汽车排放污染物的生成机理和影响因素

汽车排放污染物的生成机理和影响因素班级：汽服1101 姓名：袁嘉俊 学号：1101507115摘要：为了解决日益严重的城市大气污染，实现可持续发展，开发新能源汽车和低排放汽车已经成为汽车工业发展的方向之一。分析汽车发动机排放污染物的生成机理及影响因素，假设其它条件一定时，某一或几个参数变化的情况下，定性分析汽车主要排放污染物C0、HC、NO，等的变化趋势，从而建立起控制汽车排放的有效措施达到降低汽车排放、净化城市大气环境的目的。关键词：排放污染物 生成机理 影响因素1、绪论随着居民收人的提高，汽车价格的下降和消费环境的改善，中国汽车市场的规模将持续扩大增长；同时随着汽车保有量的持续增长，我国汽车排放污染物总量也将持续攀升。汽车排放污染已经成为我国城市大气的主要污染源。因此控制汽车污染的排放关系到人类社会的可持续发展，和人民生活的质量。2、汽车排放污染物成分主要污染物CO、HC、NOX和微粒的生成机理及其影响因素。2.1汽车排放污染物生成机理2.1.1一氧化碳的生成机理汽车尾气中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。燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在CO。但当氧气量不足时，就会有部分燃料不能完全燃烧，而生成CO。1）汽油机一氧化碳的生成机理a 1时 ，CO的排放量都很小。a =1.01.1时，CO的排放量变化较复杂。2）柴油机一氧化碳的生成机理a =1.53，CO排放量要比汽油机低得多。a =1.21.3，CO的排放量才大量增加。影响一氧化碳生成的因素：1. 进气温度的影响2. 大气压力的影响 3. 进气管真空度的影响4. 怠速转速的影响 5. 发动机工况的影响2.1.2 碳氢化合物的生成机理1）车用汽油机未燃HC的生成机理车用发动机的碳氢排放物中有完全未燃烧的燃料，但更多的是燃料的不完全燃烧产物，还有小部分由润滑油不完全燃烧而生成。排气中未燃碳氢物的成份十分复杂，其中有些是原来燃料中不含有的成份，这是部分氧化反应所致。车用发动机在正常运转情况下，HC的生成区主要位于气缸壁的四周处，故对整个气缸容积来说是不均匀的，而且对排气过程而言HC的分布也是不均匀的。在发动机一个工作循环内，排气中HC的浓度出现两个峰值，一个出现在排气门刚打开时的先期排气阶段，另一个峰值出现在排气行程结束时。HC的生成主要由火焰在壁面淬冷、狭隙效应、润滑油膜的吸附和解吸、燃烧室内沉积物的影响、体积淬熄及碳氢化合物的后期氧化所致。2.1.3 氮氧化物的生成机理汽油机未燃HC的生成机理也适用于柴油机，但由于两者的燃烧方式和所用燃料的不同，故柴油机的碳氢排放物有其自身的特点，柴油中的碳氢化合物比汽油中的碳氢化合物沸点要高、分子量大，柴油机的燃烧方式使油束中燃油的热解作用难以避免，故柴油机排气中未燃或部分氧化的HC成份比汽油机的复杂。柴油机的燃料以高压喷入燃烧室后，直接在缸内形成可燃混合气并很快燃烧，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。车用发动机排气中的氮氧化物NOX包含NO和NO2，其中大部分是NO，它们是N2在燃烧高温下的产物。2.1.4 微粒的生成机理1. 汽油机微粒的生成机理汽油机中的排气微粒有三种来源：含铅汽油中的铅、有机微粒（包括碳烟）、来自汽油中的硫所产生的硫酸盐。2. 柴油机微粒的生成机理：排气微粒的组成与特征、烟粒的生成机理2.2 汽车排放污染物影响因素2.2.1影响一氧化碳生成的因素理论上当 在14.7以上时，排气中不存在CO，而只生成CO2。实际上由于燃油和空气混合不均匀，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也会由于一小部分分解成CO和O2，H2O也会部分分解成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。可见，凡是影响空燃比的因素，即为影响CO生成的因素。2.2.2影响碳氢化合物的因素未燃HC排放主要是由于缸内混合气过浓、过稀或局部混合不均引起燃烧不完全而导致的，造成燃烧不完全的因素大致有混合气的质量、发动机的运行条件、燃烧室结构参数及点火与配气正时等。1. 混合气质量的影响混合气质量的优劣主要体现在燃油的雾化蒸发程度、混合气的均匀性、空燃比和缸内残余废气系数的大小等方面。混合气的均匀性越差则HC排放越多。当空燃比略大于理论空燃比时，HC有最小值；混合气过浓或过稀均会发生不完全燃烧，废气相对过多则会使火焰中心的形成与火焰的传播受阻甚至出现断火，致使HC排放量增加。2. 运行条件的影响1）汽油机运行条件的影响：负荷、转速、点火时刻、壁温、燃烧室面容比2）柴油机运行条件的影响：喷油时刻、喷油嘴喷孔面积、冷却水进水温度、进气密度2.2.3 影响氮氧化物的因素1. 影响汽油机NOX排放的因素过量空气系数和燃烧室温度、残余废气分数的影响、点火时刻的影响2. 影响柴油机NOX排放的因素柴油机与汽油机的主要差别之一在于燃油是在燃烧刚要开始前才喷入燃烧室的，燃烧期间燃油分布不均匀，引起已燃气体中温度和成分不均匀。上述影响汽油机NOX排放的大部分因素也适用于柴油机。2.2.4微粒生成的影响因素1. 负荷与转速的影响微粒排放量随负荷有这样的变化趋势，是由于小负荷时燃空比和温度均较低，气缸内稀薄混合气区较大，且处于燃烧界限之外而不能燃烧，造成了冷凝聚合的有利条件，从而有较多微粒（主要成份是未燃燃油成份和部分氧化反应产物）生成；在大负荷时，燃空比和温度均较高，造成了裂解和脱氢的有利条件，使微粒（主要成份是碳烟）排放量又有了升高；在接近全负荷时微粒排放急剧增加（接近冒烟界限），这时虽然总体过量空气系数尚大于1，但由于燃烧室内可燃混合气不均匀，局部会有过浓，导致烟粒大量生成。2. 燃料的影响柴油中的芳香烃含量及柴油的馏程对柴油机的微粒排放有明显的影响。试验表明，燃油中芳香烃含量及馏程越高，在相同的试验条件下，微粒排放量越大；而烷烃含量越高，微粒排放量越少。3. 喷油参数的影响：喷油定时、喷油规律、喷油嘴不正常喷射、喷油压力、空气涡流4.适当增加空气涡流，可使油滴蒸发加快，空气卷入量增多，有利于改善混合气品质，以减少碳烟排放量。但是，对减少碳烟排放有利的涡流，不一定有利于减少其它微粒和有害物的排放。5. 其它因素的影响由于高温缺氧是造成碳烟生成量增加的重要原因，所以，凡能提高充气效率以增大进气量的措施，都可以减少碳烟排放。适当提高燃烧室内的空气温度和壁温，可以改善燃料着火条件，减少微粒排放3、结论：随着汽车快速发展，汽车保有量的不断增大，汽车排放所引起的城市大气污染也越来越严重，本文分析了汽车排放污染物(HC、CO、NOx)的危害，总结了汽车排放控制的基本方法以及汽车排放控制技术的发展历程，分析了汽车排放污染物(HC、CO、NOx)的生成机理及其影响因素，分析了汽车排放污染物(He、CO、NOx)在不同工况下的生成情况和变化趋势。参考文献：【l】程至远，解建光，内燃机排放与净化口哪北京：北京理工大学出版社，2000【2】