）兩

11、部分組成。兩部分組成。17四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素l由于燃料揮發(fā)物中碳?xì)浠衔锔邷胤纸馍傻挠捎谌剂蠐]發(fā)物中碳?xì)浠衔锔邷胤纸馍傻腃H、C2、C自由基可以和空氣中氮?dú)夥磻?yīng)生成自由基可以和空氣中氮?dú)夥磻?yīng)生成HCN，再進(jìn)一步與，再進(jìn)一步與O、OH作用以極快的速度生成作用以極快的速度生成NO。18CH+N2=HCN+NC+N2=CN+NCH2+N2=HCN+NHC2+N2=2CNHCN+OH=CN+H2OHCN+O=HCO+HCN+O2=CO+NN+OH=NO+HN+O2=NO+O2. 激發(fā)型激發(fā)型NO四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素l燃燒時(shí)，空

12、氣中的氮在高溫下氧化產(chǎn)生，生成過程是燃燒時(shí)，空氣中的氮在高溫下氧化產(chǎn)生，生成過程是不分支連鎖反應(yīng)。其生成機(jī)理可用不分支連鎖反應(yīng)。其生成機(jī)理可用 Zeldovitch反應(yīng)式反應(yīng)式表示。表示。l隨著反應(yīng)溫度隨著反應(yīng)溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)。當(dāng)T1500oC時(shí)，時(shí)，T每增加每增加100oC，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)速率增大6-7倍。倍。193. 高溫型高溫型NO四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素l高溫型高溫型NO形成的動(dòng)力學(xué)形成的動(dòng)力學(xué)Zeldovich模型模型l在高溫下總生成式為在高溫下總生成式為203. 高溫型高溫型NO四、四、NO

13、x的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素靠大氣中氮生成靠大氣中氮生成NO的化學(xué)機(jī)理是擴(kuò)展的的化學(xué)機(jī)理是擴(kuò)展的Zeldovitch機(jī)機(jī)理，也稱為理，也稱為“熱熱NO”。有關(guān)。有關(guān)NO主要反應(yīng)（生成和消失）主要反應(yīng)（生成和消失）為：為：HNOOHNONOONNNONOOO2222213. 高溫型高溫型NO四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（三）（三）NO的化學(xué)平衡的化學(xué)平衡平衡濃度的定義：平衡濃度的定義：當(dāng)燃燒產(chǎn)生高溫，在一定溫度當(dāng)燃燒產(chǎn)生高溫，在一定溫度和壓力下，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng)和壓力下，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng)，反應(yīng)物的濃度將趨于某個(gè)定，反應(yīng)物的濃度將趨于某個(gè)定值。這個(gè)值稱為平衡

14、濃度。值。這個(gè)值稱為平衡濃度。NO濃度大大依賴于溫度和氧濃度濃度大大依賴于溫度和氧濃度在稀混合氣區(qū)在稀混合氣區(qū)NO的生成主要是溫度起作的生成主要是溫度起作用；在濃混合氣區(qū)主要是氧濃度起作用。用；在濃混合氣區(qū)主要是氧濃度起作用。以以C8H18(正辛烷正辛烷)為燃料在為燃料在40個(gè)大個(gè)大氣壓時(shí)計(jì)算得到的氣壓時(shí)計(jì)算得到的NO平衡濃度平衡濃度與溫度與溫度T及當(dāng)量比及當(dāng)量比（1/，過量，過量空氣系數(shù)的倒數(shù)）關(guān)系曲線。當(dāng)空氣系數(shù)的倒數(shù)）關(guān)系曲線。當(dāng)量比量比=1時(shí)，表示理論混合比。時(shí)，表示理論混合比。當(dāng)量比當(dāng)量比1為濃混合氣。為濃混合氣。22四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（三）（三）

15、NO的非化學(xué)平衡的非化學(xué)平衡t是從燃燒開始（溫度升高是從燃燒開始（溫度升高)算起。算起。當(dāng)滯留時(shí)間當(dāng)滯留時(shí)間t值小的時(shí)候，值小的時(shí)候，NO生成生成量比平衡濃度要低得多量比平衡濃度要低得多膨脹過程，缸內(nèi)膨脹過程，缸內(nèi)T平衡濃度平衡濃度逆向反應(yīng)速率過低逆向反應(yīng)速率過低 NO凍結(jié)凍結(jié)NO濃度濃度 排氣溫度對(duì)應(yīng)平衡濃度排氣溫度對(duì)應(yīng)平衡濃度23四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（三）（三）NO的生成因素的生成因素l溫度：溫度：隨著溫度上升，隨著溫度上升，NO平衡濃度提高，生成速度加平衡濃度提高，生成速度加快。（稀混合氣區(qū)）快。（稀混合氣區(qū)）l氧的濃度：氧的濃度：氧濃度上升，氧濃度上升

16、，NO上升（濃混合氣區(qū)）。上升（濃混合氣區(qū)）。l滯留時(shí)間：滯留時(shí)間：NO的生成反應(yīng)速度比燃燒反應(yīng)慢，長(zhǎng)滯留的生成反應(yīng)速度比燃燒反應(yīng)慢，長(zhǎng)滯留時(shí)間導(dǎo)致時(shí)間導(dǎo)致NO的生成量升高。的生成量升高。 三條結(jié)論對(duì)于汽油機(jī)和柴油機(jī)都適用三條結(jié)論對(duì)于汽油機(jī)和柴油機(jī)都適用24四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（四）（四）NO的影響因素的影響因素過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)l a =0.9，燃燒溫度較高，燃燒溫度較高，氧濃度低，抑制氧濃度低，抑制NO生成。生成。l a提高，氧增加效果抵消提高，氧增加效果抵消燃?xì)鉁囟认陆?，?dǎo)致燃?xì)鉁囟认陆?，?dǎo)致NO生生成增大，成增大，NO排放量峰值出排放量峰值出現(xiàn)在

17、現(xiàn)在 a =1.1左右的略稀混左右的略稀混合氣中。合氣中。l a進(jìn)一步增加，溫度下降進(jìn)一步增加，溫度下降的效果占優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致的效果占優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致NO生生成量減少。成量減少。25四、四、NOx的生成機(jī)理及影響因素的生成機(jī)理及影響因素（四）（四）NO的影響因素的影響因素已燃?xì)夥至恳讶細(xì)夥至縧已燃?xì)怏w能夠減小可燃?xì)獾陌l(fā)熱量，同時(shí)增大混合氣的已燃?xì)怏w能夠減小可燃?xì)獾陌l(fā)熱量，同時(shí)增大混合氣的比熱容（比熱容（CO2和和H2O三原子氣體的比熱容遠(yuǎn)大于三原子氣體的比熱容遠(yuǎn)大于O2和和N2雙原子氣體），使最高燃燒溫度下降，雙原子氣體），使最高燃燒溫度下降，NO排放下降。排放下降。l已燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)增加還使燃燒速率下降，同

18、樣降低燃燒溫度已燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)增加還使燃燒速率下降，同樣降低燃燒溫度和和NO排放。排放。可燃混合氣中的已燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)增大能夠降低可燃混合氣中的已燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)增大能夠降低NOx排放排放26一、渦流空氣中的噴注分層模型一、渦流空氣中的噴注分層模型噴孔噴孔噴注尾部噴注尾部過后噴射過后噴射噴注核心噴注核心貧油火焰區(qū)貧油火焰區(qū)貧油火焰外圍區(qū)貧油火焰外圍區(qū)噴注前沿噴注前沿著火核心著火核心火焰前鋒火焰前鋒空氣渦流空氣渦流壁面壁面27一、渦流空氣中的噴注分層模型一、渦流空氣中的噴注分層模型部分負(fù)荷，完全燃燒產(chǎn)物部分負(fù)荷，完全燃燒產(chǎn)物+NOx近全負(fù)荷，不完全燃燒產(chǎn)物近全負(fù)荷，不完全燃燒產(chǎn)物+C完全燃燒完全燃燒產(chǎn)物產(chǎn)物+NOx

19、不完全氧化不完全氧化產(chǎn)物產(chǎn)物+HC空氣渦流空氣渦流28不完全燃燒產(chǎn)物不完全燃燒產(chǎn)物HC+C+CO二、二、HC排放排放1. 混合氣太稀或太濃混合氣太稀或太濃1）滯燃期內(nèi)，可能因?yàn)橛蜌饣旌咸焓够旌蠚猓计趦?nèi)，可能因?yàn)橛蜌饣旌咸焓够旌蠚膺^稀。柴過稀。柴油機(jī)未燃油機(jī)未燃HC的排放主要來(lái)自的排放主要來(lái)自柴油噴注的外緣混合過度造柴油噴注的外緣混合過度造成的成的過稀混合氣地區(qū)。過稀混合氣地區(qū)。2）在噴油后期的高溫燃?xì)庵?，因?yàn)橛蜌饣旌喜怀浞质够欤┰趪娪秃笃诘母邷厝細(xì)庵?，因?yàn)橛蜌饣旌喜怀浞质够旌蠚夂蠚膺^濃，過濃，產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物隨排氣排出，但這時(shí)較產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物隨排氣排出，但這時(shí)較多的多的HC多被多

20、被碳煙微粒吸附。碳煙微粒吸附。292. 火焰淬熄：火焰淬熄： 1）火焰）火焰壁面淬熄壁面淬熄是柴油機(jī)是柴油機(jī)HC排放的一個(gè)來(lái)源，它取排放的一個(gè)來(lái)源，它取決于柴油噴注與燃燒室壁面的碰撞情況。決于柴油噴注與燃燒室壁面的碰撞情況。2）對(duì)于小型高速柴油機(jī)，由于燃燒室尺寸小，而噴油）對(duì)于小型高速柴油機(jī)，由于燃燒室尺寸小，而噴油嘴的噴孔又不能太?。ㄓ绊憞娪土浚?，燃油噴注碰壁嘴的噴孔又不能太?。ㄓ绊憞娪土浚?，燃油噴注碰壁一般不可避免，但在匹配良好的情況下引起的一般不可避免，但在匹配良好的情況下引起的HC排放排放不很嚴(yán)重。不很嚴(yán)重。30二、二、HC的排放特點(diǎn)的排放特點(diǎn)三、三、CO的排放特點(diǎn)的排放特點(diǎn)柴油機(jī)總是

21、在柴油機(jī)總是在 a1（1.5-3之間）下工作，之間）下工作，CO排放量排放量比較低，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限時(shí)（比較低，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限時(shí)（1.2-1.3之之間間）才急劇增加。）才急劇增加。柴油機(jī)噴油量小柴油機(jī)噴油量小，溫度低，后期，溫度低，后期氧化作用不完全氧化作用不完全，容易生成，容易生成CO，造成造成 a很大很大（負(fù) 荷 很 小 時(shí) ）負(fù) 荷 很 小 時(shí) ）CO排放上升。排放上升。31四、四、NOx的排放的排放1. NO2 的生成機(jī)理：的生成機(jī)理： 汽油機(jī)排氣中的汽油機(jī)排氣中的NO2濃度與濃度與NO的濃度相比可忽略不計(jì)，的濃度相比可忽略不計(jì)，但在柴油機(jī)中但在柴油機(jī)中NO2可占

22、到排氣中總可占到排氣中總NOX的的10%30%。NO HO2 NO2 OHNO2O NOO232l缸內(nèi)快速取樣技術(shù)和全氣缸取樣技術(shù)的測(cè)量表明，缸內(nèi)快速取樣技術(shù)和全氣缸取樣技術(shù)的測(cè)量表明，柴油機(jī)幾乎所有柴油機(jī)幾乎所有NO都是在燃燒開始的頭都是在燃燒開始的頭20CA以以內(nèi)生成的。內(nèi)生成的。l推遲噴油是降低柴油機(jī)推遲噴油是降低柴油機(jī)NOx排放的簡(jiǎn)便有效的方法，排放的簡(jiǎn)便有效的方法，但代價(jià)是燃油消耗率有所提高，排氣煙度增大。但代價(jià)是燃油消耗率有所提高，排氣煙度增大。33四、四、NOx的排放的排放2. 噴油定時(shí)的影響：噴油定時(shí)的影響： l柴油機(jī)的微粒：柴油機(jī)的微粒：除去未化合除去未化合的水以外所有固態(tài)的

23、碳基顆的水以外所有固態(tài)的碳基顆粒粒DS、液態(tài)的燃油與潤(rùn)滑油、液態(tài)的燃油與潤(rùn)滑油SOF以及無(wú)機(jī)物硫酸鹽（以及無(wú)機(jī)物硫酸鹽（SO2、NO2、鉛）等物質(zhì)的總稱、鉛）等物質(zhì)的總稱l里卡多認(rèn)為（美國(guó)環(huán)保局認(rèn)為）：里卡多認(rèn)為（美國(guó)環(huán)保局認(rèn)為）：微粒是指經(jīng)過稀釋微粒是指經(jīng)過稀釋后的排氣，在低于后的排氣，在低于51.7以下，在涂有聚四氟乙烯的玻以下，在涂有聚四氟乙烯的玻璃纖維濾紙上沉積的除水分以外的物質(zhì)。璃纖維濾紙上沉積的除水分以外的物質(zhì)。34五、微粒排放五、微粒排放白白 煙煙藍(lán)藍(lán) 煙煙黑黑 煙（碳煙）煙（碳煙）產(chǎn)生產(chǎn)生工況工況低溫啟動(dòng)不久及怠低溫啟動(dòng)不久及怠速工況速工況 尚未完全預(yù)熱尚未完全預(yù)熱或低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

24、或低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 大、全或加速等負(fù)大、全或加速等負(fù)荷（高壓、高溫、荷（高壓、高溫、局部缺氧局部缺氧 ）狀態(tài)狀態(tài)液態(tài)油滴液態(tài)油滴 液態(tài)油滴液態(tài)油滴 碳煙微粒碳煙微粒 直徑直徑大小大小1.3um左右左右 0.4um以下以下 0.11um其它其它暖車后白煙消失暖車后白煙消失有刺激性氣味有刺激性氣味 后期氧化后期氧化35五、微粒排放五、微粒排放微粒的理化特性微粒的理化特性 l脫氫裂解脫氫裂解在預(yù)混火焰的高溫預(yù)熱區(qū)和擴(kuò)在預(yù)混火焰的高溫預(yù)熱區(qū)和擴(kuò)散火焰的低溫氧化區(qū)裂解成為先期產(chǎn)物；散火焰的低溫氧化區(qū)裂解成為先期產(chǎn)物；l表面增長(zhǎng)和凝聚表面增長(zhǎng)和凝聚2030nm（1）煙粒生成階段：）煙粒生成階段：（2）煙粒長(zhǎng)大階

25、段：）煙粒長(zhǎng)大階段：l成核成核足夠穩(wěn)定性抵御分解；足夠化學(xué)活性足夠穩(wěn)定性抵御分解；足夠化學(xué)活性與其他集團(tuán)快速反應(yīng)（極性共軛結(jié)構(gòu)）與其他集團(tuán)快速反應(yīng)（極性共軛結(jié)構(gòu)）2nml集聚（球狀或鏈狀多孔聚合物）集聚（球狀或鏈狀多孔聚合物）1m361. 微粒的形成機(jī)理微粒的形成機(jī)理五、微粒排放五、微粒排放l氧化作用需要有一定的溫度，至少在氧化作用需要有一定的溫度，至少在700800。（3）煙粒的氧化：）煙粒的氧化：l碳煙的碳煙的生成主要是在燃燒的初期和中期，而碳煙的氧化主要是在燃生成主要是在燃燒的初期和中期，而碳煙的氧化主要是在燃燒的中期和后期；燒的中期和后期；l碳煙濃度先是上升到一最大值，然后濃度下降，這

26、表明碳煙的碳煙濃度先是上升到一最大值，然后濃度下降，這表明碳煙的氧化氧化反應(yīng)加快，碳煙濃度急劇降低；反應(yīng)加快，碳煙濃度急劇降低；l碳煙的氧化速率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)。溫下的逗留時(shí)間有關(guān)。 371. 微粒的形成機(jī)理微粒的形成機(jī)理五、微粒排放五、微粒排放柴油機(jī)燃燒生成碳煙和柴油機(jī)燃燒生成碳煙和NOx的溫度以及的溫度以及 a條件（柴油機(jī)混合條件（柴油機(jī)混合氣在氣在預(yù)混合燃燒中的典型狀態(tài)的變化預(yù)混合燃燒中的典型狀態(tài)的變化如圖上各箭頭所示）如圖上各箭頭所示）l在預(yù)混合燃燒中在預(yù)混合燃燒中，大部分燃油，大部

27、分燃油 a大于大于0.7，主要生，主要生成成NOx。l應(yīng)縮短滯燃期和應(yīng)縮短滯燃期和控制滯燃期控制滯燃期內(nèi)噴內(nèi)噴油油量，使盡可能量，使盡可能多的混合多的混合氣氣 a控控制在制在0.6-0.9之間。之間。2. 微粒和微粒和NOx五、微粒排放五、微粒排放38柴油機(jī)燃燒中生成碳煙和柴油機(jī)燃燒中生成碳煙和NOx的溫度以及的溫度以及 a條件（柴油機(jī)條件（柴油機(jī)擴(kuò)散燃燒中混合氣狀態(tài)變化擴(kuò)散燃燒中混合氣狀態(tài)變化如圖所示）（第二階段燃燒）如圖所示）（第二階段燃燒）l過量空氣系數(shù)小于過量空氣系數(shù)小于4的燃油都會(huì)生成的燃油都會(huì)生成煙粒（溫度低于煙煙粒（溫度低于煙粒生成溫度的混合粒生成溫度的混合氣生成氣生成HC）。）

28、。l噴油結(jié)束后，燃?xì)鈬娪徒Y(jié)束后，燃?xì)馀c空氣進(jìn)一步混合與空氣進(jìn)一步混合，其狀態(tài)變化如圖，其狀態(tài)變化如圖中虛線箭頭所示。中虛線箭頭所示。2. 微粒和微粒和NOx五、微粒排放五、微粒排放39南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院五、微粒排放五、微粒排放2. 微粒和微粒和NOxPM與與NOx表現(xiàn)出很表現(xiàn)出很強(qiáng)的折衷強(qiáng)的折衷 Trade-off關(guān)系關(guān)系(平衡關(guān)系平衡關(guān)系)達(dá)到嚴(yán)格的排放法達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)要求：燃燒優(yōu)化規(guī)要求：燃燒優(yōu)化和尾氣后處理方案和尾氣后處理方案 實(shí)際開發(fā)實(shí)際開發(fā)40柴油機(jī)排氣微粒柴油機(jī)排氣微粒煙粒煙粒有機(jī)可溶成分有機(jī)可溶成分來(lái)自燃油：減少未燃來(lái)自燃油：減少未燃HC排放使排放使SOF降低降低來(lái)自潤(rùn)滑油：降低潤(rùn)滑油消耗，改善來(lái)自潤(rùn)滑油：降低潤(rùn)滑油消耗，改