PDF《第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素》

第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素

一、发动机污染物的形成

二、使用因素对排气中有害气体浓度的影响

1、CO的形成 O H m nCO O n m H C m n

2 2

2 2 )

4 ( + → + + O H m nCO O m n H C m n

2 2

2 )

4 2 ( + → + + : )

1 ( )

2 时 不完全燃烧 < α : )

1 燃油完全燃烧时

一、发动机污染物的形成 3)当空气充足时(α>1)理论上不会生成CO,但 实际上由于: (1)混合气:混合不均匀或分配不均,造成局部 缺O2,会产生少量CO.

(2)高温使CO2还原成CO O H CO CO H O H O H CO O CO

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 + ? ? → ? + + ?→ ? + ?→ ? Δ Δ 还原剂 CO的形成 对于四冲程发动机: 形成增加. 化反应慢, ,氧或)没燃烧的燃料,局部 ( HC

1 1

1 > < α α (2)激冷面温度过低,火焰传不到,反应终止, HC化合物随废气排出. (3)狭缝的熄焰效应,可燃混合气不能燃烧.

2、HC的形成 除了泄露、逸出之外,其主要原因是燃料燃烧 不完全产生的,汽油机的排出量远大于柴油机. 对于二冲程发动机: 由于扫气作用,部分混合气通过汽缸直接进入 排气,因此,HC排出量可能比四冲程汽油机大几 倍. 根据废气分析表明,排气中的HC成分十分复 杂,除了饱和烃、不饱和烃和芳香烃外,还包括有 部分中间氧化物如醛、酮、酸等. 汽油机的HC排放量远大于柴油机.汽油机向大 气排出的HC主要是燃料不完全燃烧的产物由排气管 排出(55%~65%),其次是曲轴箱通风口漏出的占 20%~25%. HC的形成

3、NOx的形成 在发动机排出废气中的NOx ,NO占绝大部分 (约99%),而NO2的含量较少,NO排入大气后,又 被氧化成NO2. NO的形成机理比较复杂,迄今尚无定论,目前 广泛采用的机理为: 形成连锁反应) (

2 2

2 2 O NO O N N NO N O O O + Δ + + Δ + Δ

4、微粒(PM)或碳烟的形成 碳氢化合物燃料的不完全燃烧所产生的碳烟是 以碳原子作为主要成分并含有占10%~30%氢原子的 碳氢化合物所组成,它具有与聚合多环碳化氢相近 的结构.下图所示为当前流行的假说: 燃料分子 空气分子 中间产 物分子 微粒 核心 粒状 微粒 分子 碳烟粒子 发生胶氢反应 聚合反应 1.负荷影响(汽油机) 2.发动机转速ne 3.不稳定工况的影响 4.发动机热工况影响 5.汽车技术状态的影响

二、使用因素对排气中有害气体浓度的影响 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 燃烧不完全,CO 增多 (6)加速 100%