汽車排放污染物的生成機理和影響因素

1、.汽車排放污染物的生成機理和影響因素班級：汽服1101 姓名：袁嘉俊 學(xué)號：1101507115摘要：為了解決日益嚴重的城市大氣污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)新能源汽車和低排放汽車已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的方向之一。分析汽車發(fā)動機排放污染物的生成機理及影響因素，假設(shè)其它條件一定時，某一或幾個參數(shù)變化的情況下，定性分析汽車主要排放污染物C0、HC、NO，等的變化趨勢，從而建立起控制汽車排放的有效措施達到降低汽車排放、凈化城市大氣環(huán)境的目的。關(guān)鍵詞：排放污染物 生成機理 影響因素1、緒論隨著居民收人的提高，汽車價格的下降和消費環(huán)境的改善，中國汽車市場的規(guī)模將持續(xù)擴大增長；同時隨著汽車保有量的持續(xù)增長，我國

2、汽車排放污染物總量也將持續(xù)攀升。汽車排放污染已經(jīng)成為我國城市大氣的主要污染源。因此控制汽車污染的排放關(guān)系到人類社會的可持續(xù)發(fā)展，和人民生活的質(zhì)量。2、汽車排放污染物成分主要污染物CO、HC、NOX和微粒的生成機理及其影響因素。2.1汽車排放污染物生成機理2.1.1一氧化碳的生成機理汽車尾氣中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。燃氣中的氧氣量充足時，理論上燃料燃燒后不會存在CO。但當(dāng)氧氣量不足時，就會有部分燃料不能完全燃燒，而生成CO。1）汽油機一氧化碳的生成機理a 1時 ，CO的排放量都很小。a =1.01.1時，CO的排放量變化較復(fù)雜。2）柴油機一氧化碳的生成機理a =1

3、.53，CO排放量要比汽油機低得多。a =1.21.3，CO的排放量才大量增加。影響一氧化碳生成的因素：1. 進氣溫度的影響2. 大氣壓力的影響 3. 進氣管真空度的影響4. 怠速轉(zhuǎn)速的影響 5. 發(fā)動機工況的影響2.1.2 碳氫化合物的生成機理1）車用汽油機未燃HC的生成機理車用發(fā)動機的碳氫排放物中有完全未燃燒的燃料，但更多的是燃料的不完全燃燒產(chǎn)物，還有小部分由潤滑油不完全燃燒而生成。排氣中未燃碳氫物的成份十分復(fù)雜，其中有些是原來燃料中不含有的成份，這是部分氧化反應(yīng)所致。車用發(fā)動機在正常運轉(zhuǎn)情況下，HC的生成區(qū)主要位于氣缸壁的四周處，故對整個氣缸容積來說是不均勻的，而且對排氣過程而言HC的分

4、布也是不均勻的。在發(fā)動機一個工作循環(huán)內(nèi)，排氣中HC的濃度出現(xiàn)兩個峰值，一個出現(xiàn)在排氣門剛打開時的先期排氣階段，另一個峰值出現(xiàn)在排氣行程結(jié)束時。HC的生成主要由火焰在壁面淬冷、狹隙效應(yīng)、潤滑油膜的吸附和解吸、燃燒室內(nèi)沉積物的影響、體積淬熄及碳氫化合物的后期氧化所致。2.1.3 氮氧化物的生成機理汽油機未燃HC的生成機理也適用于柴油機，但由于兩者的燃燒方式和所用燃料的不同，故柴油機的碳氫排放物有其自身的特點，柴油中的碳氫化合物比汽油中的碳氫化合物沸點要高、分子量大，柴油機的燃燒方式使油束中燃油的熱解作用難以避免，故柴油機排氣中未燃或部分氧化的HC成份比汽油機的復(fù)雜。柴油機的燃料以高壓噴入燃燒室后，

5、直接在缸內(nèi)形成可燃混合氣并很快燃燒，燃料在氣缸內(nèi)停留的時間較短，生成HC的相對時間也短，故其HC排放量比汽油機少。車用發(fā)動機排氣中的氮氧化物NOX包含NO和NO2，其中大部分是NO，它們是N2在燃燒高溫下的產(chǎn)物。2.1.4 微粒的生成機理1. 汽油機微粒的生成機理汽油機中的排氣微粒有三種來源：含鉛汽油中的鉛、有機微粒（包括碳煙）、來自汽油中的硫所產(chǎn)生的硫酸鹽。2. 柴油機微粒的生成機理：排氣微粒的組成與特征、煙粒的生成機理2.2 汽車排放污染物影響因素2.2.1影響一氧化碳生成的因素理論上當(dāng) 在14.7以上時，排氣中不存在CO，而只生成CO2。實際上由于燃油和空氣混合不均勻，在排氣中還含有少量

6、CO。即使混合氣混合的很均勻，由于燃燒后的溫度很高，已經(jīng)生成的CO2也會由于一小部分分解成CO和O2，H2O也會部分分解成O2和H2，生成的H2也會使CO2還原成CO，所以，排氣中總會有少量CO存在?？梢?，凡是影響空燃比的因素，即為影響CO生成的因素。2.2.2影響碳氫化合物的因素未燃HC排放主要是由于缸內(nèi)混合氣過濃、過稀或局部混合不均引起燃燒不完全而導(dǎo)致的，造成燃燒不完全的因素大致有混合氣的質(zhì)量、發(fā)動機的運行條件、燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)及點火與配氣正時等。1. 混合氣質(zhì)量的影響混合氣質(zhì)量的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在燃油的霧化蒸發(fā)程度、混合氣的均勻性、空燃比和缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)的大小等方面?；旌蠚獾木鶆蛐栽讲顒tHC

7、排放越多。當(dāng)空燃比略大于理論空燃比時，HC有最小值；混合氣過濃或過稀均會發(fā)生不完全燃燒，廢氣相對過多則會使火焰中心的形成與火焰的傳播受阻甚至出現(xiàn)斷火，致使HC排放量增加。2. 運行條件的影響1）汽油機運行條件的影響：負荷、轉(zhuǎn)速、點火時刻、壁溫、燃燒室面容比2）柴油機運行條件的影響：噴油時刻、噴油嘴噴孔面積、冷卻水進水溫度、進氣密度2.2.3 影響氮氧化物的因素1. 影響汽油機NOX排放的因素過量空氣系數(shù)和燃燒室溫度、殘余廢氣分數(shù)的影響、點火時刻的影響2. 影響柴油機NOX排放的因素柴油機與汽油機的主要差別之一在于燃油是在燃燒剛要開始前才噴入燃燒室的，燃燒期間燃油分布不均勻，引起已燃氣體中溫度和

8、成分不均勻。上述影響汽油機NOX排放的大部分因素也適用于柴油機。2.2.4微粒生成的影響因素1. 負荷與轉(zhuǎn)速的影響微粒排放量隨負荷有這樣的變化趨勢，是由于小負荷時燃空比和溫度均較低，氣缸內(nèi)稀薄混合氣區(qū)較大，且處于燃燒界限之外而不能燃燒，造成了冷凝聚合的有利條件，從而有較多微粒（主要成份是未燃燃油成份和部分氧化反應(yīng)產(chǎn)物）生成；在大負荷時，燃空比和溫度均較高，造成了裂解和脫氫的有利條件，使微粒（主要成份是碳煙）排放量又有了升高；在接近全負荷時微粒排放急劇增加（接近冒煙界限），這時雖然總體過量空氣系數(shù)尚大于1，但由于燃燒室內(nèi)可燃混合氣不均勻，局部會有過濃，導(dǎo)致煙粒大量生成。2. 燃料的影響柴油中的芳

9、香烴含量及柴油的餾程對柴油機的微粒排放有明顯的影響。試驗表明，燃油中芳香烴含量及餾程越高，在相同的試驗條件下，微粒排放量越大；而烷烴含量越高，微粒排放量越少。3. 噴油參數(shù)的影響：噴油定時、噴油規(guī)律、噴油嘴不正常噴射、噴油壓力、空氣渦流4.適當(dāng)增加空氣渦流，可使油滴蒸發(fā)加快，空氣卷入量增多，有利于改善混合氣品質(zhì)，以減少碳煙排放量。但是，對減少碳煙排放有利的渦流，不一定有利于減少其它微粒和有害物的排放。5. 其它因素的影響由于高溫缺氧是造成碳煙生成量增加的重要原因，所以，凡能提高充氣效率以增大進氣量的措施，都可以減少碳煙排放。適當(dāng)提高燃燒室內(nèi)的空氣溫度和壁溫，可以改善燃料著火條件，減少微粒排放3、結(jié)論：隨著汽車快速發(fā)展，汽車保有量的不斷增大，汽車排放所引起的城市大氣污染也越來越嚴重，本文分析了汽車排放污染物(HC、CO、NOx)的危害，總結(jié)了汽車排放控制的基本方法以及汽車排放控制技術(shù)的發(fā)展歷程，分析了汽車排放污染物(HC、CO、NOx)的生成機理及其影響因素，分析了汽車排放污染物(He、CO、NOx)在不同工況下的生成情況和變化趨勢。參考文獻：【l】程至遠，解建光，內(nèi)燃機排放與凈化口哪北京：北京理工大學(xué)出版社，2000【2】魏