第四章内燃机污染机理和抑制-南京航空航天大学精品课程建设.pptVIP

热动力装置的排气污染与噪声 第四章 内燃机的排气污染 与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 内燃机 点燃式内燃机Spark Ignition Engine 压燃式内燃机Compression Ignition Engine 第四章内燃机的排气污染与控制 浓度表示 ppm g/[kwh] g/km 汽车排放的主要污染物是： 一氧化碳（CO）、 碳氢化合物（HC）、 氮氧化合物（NOx） 硫化物 微粒物（由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成）。 第四章内燃机的排气污染与控制 汽车有害气体主要从下述途径排入大气： 以HC为主要成分（约占HC总排量的25%），并含有CO等其他成分的窜气，从曲轴箱排出； 在不同运行工况，从发动机废气排出不同成分的CO、HC（约占HC总排量的55%）及NOx等有害气体； 汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发，散发出HC（约占HC总排量的20%）。 汽车排放源是城市污染的主要来源 （见下表） 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 污染物主要来源于点燃式内燃机（见下表） 第四章内燃机的排气污染与控制 黑烟：柴油机排放量大 铅化合物 发动机废气中的铅化合物是为了改善汽油的抗暴性而加入的，他们以颗粒状排入大气中，是污染大气的有害物质。当人们吸入含有铅微粒的空气时，铅逐渐在人体内积累。当积累量达到一定程度时，铅将阻碍血液中红血球的生长，使心、肺等处发生病变；侵入大脑时则引起头痛，出现一种精神病的症状。 第四章内燃机的排气污染与控制 汽油车怠速污染物排放标准GB14761.5—1993 第四章内燃机的排气污染与控制 汽油车怠速污染物排放标准1999 第四章内燃机的排气污染与控制 轻型汽车：指最大总质量小于或等于3500kg的汽车； 重型汽车：指最大总质量大于3500kg的汽车； 定型汽车（或发动机）：指其发动机及燃油系统为新引进，新设计的汽车样车（或发动机样机）； 新生产汽车：指制造厂合格入库或出厂的汽车（或发动机）； 在用汽车：指上牌照以后的汽车； 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 第四章内燃机的排气污染与控制 汽油机污染物生成机理 Nox CO HC 第四章内燃机的排气污染与控制 污染物形成的3个阶段 第四章内燃机的排气污染与控制 空燃比对排放的影响 HC和CO随混气变富而升高 NO在化学当量比时最大 混气过贫，点火不稳定，HC增加 NO的变化规律与HC,CO的不一致，要同时解决这3种污染物比较困难 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 主要来源为空气氮，在高温下的热力氮 燃烧过程形成NO，随后冷却，会形成少量的NO2 在排放过程中，NO浓度迅速降低，不利用NO2的生成 排气中95％为NO，其余为NO2 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 热力生成机理（与温度的关系） 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 与空燃比的关系 与停留时间（点火提前角）的关系 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 与进气湿度的关系 空气干燥导致Nox生成量提高 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 燃料组成的影响 随燃料中芳烃的增加，NOx排出量也增加，这是由于芳烃燃烧温度较高所致 第四章内燃机的排气污染与控制 NO的生成 行驶工况的影响 从启动后慢慢暖机一直到完全暖机需要相当长的时间。在暖机过程中，NOx排放量与CO和HC相反，是逐步增加 第四章内燃机的排气污染与控制 降低NO的措施 第四章内燃机的排气污染与控制 CO排放机理 第四章内燃机的排气污染与控制 CO排放机理 HC不完全燃烧 氢对CO2的还原 水的离解 第四章内燃机的排气污染与控制 CO排放 与空燃比的关系 理论上当α=1以上时，排气中不存在CO，而代之产生O2。实际上由于混合、分配不均匀，在排气中还含有少量CO。即使混合气混合的很均匀，由于燃烧后的温度很高，已经生成的CO2也会由于一小部分被分解成CO和O2，H2O也会部分被分解成O2和H2，生成的H2也会使CO2还原成CO，所以，排气中总会有少量CO存在 第四章内燃机的排气污染与控制 CO排放实际影响因素 进气空气温度T。的影响 空气密度随温度变化，导致空燃比随温度变化，进而影响CO的排放 同样，大气压力也会影响空气密度，导致空燃比的变化 第四章内燃机的排气污染与控制 CO排放实际影响因素 怠速转速的影响 适当提高怠速转速，可有效地降低排气中CO浓度 第四章内燃机的排气