第三章燃燒過(guò)程及排放

三、燃燒過(guò)程的影響因素影響柴油機(jī)燃燒過(guò)程的因素主要有以下方面1.燃油品質(zhì).在燃油的性能指標(biāo)中。十六烷值(CN)對(duì)燃燒過(guò)程影響最大。十六烷值高，自燃性好，則滯燃期短，燃燒平穩(wěn).但過(guò)高的十六烷值，使燃油容易在高溫下裂化分解為游離碳，造成燃燒不完全，柴油機(jī)冒黑煙；反之，十六烷值低，自燃性能差，滯燃期長(zhǎng)，燃燒過(guò)程粗暴(即燃燒敲缸)。低速機(jī)對(duì)i較不敏感，對(duì)十六烷值要求不那么高。低速機(jī)燃燒時(shí)間長(zhǎng)，i期間噴入的燃油僅占15％～30％（高速機(jī)可達(dá)100％）,因此燃油的十六烷值要適當(dāng)，當(dāng)燃油品質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整柴油機(jī)的參數(shù)。如當(dāng)換用十六烷值較低的燃油時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)增大供油提前角。其次，燃油揮發(fā)性差，滯燃時(shí)間增長(zhǎng)；粘度高，霧化質(zhì)量差，滯燃階段增長(zhǎng)。加入某種添加劉(如助燃劑等)可改善燃他的燃燒性能。

2．缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)工質(zhì)狀態(tài)的主要參數(shù)是壓縮終點(diǎn)的空氣溫度、壓力和擾動(dòng)，其中以溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響為最大。壓縮終點(diǎn)溫度愈高，滯燃期愈短，柴油機(jī)工作愈平穩(wěn).氣缸內(nèi)的壓縮溫度及壓力主要取決于壓縮比和氣缸冷卻水的冷卻情況，以及活塞環(huán)和氣閥是否處于密封狀態(tài)。同時(shí)應(yīng)避免冷車起動(dòng)柴油機(jī)，起動(dòng)前必須進(jìn)行暖缸。壓縮比過(guò)小，使滯燃階段過(guò)長(zhǎng)，柴油機(jī)工作粗暴，整個(gè)燃燒過(guò)程后移，燃燒不完全，排溫升高，機(jī)件熱負(fù)荷增大，可靠性降低。當(dāng)壓縮比減小后，應(yīng)立即調(diào)整恢復(fù)正常，否則壓縮壓力和溫度都會(huì)降低?？諝獾臄_動(dòng)有加速燃前和燃燒過(guò)程中混合氣形成的積極作用，同時(shí)也影響燃油噴射的穿透距離.3．噴油定時(shí)噴油提前角對(duì)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程有直接影響。如提前角太大，則由于噴油時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度較低而使滯燃期延長(zhǎng)，最大爆發(fā)壓力及壓力升高率增大，從而使柴油機(jī)工作粗暴.如圖曲線1所示。由圖中左上角噴油始點(diǎn)標(biāo)記曲線可知，曲線1噴油提前角約為上止點(diǎn)前40℃A，相應(yīng)的滯燃角約為30℃A；若噴油提前角過(guò)小、將因著火前缸內(nèi)溫度與壓力已下降，而使滯燃期也增長(zhǎng)，但活塞已下行使最高爆發(fā)壓力降低，后燃增加，排氣溫度上升，如圖曲線6。圖中曲線6噴油提前角為上止點(diǎn)前10℃A，相應(yīng)的滯燃角約為40℃A。

因此,每一種柴油機(jī)都有一個(gè)最佳的噴油提前角，使燃燒過(guò)程比較合理，既有較高的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，又能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。在可靠工作的前提下，經(jīng)濟(jì)性最好的噴油提前角（其pmax等于設(shè)計(jì)值）。(通常在上止點(diǎn)后10℃A—15℃A，經(jīng)濟(jì)性高).在管理中要定期進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，保持這一最佳的噴油提前角。增壓柴油機(jī)為了限制pmax，標(biāo)定工況下的供油提前角取得偏小，主要燃燒階段適當(dāng)后移。保證了可靠性，犧牲了一點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性。同一柴油機(jī)不同負(fù)荷時(shí)有不同的最佳噴油提前角。負(fù)荷較小時(shí)，pmax較低，把噴油提前角適當(dāng)加大，可使ge降低。同一柴油機(jī)燃用不同的燃油，最佳噴油提前角也不同。由柴油改燒重油時(shí)，由于重油燃燒緩慢，pmax下降，應(yīng)適當(dāng)加大供油提前角，提高pmax，減少后燃，可使ge降低。4．霧化質(zhì)量

霧化質(zhì)量好將使滯燃期縮短，柴油機(jī)工作平穩(wěn)，同時(shí)燃油細(xì)粒能與空氣均勻混合使燃燒完全。船用大、中型柴油機(jī)中，燃油的霧化質(zhì)且主要取決于噴油設(shè)備。若噴油設(shè)備不正常，則將直接影響柴油機(jī)的燃燒質(zhì)量。

5．換氣質(zhì)量

換氣質(zhì)量好，進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量增多，燃油燃燒時(shí)有足夠的氧氣與之化合，燃燒完全。影響換氣質(zhì)量的因素主要有氣閥定時(shí)，氣口(閥)、氣道的清潔程度，增壓系統(tǒng)(如增壓器、空冷器等)的工作狀態(tài)等。對(duì)于增壓柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，換氣質(zhì)量要比非增壓柴油機(jī)的高，故其燃燒要比非增壓柴油機(jī)完全。增壓度越高，增壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)越是嚴(yán)重影響著進(jìn)入氣缸的空氣量。所以，越應(yīng)確保增壓系統(tǒng)工作良好。6.運(yùn)轉(zhuǎn)工況柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對(duì)滯燃期和整個(gè)燃燒過(guò)程都會(huì)發(fā)生影響。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，活塞平均速度相應(yīng)上升，氣缸漏氣及散熱損失減少，壓縮溫度和壓力將上升。同時(shí)，轉(zhuǎn)速升高能使噴油壓力提高，燃油霧化變好，加速了著火準(zhǔn)備過(guò)程。此外，轉(zhuǎn)速升高時(shí)，燃燒室內(nèi)的空氣擾動(dòng)加劇，促使油氣混合。綜上所述，轉(zhuǎn)速升高能提高混合氣形成的速度，使滯燃時(shí)間i有所縮短。

另一方面，轉(zhuǎn)速升高，曲柄每轉(zhuǎn)過(guò)1?所需的時(shí)間減少得比i更快（按比例），會(huì)使滯燃角增大。在這段滯燃角內(nèi)噴入氣缸的燃油增多，從而使速燃期的pmax和dp/d增大。此外，轉(zhuǎn)速的升高使得以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的噴油過(guò)程延長(zhǎng)，特別是燃燒過(guò)程不可能與轉(zhuǎn)速的升高成比例地加速進(jìn)行，后燃加劇。但這種影響將因氣缸內(nèi)擾動(dòng)的加強(qiáng)而得以減輕。所以轉(zhuǎn)速的影響則視發(fā)動(dòng)機(jī)具體情況而定。柴油機(jī)的負(fù)荷對(duì)滯燃期i也有間接影響。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，每循環(huán)噴油量增加，氣缸內(nèi)的總發(fā)熱量也隨之增加，使燃燒室壁溫提高，使滯燃期i稍有縮短。但是在負(fù)荷增加時(shí)，因每循環(huán)噴油量增多和噴油過(guò)程的延長(zhǎng)，總的燃燒持續(xù)期幾乎是成比例增長(zhǎng)的，其最大燃燒壓力提高，后燃加劇。至于平均壓力升高率p/的變化則隨機(jī)型而異，一般低增壓四沖程柴油機(jī)，隨著負(fù)荷增加p/有所下降，高增壓二沖程柴油機(jī)則可能上升。供油規(guī)律對(duì)燃燒過(guò)程的影響比較是在相同的轉(zhuǎn)速、循環(huán)供油量、滯燃階段1～2下進(jìn)行的，用第Ⅰ種規(guī)律工作的柴油機(jī)工作柔和。而用第Ⅱ種規(guī)律工作的柴油機(jī)工作粗暴。

四、改善燃燒質(zhì)量的措施根據(jù)上述對(duì)燃燒過(guò)程分析可以看出，一個(gè)完善的燃燒過(guò)程應(yīng)具有以下特點(diǎn)：控制滯燃期內(nèi)的噴油量以保證柴油機(jī)燃燒柔和；燃燒在上止點(diǎn)附近發(fā)生，燃燒壓力應(yīng)迅速升高到限定的最高爆發(fā)力并基本以此不變的壓力按等壓過(guò)程燃燒；燃燒持續(xù)時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)(通常，燃燒持續(xù)期不超過(guò)40℃A)；主燃期燃燒完全，后燃最少.

一個(gè)完善燃燒過(guò)程的特點(diǎn)。其燃燒放熱率應(yīng)先緩后急，即開始放熱要適中以滿足柔和運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，隨后燃燒加快，加速擴(kuò)散燃燒階段的放熱率，使燃燒在上止點(diǎn)后附近(一般為40℃曲軸轉(zhuǎn)角)結(jié)束，圖中的實(shí)線為燃燒過(guò)程的放熱率曲線，虛線為燃燒過(guò)程的總放熱量曲線。從放熱率曲線的形狀來(lái)看，可將其分為三個(gè)階段：第一階段相當(dāng)于放熱率曲線的ab段。這一階段的特點(diǎn)是放熱率非常高，它對(duì)應(yīng)于氣缸氣體壓力迅速上升的階段——急燃期。延續(xù)時(shí)間比較短，約占5?～7?曲柄轉(zhuǎn)角；其累積放出的熱量約占循環(huán)總熱量的20％。這一階段燃燒的特征是預(yù)混合燃燒，即在滯燃期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混合氣發(fā)火并全部燃燒完畢。

第二階段相當(dāng)于放熱率曲線的bc段。這一階段放熱率比第一階段的放熱率有所降低，其延續(xù)時(shí)間約為40?曲柄轉(zhuǎn)角，所放出的熱量約占全循環(huán)總熱量的60％，它對(duì)應(yīng)于燃燒過(guò)程的第三階段——緩燃期。本階段燃燒的特征是擴(kuò)散燃燒。【預(yù)混合燃料已耗盡，放熱率受燃料與空氣混合速率的控制。由于燃料仍在繼續(xù)噴入，因此燃燒放熱將取決于燃料噴射過(guò)程以及燃料與空氣的混合和擴(kuò)散過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，隨著火焰前鋒面積的擴(kuò)大，燃燒速度也有所提高，因此放熱率曲線出現(xiàn)一個(gè)駝峰?！糠艧嵋?guī)律的第一階段與第二階段累積已有80％的總熱量放出，可以說(shuō)絕大部分熱量已在第二階段結(jié)束前放出。第三階段相當(dāng)于放熱率曲線上的cd段。它存在于膨脹行程，是放熱過(guò)程的尾部，放熱量很小。它對(duì)應(yīng)于膨脹過(guò)程中的后燃期。這一階段放出的熱量約占循環(huán)總熱量的20％，延續(xù)時(shí)間約為60?曲柄轉(zhuǎn)角。通過(guò)對(duì)燃燒過(guò)程的理論分析與試驗(yàn)表明，以下措施可改善柴油機(jī)的燃燒質(zhì)量。首先，從設(shè)計(jì)方面，可采用特殊形狀的燃油凸輪，保證初期噴射速度低，而后期噴射速度增加并在短時(shí)間內(nèi)完成噴油；采用油膜蒸發(fā)燃燒方式以保證燃燒柔和；采用分級(jí)噴射，即同一氣缸有兩個(gè)油泵柱塞，初期由其中一個(gè)柱塞供油，隨后兩個(gè)柱塞同時(shí)供油,用變壓縮比活塞以及變噴油定時(shí)等。其次,運(yùn)轉(zhuǎn)管理方面，注意以下幾點(diǎn)：（1）確保換氣質(zhì)量良好。為了做到這一點(diǎn)，增壓柴油機(jī)還要維持增壓器有良好的工作性能，使進(jìn)入氣缸中的空氣得到保證。應(yīng)根據(jù)情況及時(shí)清潔進(jìn)、排氣口和進(jìn)、排氣通道。有氣閥的柴油機(jī)應(yīng)確保有正確的氣閥正時(shí)。此外，還要注意活塞環(huán)和氣缸套的磨損情況，以保證進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣不致過(guò)多的漏泄。在空氣方面為燃燒過(guò)程創(chuàng)造有利條件。(2)燃油品質(zhì)。燃油的質(zhì)量應(yīng)滿足使用要求，應(yīng)重視燃油使用前的預(yù)處理(預(yù)熱與凈化)質(zhì)量。

(3)氣缸壓縮溫度。保證燃油壓縮發(fā)火的足夠溫度，如活塞壓縮狀態(tài)、氣缸的冷卻等。(4)確保噴射系統(tǒng)正常工作。(5)日常例行管理.（1）觀看排氣顏色。柴油機(jī)排氣的正常煙色是隱約可見的淡灰色。若發(fā)現(xiàn)冒黑煙，則表示燃燒不正常。但要判斷哪一只氣缸不正常，則還須觀察各缸排溫而定。一般燃燒不正常的氣缸排溫要比正常的氣缸高。（2）察看各缸排氣溫度。若某一缸排氣溫度低于一般平均值，則可能是由于該缸噴油量較小而使負(fù)荷不均，也有可能是噴油提前角過(guò)大。若某一缸排氣溫度超過(guò)平均值較多，則有兩種可能：一是該缸噴油量太多而超負(fù)荷；二是由于噴油設(shè)備發(fā)生故障而出現(xiàn)嚴(yán)重后燃現(xiàn)象。至于究竟屬于哪一種情況，還須從其它方面進(jìn)行觀察。（3）測(cè)量氣缸最高爆發(fā)壓力。用爆壓表直接測(cè)出最高爆發(fā)壓力值。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)最高爆發(fā)壓力值，即可大致判斷出各缸供油提前角的變化。最高爆發(fā)壓力值過(guò)高，則可能是噴油泵的供油提前角過(guò)大。同時(shí)，測(cè)取各缸壓縮壓力，可以判斷各缸的壓縮狀態(tài)。（4）測(cè)取各缸示功圖。根據(jù)示功圖可計(jì)算出各缸的平均指示壓力、功率，以檢查各缸負(fù)荷是否均勻。同時(shí)，測(cè)取各缸的轉(zhuǎn)角示功圖，以便判斷各缸的燃燒情況。柴油機(jī)排氣冒黑煙的原因:1.柴油機(jī)超負(fù)荷.2.壓縮壓力不足.由于終點(diǎn)溫度不高引起燃燒不良而冒黑煙.3.燃油噴射壓力過(guò)低.啟閥壓力太低.4.噴油孔堵塞或滴油.5.空氣濾清器堵塞,掃氣壓力低,進(jìn)排氣口結(jié)炭嚴(yán)重.6.噴油定時(shí)過(guò)晚.六、柴油機(jī)的熱平衡燃油在氣缸中燃燒所放出的熱量并不能全部轉(zhuǎn)化成有效功，大約只有40％一55％的熱量轉(zhuǎn)化為有效功，其余的45％一60％的熱量為各種形式的損失。將單位時(shí)間內(nèi)燃油的熱量轉(zhuǎn)化的有效功、廢氣帶走的熱損失、冷卻介質(zhì)帶走的熱損失以及其余熱損失的熱量的利用與分配情況稱為柴油機(jī)的熱平衡。在柴油機(jī)熱平衡中各項(xiàng)熱量的分配情況大致如下：

qe＝30％一55％；qr=25％一40％；

qw＝10％一30％；qs＝2％一10％通過(guò)對(duì)柴油機(jī)熱平衡的分析可知盡量減少或充分利用qr和qw的重要性。尤其qr，不僅數(shù)量多而且因其溫度較高，可利用程度較大。qw的數(shù)量也較大，但其溫度較低，轉(zhuǎn)化為有用功的能力較差，在利用上存在一定難度。目前國(guó)內(nèi)外研究的絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)即為減小qw的一種方案。第六節(jié)柴油機(jī)排氣污染與凈化柴油機(jī)排出的廢氣是主要的大氣污染源之一。近代，由于大氣污染日益嚴(yán)重，人類生存環(huán)境的日趨惡化，故對(duì)柴油機(jī)排放物嚴(yán)格限制。目前，對(duì)船舶柴油機(jī)的排放物也開始制訂有關(guān)限制性指標(biāo)。如已經(jīng)實(shí)施的我國(guó)（GBn267-87）對(duì)運(yùn)輸、船用柴油機(jī)的排放限制中規(guī)定：當(dāng)pe＞300kPa時(shí)，在ge≤214g／（kW·h）時(shí)NOX限值為29g／（kW·h）；在ge=214g／（kW·h）～268g／（kW·h）時(shí)，NOX限值為25g／（kW·h）～14g／（kW·h）；在ge＞268g／（kW·h）時(shí)，NOX限值為11g／（kW·h）。而根據(jù)最遲于1999年12月31日實(shí)施的國(guó)際海事組織《MARPOL73／78公約》中關(guān)于船舶造成大氣污染的新附則【附則Ⅵ】中的規(guī)定，對(duì)船舶主機(jī)排放限制更為苛刻。其對(duì)排放限制主要有兩點(diǎn)：其一，關(guān)于NOX限值，低速機(jī)為13g／（kW·h）；中速機(jī)為11g／（kW·h）；高速機(jī)為9g／（kW·h）。其二，關(guān)于SO2限值，使用的燃油硫分不得大于1.5%。一些經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)柴油機(jī)排放的限制尤為苛刻，其處罰也尤為嚴(yán)厲。

一、柴油機(jī)排氣污染物及其危害

1．廢氣有害成分柴油機(jī)排出的廢氣是由燃燒產(chǎn)物與剩余空氣組成的。依其對(duì)人類的危害性可分為有害成分和無(wú)直接危害(簡(jiǎn)稱無(wú)害)成分兩類。無(wú)害成分為燃料的完全燃燒產(chǎn)物，如二氧化碳(CO2)、水蒸氣(H20)、過(guò)量空氣以及殘余氮(N2)等。它們對(duì)生物無(wú)直接危害。有害成分又稱污染物，包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠?HC)、二氧化硫(S02)、臭氧和微粒物質(zhì)(如炭煙、油霧等)。這些直接從柴油機(jī)排出的有害成分又稱一次有害排放物。還有一些成分如C02，雖然不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生直接危害，但由于C02的大量聚積會(huì)形成地球氣候的溫室效應(yīng)而成為有害。又如HC和NOx：在大氣中經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)后可生成新的有害物。這些統(tǒng)稱為兩次有害排放物。因而，我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)把廢氣中有害成分及C02和炭煙等統(tǒng)稱排放物，簡(jiǎn)稱排放。2．柴油機(jī)排放物的危害

1)微粒物質(zhì)柴油機(jī)排出的微粒物質(zhì)主要有黑煙、藍(lán)煙和白煙。排氣中的黑煙是燃油不完全燃燒生成的炭煙。黑煙不但影響視線，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害，而且由于在炭煙微粒的孔隙中吸附有SO2和多環(huán)芳香烴，有致癌的危險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，大小在0.1~0.5μm的炭煙微粒對(duì)人體的危害最大。在我國(guó)用煙度單位計(jì)量炭煙。

藍(lán)煙和白煙往往發(fā)生在柴油機(jī)起動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)之時(shí)，它們都是燃油或潤(rùn)滑油的微粒，但粒度不同。藍(lán)煙的粒徑在0.5μm以下，而白煙的粒徑在1μm以上。在藍(lán)煙和白煙排出的同時(shí)，由于有燃燒中間生成物（如甲醛等）排出，故有刺激性與臭味。

2）NOX

柴油機(jī)排氣中的NOX主要是NO和NO2（故NO與NO2統(tǒng)稱NOX）。NO的毒性不大，在低濃度時(shí)對(duì)人體無(wú)明顯危害，高濃度時(shí)能造成人體和動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙。同時(shí)NO容易在大氣中氧化成劇毒性的NO2。NO2是一種棕色的刺激性氣體，吸入人體后與血紅蛋白作用成為變性血紅蛋白，使血液的輸氧能力下降。據(jù)報(bào)導(dǎo)，人只要處在NO2含量100ppm～150ppm的環(huán)境中0.5h～1h，就會(huì)因肺氣腫而死亡。氮氧化物的另一大危害是在光化學(xué)反應(yīng)下產(chǎn)生臭氧、醛和PAN（過(guò)氧化?；跛猁}）等。臭氧具有極強(qiáng)的氧化力，使植物變黑，橡膠發(fā)裂，人體發(fā)生肺氣腫；而醛對(duì)眼睛、上呼吸道、中樞神經(jīng)等都有危害。PAN的毒性介于NO和NO2之間。

3）HC未燃的碳?xì)浠衔颒C成分復(fù)雜，對(duì)人類的危害不能簡(jiǎn)單地用總濃度衡量。其中的大部分對(duì)人體健康的直接影響不明顯，如其中的甲烷無(wú)毒。而醛類和多環(huán)芳香烴（如3.4苯并芘(嵌二萘)等）已確認(rèn)為致癌物質(zhì)。另外，HC又是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)，在陽(yáng)光作用下與NOX進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，形成一種毒性較大的淺藍(lán)色光化學(xué)煙霧，生成的O3對(duì)人體及生物有嚴(yán)重影響。3，4苯并芘是由5個(gè)苯環(huán)構(gòu)成多環(huán)芳烴，是1933年第一次由瀝青中分離出來(lái)的一種致癌烴。難溶于水，環(huán)境中3，4苯并芘的主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)和生活中煤炭、石油和天然氣燃燒產(chǎn)生的廢氣；機(jī)動(dòng)車輛排出的廢氣；加工橡膠、熏制食品以及紙煙與煙草的煙氣等。據(jù)報(bào)道，一包香煙內(nèi)含有0．32μg的3．4苯并芘，每燒1kg煤，可產(chǎn)生0.2lmg;100g煤煙中含6．4mg；汽車排氣中的炭黑、每1g中就有75．4μg，這種汽車每行駛1h，就排出大約300μg的3．4苯并芘。大氣中致癌物質(zhì)有3．4苯并芘、二苯并芘等十多種多環(huán)芳香烴。由于3，4苯并芘較為穩(wěn)定，在環(huán)境中廣泛存在，且與其他多環(huán)芳烴化合物的含量有一定相關(guān)性，所以都把3．4苯并芘作為大氣致病物質(zhì)的代表。隨著城市大氣污染的增加，呼吸道癌癥發(fā)病率、肺癌死亡率顯著增加。3，4苯并芘是一種強(qiáng)的環(huán)境致癌物，可誘發(fā)皮膚、肺和消化道癌癥，是環(huán)境污染主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。

4）COCO是無(wú)色、無(wú)嗅的有毒氣體。吸入人體后能與血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白，導(dǎo)致人體組織缺氧，發(fā)生惡心、頭暈等，嚴(yán)重時(shí)窒息死亡。在柴油機(jī)的排氣中CO含量較少，只在滿負(fù)荷和低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)CO排出較高。

5）SO2SO2是燃油中的硫分在燃燒中的產(chǎn)物。SO2具有刺激性，直接損害人的眼鼻和喉粘膜,引起呼吸器官炎癥。另外，SO2進(jìn)一步氧化產(chǎn)物SO3與水分作用形成硫酸并形成酸雨，影響自然界的生態(tài)平衡。

6）臭氣排氣中的臭氣由多種成分組成，除O3、NO2外，主要是燃油的不完全燃燒產(chǎn)物，如甲醛、丙烯醛等。

二、柴油機(jī)排氣污染物生成機(jī)理及控制措施

1．排氣污染物生成機(jī)理

1）NOX

柴油機(jī)燃油僅含微量氮分，形成的NOX很少，稱“燃料氮氧化物”。排氣中的氮氧化物NOX主要由空氣中的氮在高溫下氧化生成的，稱“熱氮氧化合物”，其氧化反應(yīng)機(jī)理（采爾道維奇Zel

dovich原理）如下：

O+N2?NO+NN+O2?NO+ON+OH?NO+H即氧氣在高溫分解時(shí)產(chǎn)生氧原子（O）。分子狀態(tài)的氮（N2）與原子狀態(tài)的氧碰撞，或氧分子與氮原子碰撞均生成NO。由對(duì)上述鏈鎖反應(yīng)的研究可知，NO的生成主要與燃燒室中氧氣的濃度、反應(yīng)溫度以及在高溫下燃?xì)獾耐Ａ魰r(shí)間等因素有關(guān)。

燃燒室溫度升高、氧氣濃度增加、燃?xì)庠诟邷貐^(qū)滯留時(shí)間增長(zhǎng)均使NO增加。可見，參與預(yù)混燃燒的燃油量多，將因其最高的溫度和最長(zhǎng)的焰后反應(yīng)時(shí)間使NO生成量增加。因此，直噴式燃燒室生成的NO濃度也明顯大于分隔式燃燒室。2）HC

排氣中的未燃燒碳?xì)浠衔颒C是由未燃燒燃油、分解的燃油分子或燃油燃燒的中間產(chǎn)物（如醛、醇等）所組成的，少部分產(chǎn)生于潤(rùn)滑油。由此，HC排放物是由可燃混合氣形成條件和燃燒不良所引起的燃油不完全燃燒形成的。如噴油設(shè)備工作不正常，噴油器結(jié)構(gòu)不合理等。

3）COCO是燃油不完全燃燒的產(chǎn)物，主要是在缺氧或過(guò)低溫度下形成的。在柴油機(jī)中由于過(guò)量空氣系數(shù)α較大，在預(yù)混合燃燒中產(chǎn)生的CO可以在隨后的擴(kuò)散燃燒中進(jìn)一步氧化成CO2，所以柴油機(jī)排放物中的CO一般比汽油機(jī)少，不會(huì)超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。3）SO2

4)SO2是燃油中的硫分燃燒產(chǎn)物，其生成量主要取決于燃油的硫分。

5）微粒物質(zhì)柴油機(jī)排氣中的微粒物質(zhì)分為黑煙、藍(lán)煙和白煙。煙色不同，形成的機(jī)理也不同。黑煙由碳煙粒子構(gòu)成，主要成分是碳元素。柴油機(jī)排氣中的黑煙是燃油在燃燒過(guò)程中經(jīng)歷一系列物理化學(xué)變化后形成的。形成機(jī)理目前尚在探討之中。比較一致的觀點(diǎn)是燃油在高溫區(qū)缺氧熱裂成碳煙核心，此碳煙核心經(jīng)歷表面增長(zhǎng)和凝聚過(guò)程最后形成碳煙粒子隨排氣排出。

白煙是由未經(jīng)燃燒的燃油和滑油以液滴狀態(tài)組成的。它們的液滴直徑在1μm以上隨廢氣排出形成白煙。白煙多在低負(fù)荷及低溫起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)，由于此時(shí)缸內(nèi)溫度較低，燃燒不好。通常，正常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不再形成白煙。藍(lán)煙是由燃燒不完全的燃油與滑油凝結(jié)呈微粒狀態(tài)而形成的，其微粒直徑在0.4μm以下，這種微粒由藍(lán)色光折射成藍(lán)煙。藍(lán)煙多在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生，因此時(shí)缸內(nèi)溫度較低，燃燒不好。2．排氣污染物的凈化措施對(duì)柴油機(jī)排氣污染物的凈化措施很多。但卻沒有一種單項(xiàng)措施能夠有效地降低排氣污染物而不影響柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。如根據(jù)NO：的生成機(jī)理可知，欲降低NOx含量，可降低燃燒過(guò)程中的最高溫度。但如此則同時(shí)降低了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，而且還可能使炭煙和未燃的HC含量增加.因此，在采取降低污染物的措施時(shí)，應(yīng)權(quán)衡利弊，綜合治理，在降低污染物與保證滿意的經(jīng)濟(jì)性之間采用最佳的折衷方案。

降低柴油機(jī)排氣污染物可大體分成前處理、機(jī)內(nèi)處理與后處理三種方案。

1）前處理前處理是對(duì)燃油或空氣在進(jìn)入氣缸前進(jìn)行預(yù)先處理，以期減少缸內(nèi)過(guò)程中所產(chǎn)生的有害排放物。如對(duì)燃油去硫、減少芳香烴含量、精細(xì)過(guò)濾、乳化、磁化、添加添加劑；對(duì)空氣的噴水、廢氣再循環(huán)等。目前還沒有任何一種機(jī)內(nèi)處理方法可以抑制硫化物生成，因此，預(yù)先去硫是減少硫化物的最可靠方法。對(duì)于使用高硫分燃油的柴油機(jī)，為了降低硫化物含量使之符合有關(guān)規(guī)定，燃油去硫（減少硫分）可能是今后優(yōu)先使用的措施。應(yīng)用乳化技術(shù)在燃油中摻水或在進(jìn)氣管中噴水均因水蒸汽的汽化潛熱和比熱較大，降低缸內(nèi)溫度，增加了缸內(nèi)OH基以及因乳化油滴的“微爆”現(xiàn)象，提高了霧化質(zhì)量從而大大降低NOX和碳煙污染物。同時(shí)乳化燃油尚可提高經(jīng)濟(jì)性。但可能造成氣缸部件銹蝕及水污染滑油等問題。