第2章發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成

1、發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染及控制主講人主講人 龔金科等龔金科等2022年6月28日第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成 2.1 一氧化碳2.2 碳?xì)浠衔?.3 氮氧化物2.4 微粒概述：主要內(nèi)容介紹了汽車(chē)尾氣中的主要污染物CO、HC、NOX和微粒的生成機(jī)理及其影響因素。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成一氧化碳的生成機(jī)理第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成2222mnmnC HOmCOH汽車(chē)尾氣中CO的產(chǎn)生是燃燒不充分所致，是氧氣不足而生成的中間產(chǎn)物。汽油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理汽油機(jī)CO排放量xCO與及過(guò)量空氣系數(shù)a的關(guān)系 第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成汽油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理a 1時(shí) ，C

2、O的排放量都很小。a =1.01.1時(shí)，CO的排放量變化較復(fù)雜。由上圖可以看出第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成柴油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理燃料與空氣混合不均勻；局部缺氧和低溫；燃燒區(qū)的停留時(shí)間較短。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成柴油機(jī)一氧化碳的生成機(jī)理a =1.53，CO排放量要比汽油機(jī)低得多。a =1.21.3，CO的排放量才大量增加。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成小負(fù)荷時(shí)盡管a很大，CO排放量反而上升。影響一氧化碳生成的因素 影響一氧化碳生成因素 進(jìn)氣溫度進(jìn)氣溫度上升，空燃比變濃，排出的CO將增加。大氣壓力進(jìn)氣管壓力降低，空氣密度下降，空燃比下降，CO排放量增大。發(fā)動(dòng)機(jī) 工況高真空度下，混和氣瞬

3、時(shí)過(guò)濃，CO濃度將顯著增加。怠速轉(zhuǎn)速提高怠速轉(zhuǎn)速，空氣流量增加，CO濃度降低進(jìn)氣管真空度發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定，CO排放量隨轉(zhuǎn)速增加（空氣流量增加）而降低。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成碳?xì)浠衔锏纳赏緩教細(xì)浠衔锏?途徑 漏入曲軸箱的竄氣中含有大量未燃燃料燃燒過(guò)程中未燃燒或燃燒不完全的碳?xì)淙剂先加驼羝?章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成汽油機(jī)未燃HC的生成機(jī)理冷起動(dòng)、暖機(jī)和怠速等工況下，壁面溫度較低，淬熄層較厚，壁面火焰淬熄是此類(lèi)工況下未燃HC的重要來(lái)源?；鹧娌荒苓M(jìn)入各種狹窄的間隙，便會(huì)產(chǎn)生未燃HC。進(jìn)氣過(guò)程中，潤(rùn)滑油膜溶解和吸收了進(jìn)入氣缸的碳?xì)浠衔?。燃燒過(guò)程中， HC向已燃?xì)饨馕?。沉積物使HC排放增

4、加。燃燒室中壓力和溫度下降太快，可能使火焰熄滅。未燃燒的碳?xì)浠衔镝尫懦鰜?lái)，重新被全部或部分氧化。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成柴油機(jī)未燃HC的生成機(jī)理燃料在氣缸內(nèi)停留的時(shí)間較短，生成HC的相對(duì)時(shí)間也短，故其HC排放量比汽油機(jī)少。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成2.2.2 影響碳?xì)浠衔锷傻囊蛩氐?章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成混合氣質(zhì)量混合氣均勻性越差，HC排放越多運(yùn)行條件汽油機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)速點(diǎn)火時(shí)刻壁溫燃燒室面容比柴油機(jī)噴油時(shí)刻噴油嘴噴孔面積冷卻水進(jìn)水溫度進(jìn)氣密度NOX的生成機(jī)理O2 2OO N2 NO ON O2 NO ON OH NO HNO的平衡摩爾分?jǐn)?shù)xNOe與過(guò)量空氣系數(shù)a的關(guān)系a 1的稀

5、混合氣區(qū)，xNOe隨溫度的升高而迅速增大。a 1，xNOe隨a 的減小而急劇下降。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成NO的生成機(jī)理在稀混合氣區(qū)NO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。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成結(jié)論：NO2的生成機(jī)理汽油機(jī)排氣中的NO2濃度與NO的濃度相比可忽略不計(jì)，但在柴油機(jī)中NO2可占到排氣中總NOX的10%30%。NO HO2 NO2 OHNO2O NOO2第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響NOX生成的因素a 1時(shí)，溫度起著決定性作用，NOX生成量隨溫度升高而迅速增大。最高溫度通常出現(xiàn)在a 1.1，且有適量的氧濃度，故NOX排放濃度出現(xiàn)峰值。a進(jìn)一步增大

6、，溫度下降的作用占優(yōu)勢(shì)，NO生成量減少。廢氣分?jǐn)?shù)增大，減小了可燃?xì)獾陌l(fā)熱量，增大了混合氣的比熱容，使最高燃燒溫度下降，NO排放降低。點(diǎn)火時(shí)刻的影響點(diǎn)火提前角減小，NO排放量不斷下降。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響汽油機(jī)NOX生成的因素噴油提前角減小，燃燒推遲，燃燒溫度較低，生成的NOX較少。影響NOX生成的因素影響柴油機(jī)NOX生成的因素傳統(tǒng)模式低排放放熱模式NOX排放隨負(fù)荷增大而顯著增加。轉(zhuǎn)速對(duì)NOX排放的影響比負(fù)荷的影響小。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成微粒的生成機(jī)理第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成柴油機(jī)微粒的組成與特征柴油機(jī)排氣微粒由很多原生微球的聚集體而成，總體結(jié)構(gòu)為團(tuán)絮狀或鏈狀。當(dāng)排

7、氣溫度超過(guò)500時(shí)，碳質(zhì)微球的聚集體，稱(chēng)為碳煙，也稱(chēng)為煙粒；排氣溫度低于500 時(shí)，煙粒會(huì)吸附和凝聚多種有機(jī)物，稱(chēng)為有機(jī)可溶成份。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成煙粒的生成機(jī)理在高溫富油缺氧區(qū)，通過(guò)裂解和脫氫過(guò)程，經(jīng)過(guò)核化形成先期產(chǎn)物；表面生長(zhǎng)；煙粒生成階段：煙粒長(zhǎng)大階段：在低于1500K的低溫區(qū)，通過(guò)聚合和冷凝生成碳煙微粒。聚集。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成煙粒的氧化及有機(jī)可溶成份的吸附與凝結(jié)氧化作用需要有一定的溫度，至少在700800。組成SOF的重質(zhì)有機(jī)化合物向煙粒聚集物的凝結(jié)與吸附。煙粒的氧化：有機(jī)可溶成份的吸附與凝結(jié)：第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響微粒生成的因素負(fù)荷的影響：高速小

8、負(fù)荷時(shí)，稀薄混合氣區(qū)較大，微粒排放量較高；低速大負(fù)荷時(shí)，容易產(chǎn)生裂解和脫氫，排放量有所升高。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響微粒生成的因素小負(fù)荷時(shí)溫度低，以未燃油滴為主的微粒的氧化作用微弱；轉(zhuǎn)速的影響：轉(zhuǎn)速升高時(shí)，這種氧化作用又受到時(shí)間因素的制約；大負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速的升高有利于氣流運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，使燃燒速度加快。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響微粒生成的因素燃油中芳香烴含量及餾程越高，微粒排放量越大；烷烴含量越高，微粒排放量越少；燃料的影響：柴油機(jī)的排煙濃度隨十六烷值的提高而增大。第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的形成影響微粒生成的因素噴油定時(shí)的影響；噴油參數(shù)的影響：噴油規(guī)律的影響；噴油嘴不正常噴射的影響：滴漏或二次噴射對(duì)碳煙有不利影響