第2章发动机排放污染物的形成.ppt

发动机排放污染及控制 主讲人龚金科等 2020年1月11日 课程内容 第2章发动机排放污染物的形成 第2章发动机排放污染物的形成 2 1一氧化碳2 2碳氢化合物2 3氮氧化物2 4微粒 概述 主要内容 介绍了汽车尾气中的主要污染物CO HC NOX和微粒的生成机理及其影响因素 第2章发动机排放污染物的形成 2 1一氧化碳 一氧化碳的生成机理 第2章发动机排放污染物的形成 汽车尾气中CO的产生是燃烧不充分所致 是氧气不足而生成的中间产物 汽油机一氧化碳的生成机理 汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数 a的关系 第2章发动机排放污染物的形成 汽油机一氧化碳的生成机理 a1时 CO的排放量都很小 a 1 0 1 1时 CO的排放量变化较复杂 由上图可以看出 第2章发动机排放污染物的形成 柴油机一氧化碳的生成机理 燃料与空气混合不均匀 局部缺氧和低温 燃烧区的停留时间较短 第2章发动机排放污染物的形成 柴油机一氧化碳的生成机理 a 1 5 3 CO排放量要比汽油机低得多 a 1 2 1 3 CO的排放量才大量增加 第2章发动机排放污染物的形成 小负荷时尽管 a很大 CO排放量反而上升 影响一氧化碳生成的因素 第2章发动机排放污染物的形成 2 2碳氢化合物 碳氢化合物的生成途径 漏入曲轴箱的窜气中含有大量未燃燃料 燃烧过程中未燃烧或燃烧不完全的碳氢燃料 第2章发动机排放污染物的形成 汽油机未燃HC的生成机理 火焰在壁面淬冷 冷起动 暖机和怠速等工况下 壁面温度较低 淬熄层较厚 壁面火焰淬熄是此类工况下未燃HC的重要来源 狭隙效应 火焰不能进入各种狭窄的间隙 便会产生未燃HC 润滑油膜对燃油蒸汽的吸附与解吸 进气过程中 润滑油膜溶解和吸收了进入气缸的碳氢化合物 燃烧过程中 HC向已燃气解吸 燃烧室内沉积物的影响 沉积物使HC排放增加 体积淬熄 燃烧室中压力和温度下降太快 可能使火焰熄灭 碳氢化合物的后期氧化 未燃烧的碳氢化合物释放出来 重新被全部或部分氧化 第2章发动机排放污染物的形成 柴油机未燃HC的生成机理 燃料在气缸内停留的时间较短 生成HC的相对时间也短 故其HC排放量比汽油机少 第2章发动机排放污染物的形成 2 2 2影响碳氢化合物生成的因素 第2章发动机排放污染物的形成 2 3氮氧化物 NOX的生成机理 O2 2OO N2 NO ON O2 NO ON OH NO H NO的平衡摩尔分数xNOe与过量空气系数 a的关系 a 1的稀混合气区 xNOe随温度的升高而迅速增大 a 1 xNOe随 a的减小而急剧下降 第2章发动机排放污染物的形成 NO的生成机理 第2章发动机排放污染物的形成 结论 NO2的生成机理 汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计 但在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10 30 NO HO2 NO2 OHNO2 O NO O2 第2章发动机排放污染物的形成 影响NOX生成的因素 过量空气系数和燃烧室温度的影响 a1时 温度起着决定性作用 NOX生成量随温度升高而迅速增大 最高温度通常出现在 a 1 1 且有适量的氧浓度 故NOX排放浓度出现峰值 a进一步增大 温度下降的作用占优势 NO生成量减少 残余废气分数的影响 废气分数增大 减小了可燃气的发热量 增大了混合气的比热容 使最高燃烧温度下降 NO排放降低 点火时刻的影响 点火提前角减小 NO排放量不断下降 第2章发动机排放污染物的形成 影响汽油机NOX生成的因素 喷油提前角减小 燃烧推迟 燃烧温度较低 生成的NOX较少 影响NOX生成的因素 影响柴油机NOX生成的因素 喷油定时的影响 放热规律的影响 负荷与转速的影响 传统模式 低排放放热模式 NOX排放随负荷增大而显著增加 转速对NOX排放的影响比负荷的影响小 第2章发动机排放污染物的形成 2 4微粒 微粒的生成机理 第2章发动机排放污染物的形成 柴油机微粒的组成与特征 柴油机排气微粒由很多原生微球的聚集体而成 总体结构为团絮状或链状 第2章发动机排放污染物的形成 烟粒的生成机理 在高温富油缺氧区 通过裂解和脱氢过程 经过核化形成先期产物 表面生长 烟粒生成阶段 烟粒长大阶段 在低于1500K的低温区 通过聚合和冷凝生成碳烟微粒 聚集 第2章发动机排放污染物的形成 烟粒的氧化及有机可溶成份的吸附与凝结 氧化作用需要有一定的温度 至少在700 800 组成SOF的重质有机化合物向烟粒聚集物的凝结与吸附 烟粒的氧化 有机可溶成份的吸附与凝结 第2章发动机排放污染物的形成 影响微粒生成的因素 负荷的影响 高速小负荷时 稀薄混合气区较大 微粒排放量较高 低速大负荷时 容易产生裂解和脱氢 排放量有所升高 第2章发动机排放污染物的形成 影响微粒生成的因素 小负荷时温度低 以未燃油滴为主的微粒的氧化作用微弱 转速的影响 转速升高时 这种氧化作用又受到时间因素的制约 大负荷时 转速的升高有利于气流运动的加强 使燃烧速度加快 第2章发动机排放污染物的形成 影响微粒生成的因素 燃油中芳香烃含量及馏程越高 微粒排放量越大 烷烃含量越高 微粒排放量越少 燃料的影响 柴油机的排烟浓度随十六烷值的提高而增大 第2章发动机排放污染物的形成 影响微粒生成的因素 喷油定时的影响 喷油参数的影响 喷油规律的影响 喷油嘴不正常喷射的影响 滴漏或二次喷射对碳烟有不利影响 喷油压力的影响 提