南理工汽车排气净化与噪声控制讲义

环境分自然环境和人工环境。自然环境是人类生存、生件和自然资源的总称，即阳光、气候、空气、水、土壤以及一的总和，是直接或间接影响到人类一切自然形成的物质和能量类从环境中获取物质和能量，创造了人类需要的物体和财富，境，造成对环境的污染和生态系统的破坏，这就是环境问题。为森林植物破坏，水土严重流失，沙漠化扩大，珍稀物种加速总之，生态平衡遭破坏，环境严重恶化，将严重危害然界失去供养人类生存的能力。因此环境问题己成为国际性热点问题，引起人们的严重关注。1972年在瑞典斯德哥尔摩举行的联合国人类环境大会，发表了“人类环言”，向全世界敲起了警钟，唤起人类对环境问题的觉醒，西方国家也开始对环境进“人类已面临全球性环境污染和生态破坏的危险”、喊出了“保护地球”，提出“可在诸多的环境问题中，大气污染是—个十分严重的问题。缺少的最基本条件，但由于人类活动和自然过程引起的某些形成逆温层。大雾弥漫，连续四天烟雾笼罩，二氧化琉（SO2）浓度高达3.5mg/m3，杉矶出现“光化学烟雾事件”，由于汽车排气造成大气中臭关系，发电、取暖、生活、工业加工、交通运输等都和能源量，人类利用能源但也排出大量“三废”(废气、废物、废水污染，制造社会“公害”。里约热内卢会议指出全球性环境但随着汽车保有量的增加，消耗大批能源，加剧了能源危机，发气也严重污染了大气环境，尤其是人口稠密、交通发达的汽车保有量(超过五六百万辆)比相差甚远，但由于我国汽车发动均污染物排放量比国外高出几倍、十几倍，甚至几十倍，因而目污染已相当严重。例如北京市整个城区NOx浓度近年来—直呈上升趋势，已越过国家二级标准2倍以上，图1.1是北京市NOx浓度的年度变化，城市SO2和总悬浮颗粒物增加，潜在着发生光化学烟雾的危险。上述情况表明北京学烟雾。这些郁表明，机动车排放放已成了大城石等自然因素构成的环境。自然环境是包括人类在内的一而环境保护学所指的环境则是人类的生存环境，是“人类与环境的关系是对立统一的，且人类是主导因地位。人类能以自己的劳动来改造环境，使之转变为新的生众所周知，人类对自然资源的不合理开发和工农业生地影响了某些生物的正常生长和繁殖，并以直接或间接地危为的环境问题。因此，科学家在论及环境污染时常常和生态生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的一究的基本内容。生态系统是生物与环境的综合体，是指自然界生物与环境间相互作用、相互制约、不断演变，通过物质循环生态系统的种类多种多样，就生态类型来说，有淡陆地生态系统等；按人为影响来分，有自然生热热太阳热生产者消费者热营养库分解者营养库 能量物质生态系统由生产者、消费者、分解者和无生命物质有机的统一整体，相互之间沿着各组分之间的营养干线和个交换的根本能源。能量在生态系统中的流动是一种由集中到分向传递过程。在传递过程中只有一部分能量为生物用来作为运多的能量则以无用的热量形式散失掉。而构成水、大气、各种命营养物质在生态系统中的流动是一种循环运动。它们在任何生产者主要为含叶绿素植物，它通过光合作用），阳能转变为化学能，除供给自身生长需要外，还以食物的有机物质每年可达（10~20）×101二级肉食动物是以一级肉食动物为食物的消费者群体，叫做规律”之说。能量就是通过各营养级组成的食物链的一系列位营养级的生物数量的增减，必使高位营养级生物数量受到生物数量的增减，也必使低位营养级生物数量受到影响，这成简单的可溶性化合物和元素，也能将某些已死亡绿色植物的解时释放的化学能被分解者用以维持生命，释放的营养物质则保持循环。由于自然界里最基本的元素是碳、氢、氮、磷、硫切生物也主要是由这些元素构成的，因此生态系统中最主要的质的循环，其中水循环、碳循环和氮循环与环境污染关系最为系统的各个组分之间如何进行转移，可以深入了研究物质循环发现，绿色植物是实现物质转移的基础，转移的必要条件，微生物是最后完成物质循环起决定作用的如何一个正常的生态系统，在一定时间内其组调节和净化是自然界自发地维持生态系统动态平衡理体现了自然界的调节功能。当自然界发生一定状态的变化肉食动物之间互相影响、互相制约的关系上，其结果必然使这种交换正是一切生物在适应其周围环境变异得以生存和都是地壳物质发展到一定阶段的产物，它们通过交换和地关系，这是另一种生态系统的平衡。人类通过新陈代谢与果，使体内各种化学元素的平均含量与地壳的平均含量相大自然的净化功能表现在各个生态系统对进入其力。当毒物数量还较少时，生态系统能通过物理的、化学在水体中的扩散就是这方面的事例。大气的扩散净化功能是很旦进入大气，立刻被风所输送，同时由于大气湍流运动的交换气中。这种净化作用只是使有害排放物通过稀释扩散大大是指污染物以简单离子、络离子和可溶性分子在环境中通水解作用，氧化还原作用，沉淀溶解作用，络合、螯合和和无害转化；对有机污染物，除上述转化外，还包括污染生净化是对自然所固有的一种功能，现在已被广泛人类已能成功地利用生物净化对水进行治理，氧化塘生物实例，它主要利用藻菌共生系统净化原理对污水进行净化细菌能将有机物氧化为二氧化碳、氨和水，藻类能利用太合成藻体，并放出氧气供细菌分解有机物之用，污水就是缓慢的，当环境物质突然急变而生物的适应性跟不上环境变的数量增加到生态系统净化能力不能忍受的极限时，生态平统的结构和机能也将因此造成破坏，从而使人类与生物的健科学所谓的环境污染和破坏正是主要指这一点而言的。造成然灾害）造成的环境问题，成为原生循环或第一循环问题；和征服自然斗争中由于对自然规律认识不足以及社会制度方汽车及内燃机污染的主要表现形式是有害排放物质和噪汽车及内燃机污染的有害排放物包括燃料在气缸内燃烧此外，由于汽车及内燃机周期性地高速工作，其有关高次方谐波，会对邻近地区的无线电波产生一定的干扰空气是多种气体的混合物，其组成可分为恒定的、可变的和不定的三部分。正常组成，这是恒定的成分。可变的组分是指空气中的二氧化碳和水蒸汽，通常情况下二空气中不定部分主要来源有两个：一个是自然界火山爆发、地震、森林火灾、大风刮起沙尘等自然现象形成的硫氧化物、氮氧化物、硫化氢、尘埃等；另一个是由于人类活动如工业生产和汽车排出废气，人类取暖、生活而燃烧燃料以及垃圾废弃物的焚烧等人为因素造成大气中增加有害气体。一般来说，前者是局部和暂时性污染，而后者是空气中不定组分的最主要来源。这种主要是和能源利用有关的大气污染，由于人口过分集中于城市，使得局部空气中的污染物浓度大大提高，而且不容易被稀释和扩散污染物按其存在的形式可分为固体污染源和流动污染源。这种分法有利于分析和研究污染物在大气中的运动和扩散现象。固定污染源指的是位置固定，如发电厂、钢铁工业、石油化学工业、化肥和农药制造业等工业生产活动，人类食用和取暖等生活放出污染物。流动污染源主要是指位置可以移动，如汽车、铁路、飞机等交通工具在要搞清楚各种污染物的排放分担率是一个重要而又十分复杂的问题。这要通过大量细致的调查研究与分析，全面确定各种污染源所排放的各种污染物的总量及其所占%来自汽车排放，说明一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物的主要污染源是来自汽车。汽车排放污染物一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和微粒等有害气体，它们会对人体健康造成危害，另外，汽车排出的二氧化碳虽对人体健康无害，但它会造成温室结合形成碳氧血红蛋白(CO—Hb)，使血液的输氧能力的浓度限制在5×10-6以内。CO和Hb的结合是可逆的，如果吸入低浓度CO后置于新鲜当引起特别注意的是带更多环的多环芳香烃，如苯丙芘及硝基烯，是强致癌物。烃类（3）氮氧化物(NOx)感到恶臭，其对人体健康的影响见表1-3。NO2吸人人体后，和血液中血红素蛋白Hb3NO2十H2O=2HNO3+NO能使植物变黑直至枯死，能使橡胶开裂，它有特别的臭味，其嗅觉阐空气中的时间愈长，进人人体肺部后停滞在肺部及支气管中的比例愈大，危害愈大，微粒可排山体外。微粒除对人体呼吸系统有害外，由于微粒存在孔隙而能粘附SO2，未燃HC、NO2等有毒物质或苯丙芘等致癌物，因而对人体健康造成更大的危害。由于燃用有铅汽油的发动机排出的污染物中有铅化物微粒．它是汽油抗爆剂四乙基铅的燃烧产物，铅化物微粒的直径一般小于0.2μm，它会悬浮在空气中，而较大的颗粒会散落到地面上。铅化物对人体健康有极大危害，细微粒通过肺部、消化器官、皮肤等途径在人体内积沉，妨碍血液中红血球的生长，对骨骸、神经系统有损害。血液中铅化物对儿童的危害尤为严重，它会严重损害儿童的神经系统和智力的发育，据二次大战后发达国家由于工业化、城市化和现代化的高度发展。出现了类似伦敦硫酸烟雾事件、洛杉矾光化学烟雾事件等典型大气污染现象，引起了人们对大气污染瑞典科学家斯随着大气中气体增加将使地球温度变2含量增加一4-6℃。他首次提出“温汽、CH(CFCs)和O3等气体。太阳射出的短波辐射透过大气层射人地面而使地表温度提高，与量会逸出到宇宙空间，吸收的热能大部分反射到地面，温室气体数量不变化时，地球犹如有一个玻璃球罩在上空，维持在一个平衡温度上，但当温窒气体数量增加时就打破了这个平衡，地球将变暖，这就是温室效应。图1.6按目前增长速率，到2050年将达到工业革均温度将上升1.5~5.5℃,这将对降雨、风暴、植物生长等与人类活动密切相关的气象对温室效应的影响程度不仅和温室气体在大气中的浓度有关，而且和该温室气体率和致暖势。致暖势是评定温空气体对气候影响的指标值，它是一个温室气体对气候括汽车空调)、发泡剂、溶剂，其中起温室气体作用的主要是CFC—11和CFC—12，在据国际能源机构公布1995年全球的CO2总排放量为％，％，素，但随着我国汽车保有量的增加，石油消耗量会有很大增长，因而要十分重视降低的臭氧是污染物质，对植物与人体健康都有影响。位于对流层之上高氧层，太阳辐射透过大气层射向地面时，臭氧层几乎全部吸收了太阳辐射中波长300nm(10-9)以下的紫外线，它主要是一部分较高能量的UV—B(波长为290~320nm)和外线的伤害，因而臭氧层构成了一层天然屏是大气层内温度与臭氧分布变化图，经研究，认为臭氧层减少的主要原因是由于人类解，寿命长，但到平流层后受到紫外线的强烈照射，使其中的卤素元素CI光解出来，CFCI3+hv——〉CFCI2+[CI](1.2)[CI]+O3——〉CIO+O2％，％，使植物减产，使水中动植物遭破坏，而且会使光化学烟雾增加。臭氧层破坏问题已受量，创造清洁的环境，保护人民健康，防止生态破坏而制订了我国《大气环境质量标标准(GB3095—1996)，这个标准规定了大气环境中主要污染物的最高允许浓度，如表2)“任何一次”为任何—次采样测定不许超过的限值。3)“年日平均”为任何一年的日平均浓度值不许超过的二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、环境空气质量标准的各项污染物浓度限值分为三级，为了使非汽车、内燃机专业人员能阅读并掌握本书的内容，特以最简篇幅介绍现代汽车发动机的总体构造及其工作原理，使读者花最少的时间与精力，进入汽车发动(4)重型货车，总质量如济南生产的黄河越野车的主要待征是全部车轮均是驱动轮，它与普通汽车的区别是能在坏路或无路条件下行驶，汽车的通过性能好，常适于军用，如北京台普（2）普通级轿车，发动机徘量在1.0—1.6L。如第一汽车厂量在4.0L以上。如德国本茨500系列轿车和第一汽车厂生以下。如天津生产的大发这种汽车的持点是其货箱可以自动倾卸。自卸汽车可分两类：一类为工矿企业使用的，由中型货车改装，可实现快卸快装，减轻工人劳动强度；另一类为矿用车。此执行运输任务以外能完成特种任务的汽车，一般使用货车的底盘改装而成，品(3)竞赛汽车，按竞赛规则没汁的汽车。如一级方程式赛车，规定示专用车代号，如X—表示厢式汽车，G—表示罐代号，如汽油改柴油发动机加长轴距、双排座驾驶室等，为了发动机是汽车的动力装置，其作用是使燃料燃烧，发出动力，通过底盘的传动系底盘由传动采，行驶系，转向系和制动系组成。它把发动机的动力变成汽车的运(1)上止点活塞离曲轴回转中心最远处，通常指(2)下止点活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活(4)曲柄半径（R）与连扦下端(即连杆大头，相连的曲柄销到曲轴回转中心的距离(L)，VL=VhiL）(7)燃烧室容积（Vc）活塞在上止点时，活(10)发动机的工作循环在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为饥械能的进气行程结束时，由于进气过程中化油器进气管，进气门等有进气阻力，气缸内压力低于大气压，约为75kPa~90kPa。由于气缸壁、活塞等高温机件及残留高温废气（2）压缩行程进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动在压缩行程过程中，气体压力和温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混于汽油的点燃温度(约263K)，因而很容易点燃。混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温，高压。在气体压力的作用下，活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。至活塞运动到下止点在作功过程中，开始阶段气缸内气体压力，温度急剧上升，瞬时压力可达（4）排气行程在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止排气终了时，由于燃烧室容积积的存在，气缸内还存有少量废气。气体压力也作功和排气四个行程所组成。但柴油和汽油性质不同，柴油机在可燃混合气的着火方式等与汽油机有较大区别。下面主要介绍与汽由于进气阻力比汽油机小，上一冲程残留的废气温度比较低等原因，进气终了压成末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空油自行点火燃烧。且以后一段时间内边喷边燃烧，气缸内的温度，压力急剧升高。推（1）每个工作循环曲轴转两转（720°),每—行程曲轴转半转（180°),进气火后，完成作功行程。依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程。以后的柴油机进气行程进入气缸的是纯空气，柴油是在作功行程开始阶段喷入气缸，在气缸气体加热自行着火燃烧，即着火方式不同。所以汽油机有点火系，而柴油机则无点火从上述各单缸发动机工作原理可知，只有作功行程产生动力，其它三个行程都要消耗动力。为维持运动，单缸发动机必须有一个贮备能量较大的飞轮。即使如此，发动机运转仍然是不平稳的，作功行程快，其它行程慢；另外，单缸发动机还有其它缺汽车上实际使用的是多缸发动机，它是由若干个相同的单缸排列在一个机体上共多缸发动机是在曲轴转角720°内(四冲程发动机)各缸都要象单缸发动机一样完成一个工作循环，为使发动机运转平稳，除少数发动机因结构限制外。各缸作功间隔即曲轴每转即曲轴每转120°就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接，这样发动机运转较单缸发动机平稳得多，另外，由于各缸的作功行程为其它缸的准备行程提供动力，所多缸发动机各缸作功行程发生的顺序，成为为发动机的工作顺序或点火顺序，图2-19a,b,c各示出了四、六、八缸四冲程发动机的—从理论上作功冲程就已连续。而六、八缸发动机都有作功重叠，且缸数越多、重叠得序，其曲柄间夹角为720°/4=180°,可以排除四缸机的工作循环表见表2-4。燃烧产生的高压是通过活塞、连杆、曲柄等变为有用的机械能输出的，可见曲炳连杆存的汽油量，由安装于油箱的传感除其中所含杂质，将清洁的汽油经塞进气行程作用下，空气经空气滤13。在化油器中，空气流经化油器喉管，在喉口处空气流速增加，压力下降，产生真空，汽油从喉管中柴油机与汽油机相比，两者供给系有较大的差别。因为柴油与汽油相比，柴油的粘度大，蒸发性差，它不可能像汽油那样，通过化油器在气缸外部形成均匀的混合气。柴油机采用高压喷射的方法，把燃料通过喷油器直接喷入气肛，在气缸内部形成供给系供给发动机混合气的浓度，即空气和燃料的混合比可有三种表示方法：空)对于四冲程发动机，可由试验测出发动机的空气流量Ga与燃料耗花塞适时产生电火花，点燃缸内的可燃混合气。点火系可分为机械式和电子式点火系1）面容比（S/V）要小——面容比小，排气净化好。因为燃烧时燃烧室表面附有（2）楔形燃烧室(图2—23a)，楔形燃烧室其气门斜置。气道导流较好，充气效率高，有挤气-冷激面，能形成挤气涡流。因而（3）半球形燃烧室半球形燃烧室(图2-23c)的气门成横向V型排列。因此气门头部直径可做得较大，换气好，火花塞多位于燃烧室的中部，使火焰行程短，燃烧剧烈由于柴油机混合气的形成和燃烧是在燃烧室内进行的，所以燃烧室的形状对可燃6135Q柴油机为4孔0.35mm孔径，喷注夹角为150°,使喷注油雾与室形配合。车用直接喷射式燃烧室，目前大部采用螺旋进气道，使进气流产生高速旋转。在活塞压缩形成接近上止点时，活塞四周空气向燃烧室凹坑内流动，形成压缩挤流，使空气运动进一步加剧，此时燃油由喷孔喷烧室近年来在车用小型高速柴油机上应用日并利用燃烧室壁温度使油膜蒸发，同分隔式燃烧室将燃烧室室容积分为两部分：主室和副室，室间有孔道相通。一般活塞上方的容积称为主室，副室放在气缸盖内。按副室的形状和作用不用较多的的一种彗星式涡流室。其结涡流室在气缸盖内：活塞上方为主燃烧室，涡流室容积占总燃烧室容积的通道相通。在压缩过程中形成强烈的室，形成强烈的定向旋转涡流，当压缩终了柴油顺涡流方向喷入涡流室空间，与空气涡流混合着火燃烧，因空气较充足，着火后形成一个旋转的强烈燃烧的火球，压力和助活塞顶部的导琉槽或涡流坑，形成二次涡流，与主燃烧室内的空气再进一步混合燃3）对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵4）其突出优点是：适用于高速柴油机，转速可达5000r/min。这是由于转速愈高，压缩涡流愈强，混5）因初期强烈燃烧是在涡流室内进行的，通道大，经济性较差，油耗率为231g/(kw.h)~272g/(kw.h)。为此，必须用较高的压缩比2）喷油嘴安装在预燃室中心线4）主燃烧室的空气量为进气量2）利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧着火后预燃室中的压力和温度迅速升高。巨大的预燃能量形成的压力差将混合气迅速喷入主燃烧室，在主燃烧室内形成(1)汽油机6100Q——直列6缸、四冲汽车发动机的性能指标有：动力性指标；转速、转矩和功率；经济性指标；燃料消耗率；运转性能指标；冷起动性能、噪声、排气成分等。本节主要讨论动力性与经有效转矩是燃料在气缸内燃烧，膨胀作功所产生的力，除了克服发动机内部运动（2-1）（2-2）为了评价和比较内燃机工作过程进行得好坏，使用一个反映发动机单位气缸工作Pe——有效功率（kW（2-5）（2-6）可见，发动机平均有效压力pe和n愈大，则发动机的升功率也愈大，说明发动机的强化程度愈高，也即发出—定有效功率时，发动机的尺寸愈小。因此，PL成为评定一不同工况下，发动机性能指标的变化规律，可通过试验用曲线表示出来，称为发动机的特性曲线。有了特性曲线可以很方便地评价发动机在不同工况下的动力性和经济性，对发动机与汽车匹配，使汽车能合理运行具有重要意义。根据不同的要求，可所需功率。两曲线之差称为后备功率，即图中阴影部分。A点即位最高车速，在其他车速下，发动机的后备功率愈大，则汽车的加速性、爬坡能力愈大，也即动力性愈好。但当后备功率过大，经常使用的负荷率就低，经济性就会降低，因此要适当解决动力性与经济性的矛盾，视具体情况而定。如小客车，以提高其动力性为主，可主要考虑经济性，后备功率选小一些，其经常内燃机在规定的转速下，油耗率ge随功率Pe变化的关系，称为负荷特性。图2对于汽车发动机，由于工作时转速经常变化，需要测定各种转速下的负荷特性，汽车发动机的工况范能够评定发动机在各种工如果发动机的万有特性不能满足使用要求，则说明发动机与汽车匹配不好，应当通过前面介绍使我们看到汽车排气造成的大气污染是很严重的，究其原因与燃料汽油是多重碳氢化合物的混合物，其组成成分与原油产地有关，一般烷族烃约占汽车排放主要是和和发动机的混合气形成，燃烧过程及燃烧结束后在排气过程中的化学反应有关，此外，还和燃油的蒸发等因素有关。由于汽油机和柴油机的燃烧特自燃。汽油机是燃油和空气在外部预制成比较均匀的混合气进入气缸后，依靠火花塞点燃，形成火焰中心，化学反应加速，开始进行火焰传播。汽油机燃烧必需具备两个汽油机排放污染物与空燃比的变化关系见图3-1。较浓的混合气(λ<1）由于燃烧不完柴油机为C12~C23的碳氢化合物。不易挥发，着火温度低，化学稳定性差，因而易使其自燃，由于柴油机是在极短的时间内靠高压将柴油喷入气缸，经过喷雾、蒸发，混合过程形成非均质的可燃混合气，当压缩达到自然温度就会有多处着火而燃烧，燃烧时，仍有燃料正在连续喷射，正在进行喷雾蒸发混合过程，这是扩散燃烧特点。虽碳咽等微粒污染物远比汽油机大几十倍，而NOx的浓度与汽油机处在同一数量级上，柴油机污染物与空燃比的变化关系如图3-2所示。尽均匀，存在着局部高温氧区域，因而会产生大量碳烟。随着λ增大，碳烟浓度将快速CO是烃类燃料在燃烧过程中由于缺氧而不能完全燃烧的产物，理论上当空燃比CnHm+（n+m/4）O2→nCO2+（m/2）H2O（3-CnHm+（n/2+m/4）O2→nCO+（m/2）H2O汽油机是预混的混合气，但即使在富氧燃烧（A/F>14.7）时，混合气也不可能绝即使在稀混合燃烧时，有足够的氧气，但由于发动机缸内温度很高，当温度超过H2O在高温时也会分解成H2和O2，H2参加燃烧反应，会80℃。随着环境温度的上升，空气密度ρ变小，而汽油的密度几乎不变。因此使化油2．大气压力p的影响p=p0(1−0.02257h)5.256（kPa3-6）300030003000CO，%HC,ppmCO，%HC,ppmNOx,ppm2000NOxHC0006△p,kPa△p,kPa426CO20204060V,km/h3000n=2000r/minNO,ppm2000NO,ppmNO400030000HC,ppmHC,ppm2000321CO0026.639.953.266.5进气管△p,kPa发动机排气中的碳氢化合物其成分极其复杂，合物分子，有燃烧过程中中高温分解和合成的中间产物和部芳香烃等不完全燃烧产物以及润滑油的碳氢化物等成分碳氢化物与燃油种类(初始成分)有很大关系。图3-9为汽油机排气中HC的组成。农明，约有5%~10%%在燃烧室中还存在着缸壁淬冷效应，火焰传到冷的缸壁使放浓度降低，因此，对于清洁的发动机燃烧室壁面来说，此缸发动机缸壁吸附着一层润滑油膜，在进气气和中未参加燃烧，当膨胀和排气过程中缸内压力降低，未燃的燃此时缸内残余废气量大，燃烧速率下降，火焰不能传遍整燃混合气淬熄现象，使未燃HC排放剧增。这种现象在结果，从图中可以看出，排气门打开后，出现未燃HC排柴油机由于是喷雾燃烧，混合气的形成和汽油机不同，雾质量、喷雾贯穿度与空气的混合、喷注碰壁以及在燃烧室中的分布等但当λ=1.2（A/F≈18）时，其排气浓度一般发动机中产生失火所致。因此与CO一样也和CO类似，在转速一定，改变负荷时，中所有HC和NOx产生产生压，可以减少从化油器和燃料箱的蒸发损失。对排气汽油组成对HC总排量影响不显N22⇔2NO式中k1,k-1,k2,k-2——分别为正逆反应的速度常数，其数值示于表3-3。这些反应是连锁反应，分子状态的的氮和原子状态的的氧碰撞，或者氧分子和氮O2⇔2O（3-9）程度上取决于温度。式(3-8)的K2与温度的关系很小，但是反应式（3-8）的N主要由反当燃烧产生高温，在—定的温度和压力下，当反应时间足够长，反应物的浓度将的关系曲线。当量比φ=1时，表示理论混合比。φ>1为浓混合气。从增加，在一定的温度下，NO随φ的剧减少。因此可知，NO浓度在φ小起决定作用。本图是压力保持一定也几乎不变，在这个范围内可以认为压力对NO平衡浓度不起影响。但是当φ接近或超解，自由基和原子数增加，因而O原子数增加，NO则随O的增加而增；反之，压力提与空气混合燃烧所发生的全部热量减去因自身加热，膨胀和组成的变化所消耗的热量利用以上化学平衡得到的知识，虽然能够定性说明发动机产生NO的倾向，但是定量说明是不足的。其原因是为要达到述的干衡，需要相当长的时间；所以可按反应速度理3-16是马特尼(Marteney)就甲烷CH4在空气中燃烧时所进行计算一例。对各种成分建立反应速度方程式，由数值计算求出各成分随时间的变化值。计算结果说明，尽管在反应开分就大致达到平衡了。但是NO与氮原子N变化都十量除了取决于温度和氧气的浓度之气缸内燃烧气体，由于在膨胀形成中急速膨胀，温度迅速降低，在这个过程中，成是缓慢过程一样，分解反应也是缓慢的。即是，若在发动机内引起温度降低的速度上面从化学反应角度探讨了NO生成机理，这三条结论对于汽油机和柴油机都适生成量虽AF减小而下降。相反当AF大于理论混合比时，因燃烧室温度降低，所以NO下评价NOx的排出量。它是以绝对湿度（75格林/磅干空气[1格林/磅=0.143g/kg]）KH=1/[1-0.0047（H-75）]对17种车，用7工况冷启动循环按CVS分析的累计平均值，绘于图3-21中，产生光化学烟雾的基本条件是大气中存在—定浓度的HC和组成的光化学烟雾。一般这种二次有害污染物常发生在夏秋光化学反应是一个十分复杂的过程。美国通用汽车NO2+hν→NO+O（3-11）O+O2+M→O3+M(O3浓度增加3-12）O3+NO→NO+O2(O3浓度减少3-13）在没有HC条件下，上述三个反应趋于平衡状态，O3浓度低，但存在HC时，它RO2+NO→RO+NO2（3-14）此外，有反应生成酰基根RCO，从而产生过氧酰基硝酸盐（RCO3NRCO+NO2+O2→RCO3NO2（3-15）柴油机微粒是除去未化合的水分以外所固有的碳基颗粒可分成可溶性有机物与不可溶性有机物两部分。两部分比例大致为39%和61%。在可溶性有机物中，由润滑油产生的微粒占可溶性有机物中的机汽温度提高后，蓝烟就会消失。黑烟是由碳烟颗粒所组成。燃料是碳氢化物CnHm,其中氢原子要比碳原子多一倍多，基本碳烟颗粒中有烟形成过程中重要的中间产物，再经聚合脱氢，会形成联乙炔一步脱氢形成具有多环结构的不溶性碳烟成分，最后形成六方化的情况，研究发现，碳烟的生成主要是在燃烧的初期和这表明碳烟的氧化反应加快，碳烟浓度急剧降低，因而柴油机速率是碳烟生成速率与碳烟氧化速率之差。应当指出，碳烟的碳烟的氧化速率主要和温度有密切关系，同时还和剩标准，这就使车用内燃机的设计和发展，在很大程度上受按排气净化的原则来设计发动机，包括对燃烧、供在发动机将废气排入大气前，应用净化装置，在排气系EGR法让将废气的一部分返流至进气管后再吸入气缸，其基本流气稀释。减少了混合气所具有的能量，降低了燃烧的最高燃烧波动增加，HC排放量增加，功率和燃活塞顶部环岸，气缸表面和顶环三者之间形成中HC含量的影响，有人在单缸机上作了试验，仅将第为了满足高速时完全充分燃烧及降低排污，一盘采用晶体点火装置。触电式晶体管点火系统，采用大功率晶体管作开关，使白金触点通过微小电流（为原电流的在触电式点火系中仍存在机械触电的缺点，触电易烧蚀和磨损，且在高速闭合时存在着振动，结果使本来很短的高速闭合时间变得更短了。这样，既影响高速点火性能又影响点火时间准确度。为此发展了无触电式晶体管点火系，它使用信号发生装置代替白金触点，不仅克服了触点装置的缺点而且还便于采用电子方式实现点火提前角发动机燃烧过程研究指出，发动机最佳点火提前角是随运转工况变化的。当发动机转速升高或负荷减小时，最佳点火提前角应加大。为此传统汽车点火系装有点火提年代后随着排放标准越来越严格，国外大多数生产厂家将燃油和排放与点火控制集成为电子控制点火系统，上述离心式和真空式点火提前装置已被淘汰。整个工况的点火统的逻辑程序来经济的燃油与最国克莱斯勒公司1978年用电子点火控制系统示意算机根据各种传12346567989图4-22电子控制点火系统1-点火控制计算机；2-点火线圈；3-各种传感器4-电阻器；5-冷却液传感器；6-点火；7-继电器；8-化油器开关；9-分电器感器得到下列输入信息：①进气歧管压力②节气门位置③发动机转速④冷却液温度⑤进气温度⑥排气氧传感器⑦爆震传感器⑧分电器霍尔效应传感器组件。由控制计算机精确地决定最佳点火提前指令，同时发出影响燃油供给系、怠速和各种排污装置的指令。当发动机工作状态改变，各传感器向计算机输入新数据时，控制计算机发出新的因此，在轿车发动机上，电控汽油喷射不久将完全取代化油器供油系统。多年实践证(1)由于没有化油器的喉管节流，也不需要进气预热，如同柴油机那样可提高发动制混合比λ,确保发动机完全燃烧，也使冷起动与加速性能改善，再配合电子控制点(3)容易实现分层给气的稀薄燃烧，使燃烧室末端处为稀混合气，可提高发动机的抗爆性，降低对燃料辛烷值的要求或提高汽油机的压缩比，提高热效率，改善燃料经1-火花塞；2-曲轴转角传感器；3-燃油泵；4-点火继电器；5-蓄电池；6-车速传感器；7-冷却液温度传感器；8-进气管压力传感器；9-空调机；10-节气门位置传感器；11-节气门喷嘴；12-怠速控制器；13-故障指示灯；14-电子点火系；对于现有车的排气净化措施，以及当机内净化仍不能达到排气标准时，必须采取机作为前处理，对进入发动机气缸前的燃料和空气进行处理，可以认为是理想的净使高温废气和空气接触混合，以使未燃HC、热反应器装置在排气道出口处，如图5-6用。它使喷射的空气和未燃的气体混合后，利用本身的余热保持在高温下给予一定的热反应器内部温度高达800~1200℃,因此其最大问题是必须研究一种能耐高温氧化、腐蚀的耐热材料，昂贵的耐热镍铬合金具有相当的寿命，现在对于陶瓷隔热材料催化反应器是利用催化剂，像滤清器那样通过排气，将有害成分CO、HC和NOx1）载体是用来涂载催化剂的基体，要求具有高温稳定性、抗冲击性和耐2）压力损失▽P4）空间速度Svvgvg式中Sv(SpaceVelocity)——空在同样的排气流量下，排气后处理器容许的空间速度越大，它的体积就可以做2CxHy+（2x+1/2y）O2→yH2O+2xCO22NO+2CO→2CO2+N22NO+2H2→2H2O+N22CxHy+（2x+1/2y）NO→1/2yH2O+xCO2其中，氨的形成是不希望的，应通过催化材料的合理选择加以避免。三元催化反过量时，这些还原剂首先和氧反应，所以NOx的还原反应柴油机早期的研究重点，一直是提高柴油机不冒黑烟时的冒烟极限功率，加上黑年发布国家标准GB14761.6-93限制柴油车自由加速和汽车柴油机的全负荷烟度排放标2000年时世界柴油车比重占汽车总量的20%以上。随着对始重视形成光化学烟雾的汽车排气中HC与NOx成分，引噪声是令人心烦、厌恶并有害于身心健康的声音。噪声是属于声波的一种，它具从物理学的观点看，噪声通常是由不同振幅和频率组成的杂乱无章的嘈杂声，但从环境学的观点看，噪声是所有令人厌恶甚至是有害的声音的总称。它通过人的听觉器官起着干扰和破坏作用，故噪声属于感觉公害；而且，由于噪声源分布的发散性、噪声源发生的暂时性以及噪声影响范围的局限性，又使噪声污染明显地具有分散环境噪声依其来源可以分为交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声、家庭生活噪声等。按声强随时间的变化特性分，有稳定噪声和非稳定噪声；按噪声产生机理的物理在各类噪声中，对城市环境影响最大的是各种声强起伏很大的非稳态噪声，而起主要作用的是交通噪声。汽车作为交通运输的主力军，内燃机作为各类交通运输工具的主要动力，由汽车和内燃机产生的噪声污染也就集中地反映在交通噪声方面，并已传播到人耳引起耳膜作相应振动，通过听觉神经使人产生声音感觉。因此，声音传播要具备三个条件：①作为声源的物体（介质或媒质）振动；②传播介质③人的感觉器声音在任何方向均可无反射地自由传播的空间，叫做自由声场。显然自由声场是一种没有边界面、介质均匀而各向同性的无反射声场，或者是一种周围能将声能完全是指声源停止发声以后，由于空间边界面交替反射的结果，声波还可持续传播一段时间。显然混响声场是声波多次反射所形成的然而，在非人为的实际情况下，并不存在这两种极端空间。如果某一空间仅以地面为反射面、而其余各向均存在符合自由声场的条件，则如果某一空间是一个实际房间，他的墙壁、天花板和地面积不完全吸收声波，也阈声强。随着声强加大，人耳对声音感觉愈强烈，直到人耳开始感到疼痛难忍时，其（2）声压p媒质的质点受到声波作用时，不断地产生压力强弱变化。声压为当声波传播时媒质中的压力超过静压的值。通常用p表示，声压是随时间变化的，每秒钟内波动的次数往往很大，当传到人耳时，由于耳膜的惯性作用，辨别不出声压的变化。声压一般指有效声压，它是一定时间间隔内，瞬(N/m2)人的听觉器官——耳朵——具有独特的生理机能。人耳由听阈到痛阈声压的绝对此外通过韦伯等人的大量试验，人们发现，人耳对声音的感觉（听觉）和客观的物理量（声强或声压）之间并不是线性关系而近似于对数关系，表明人的听觉随着刺激量出了一个成倍比关系的对比量——声级，用来表示声音的强弱大小。它是一种作相对比较的无量纲单位。与声强、声压和声功率等物理量相对应，它包括有声强级、声压可用插值法求得。为了了解某噪声源所发出的噪声频谱特性，就需要详细分析它各个频率成分和相应的噪声强度，这对进一步采取降低噪声的有效措施是极为重要的。通常是，根据测声测量