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第八章内燃机污染物的生成与控制

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内燃机原理内燃机的排放与控制

内燃机原理内燃机的排放与控制
排放性能上达到最佳的折中； 能实现高压喷射等，表现出无可比拟的优点。
三、机后净化的技术措施
燃气从缸内排出后，机后处理可进一步减少排气 中的有害成分，其中包括： 1、排气热反应器 2、排气催化反应器 3、微粒过滤器 4、防止汽油蒸发装置
1、排气热反应器
热反应器装在内燃机排气道的出口处，它可以进 一步氧化排气中的HC和CO，常与外源空气喷射连用 。
柴油机的燃烧过程可分为：
预混合燃烧 NOx排放量
扩散燃烧
微粒排放量
柴油机技术的发展趋势是提高喷油压力，降低进 气涡流强度，以减小进气损失，配合多孔数、小孔径 喷油器来获得良好的混合气。
（1）燃烧方式和燃烧室形状
如图所示，现代车用增压柴油机排放物的负荷特性：
（2）喷油器
在喷油嘴设计时应适当减小或取消压力室容积。
（3）气流组织和多气门技术
多气门技术扩大了进、排气门的总流通截面积， 喷油器垂直布置在气缸轴线上，有利于燃油在燃烧室 空间中均匀分布，改善了喷油器的冷却情况和活塞热 应力。
如图所示，是一台6缸、10L、4气门增压重型车 用柴油机实现低排放和高经济性的技术措施：
（4）废气再循环
柴油机也可以通过废气再循环来降低NOx排放： ❖柴油机所用EGR系统与汽油机类似。 ❖柴油机允许并需要较大的EGR率来降低NOx排放 ，如 直喷式柴油机的EGR率可以超过40％； 非直喷式柴油机的EGR率可达20％。
3、微粒过滤器
工作原理：先用收集器过滤废气中的微粒物质， 然后，通过对收集的微粒的氧化来清洁捕集器。
微粒过滤器的应用难点：
第一，过滤器的安装使排气背压增大，并且随着 收集微粒物的增加而增大，将导致柴油机性能下降；
第二，在一般柴油机运转条件下收集的微粒物不 能点燃及氧化；

内燃机原理内燃机的排放与控制

内燃机原理内燃机的排放与控制

01
国际排放标准
如欧洲、美国和日本的排放标准 ，规定了内燃机废气和颗粒物的 排放限制。
02
03
国内排放标准
法规监管
各国根据自身情况制定的内燃机 排放标准，如中国的国IV、国V 标准。
各国政府制定相关法规，对内燃 机的生产和销售进行监管，以确 保其符合排放标准。
03
内燃机排放控制技术
燃油喷射控制技术
内燃机是一种将燃料与空气混合并点 燃，利用产生的热能推动机械运转的 装置。其工作原理是通过燃烧产生的 高温高压气体推动活塞或转子等机构 运动，从而对外输出机械功。在长期 的发展过程中，内燃机的技术不断得 到改进和完善，但其排放问题一直备 受关注。
05
内燃机排放控制实践案 例
某品牌汽车内燃机排放控制实践
燃烧冲程
燃料与空气混合后 燃烧，产生高温高 压气体。
排气冲程
排除燃烧后的废气 ，为下一次循环做 准备。
内燃机种类与特点
01
02
03
汽油机
使用汽油作为燃料，转速 高，适合于汽车、摩托车 等高速运转的场合。
柴油机
使用柴油作为燃料，压缩 比高，转速低，适合于重 型机械、船舶等低速运转 的场合。
燃气轮机
使用燃气作为动力，具有 较高的热效率和较轻的重 量，常用于飞机、船舶等 高速运转的场合。
04
未来内燃机排放控制技 术展望
未来内燃机排放控制技术展望
内燃机是一种将燃料燃烧产生的热# 内燃机原理、内燃机的排放与控制
内燃机是一种将将临近燃料词典的燃 烧产物作为工质，利用其产生的燃气 来推动活塞或转子等机构运转，对外 输出机械功的装置。内燃机按照工作 循环可分为四行程和二行程两种类型 ，其中四行程内燃机包括吸气、压缩 、做功和排气四个行程，而二行程内 燃# 内燃机原理与内燃机的排放与控 制

内燃机学教学大纲

内燃机学教学大纲

《内燃机学》课程教学大纲课程编号：适用专业：汽车服务工程专业学时数：32学分数：2.0执笔者：编写日期：2013年9月一、课程的性质和目的《汽车发动机原理》是四年制本科生汽车服务工程专业的一门学科基础课。

本课程的任务是使学生获得发动机的基本工作循环和性能、发动机的换气过程与增压技术、发动机混合气形成和燃烧、发动机性能的评价、发动机特性及发动机性能试验方法等知识。

通过本课程的学习，使学生掌握发动机性能提高和合理使用的基本原理，以及发动机实验的基本技能，为本专业学生日后的工作打下坚实的基础。

二、课程的教学内容和学时分配第一章概论（2学时）教学内容：发动机的分类，对汽车动力装置的要求，新型汽车能源。

教学要求：了解发动机的分类和现代发动机的发展，了解对汽车动力装置的要求及汽车常用的能源。

重点：发动机的分类。

难点：无。

第二章发动机的工作循环和性能（4学时）教学内容：发动机理论循环，发动机的实际循环，指示指标，有效指标，指标测量，机械损失及测量，热平衡。

教学要求：了解发动机的理论循环和实际循环过程，掌握发动机理论循环与实际循环的差异，熟记指示指标、有效指标和机械损失，掌握发动机两类指标和机械损失的测量方法，了解发动机的热平衡。

重点：发动机的实际工作循环，指示指标、有效指标及机械损失。

难点：实际循环的各项损失，熟记各项性能指标。

第三章发动机的换气过程与增压（4学时）教学内容：增压技术基础，发动机的换气过程，充气效率，影响因素，换气损失，提高充气效率和降低换气损失的措施，废气涡轮增压器的组成及工作原理，车用发动机的增压系统。

教学要求：了解增压的基本概念和增压方式，掌握发动机的换气过程、充气效率及其影响因素，掌握提高发动机充气效率和降低换气损失的措施，了解废气涡轮增压器的组成及工作原理，了解车用发动机的增压系统。

重点：发动机的换气过程，充气效率及其影响因素，提高充气效率和降低换气损失的措施。

难点：提高充气效率和降低换气损失的措施。

内燃机排放污染物的控制技术研究

内燃机排放污染物的控制技术研究

内燃机排放污染物的控制技术研究第一章绪论随着人类社会的发展和工业化进程的加速，人们对环境保护的需求也日益增加。

而内燃机排放的污染物是环境污染的主要来源之一。

为了控制内燃机排放的污染物，相关研究和技术的不断更新与发展已成为当今环保领域的热点话题。

本文将从内燃机排放污染物的来源和成分入手，重点介绍内燃机排放污染物的控制技术研究。

第二章内燃机排放污染物的来源和成分内燃机排放的污染物主要来源于燃烧过程。

内燃机燃烧油品中的有机物和无机物在燃烧过程中会产生大量有害气体和颗粒物。

其中，最主要的污染物包括一氧化碳、氮氧化物、挥发性有机物、颗粒物和二氧化碳等。

这些污染物会严重危害人体健康，导致空气污染，加速气候变化，破坏环境生态平衡。

第三章内燃机排放污染物的控制技术目前，针对内燃机排放污染物，主要采取的控制技术包括以下几种：1.交替排放技术交替排放技术是指在多缸引擎中，将不同缸的排放通过排气管道交替排放。

这种技术可以使得每个缸的排放都得以充分混合和反应，并且相邻缸的氧气和烟气反应时可以相互利用，从而提高了燃烧效率和环保性能。

2.油（气）分离技术油（气）分离技术是指在排放管道中加装油（气）分离器，将排出的废气和机油分离，从而避免机油被排出，降低了环境污染和机件磨损。

3. 氧化催化转化技术氧化催化转化技术是指在排放管道中加装氧化催化剂，通过氧化和催化反应将有害气体转化为无害的气体排放。

这种技术可以高效地去除一氧化碳和有机物等污染物，而且具有较低的制造成本和维护成本。

4. 提高燃烧温度技术提高燃烧温度技术是指通过调整内燃机燃油供给和点火系统等参数，使得燃烧温度和燃烧速度得到有效控制，从而减少生产大量污染物的可能性。

这种技术可以有效地控制氮氧化物的排放，但需注意不能过度提高燃烧温度和速度，以避免对设备的损伤。

第四章结论内燃机排放污染物的控制技术，是当前环保研究的重要方向之一。

通过采取不同的技术手段以减少内燃机的污染物排放，可以有效地保护环境，改善人民健康，促进可持续发展。

内燃机污染物的生成与控制

内燃机污染物的生成与控制

由于油雾及油蒸气在 空间浓度分布不同，可大 致分为稀燃火焰熄灭区、 稀燃火焰区、油束心部， 油束尾部和后喷部以及壁 面油膜，从油束边缘到油 束核心部分，局部空燃比 可从无穷大变到零。根据 负荷不同，各区排放物生 成的性质也不一样。
2020/1/10
南京航空航天内大燃机学原金理 城学院
未燃HC：在低负荷时，主要产生在稀燃火焰熄灭区； 在高负荷时，主要产生在油束心部、油束尾部和后喷部 及壁面油膜处。
五、负荷
负荷是通过混合气成分对燃烧产物中有害物 质产生影响的。
怠速与小负荷，混合气偏浓，是HC、CO生成 的主要工况。
中等负荷，供给经济混合气，HC、CO含量低， 但NOx生成量增多。
大负荷，供给浓混合气，HC在排气中燃烧了， CO、NOx排放增多。
2学院
2020/1/10
内燃机原理
一、混合气成分
汽油机：预混燃 烧，其可燃混合气浓 度范围比较窄，在一 些工况下（如怠速、 满负荷等）经常处于 浓混合气工作，因而 混合气成分是影响排 放的最主要的因素。
2020/1/10
南京航空航天内大燃机学原金理 城学院
CO ： 空 燃 比 A ／ F 增 加 ， CO 浓 度 逐 渐 下 降；
内燃机污染物的生成与控制
2020/1/10
内燃机原理
§8-1 概述
2020/1/10
内燃机原理
环保与节能
环境问题 能源危机
2020/1/10
南京航空航天内大燃机学原金理 城学院
汽车排放占大气污染物比例
2020/1/10
南京航空航天内大燃机学原金理 城学院
汽车的主要排放污染物
1、CO：无色无臭无味的气体，破坏造血功能， 呈中毒症状。

内燃机学课件第八章

内燃机学课件第八章

（2）碳氢化合物
HC包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解和 部分氧化产物。如烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮、酸等 数百种成分。 烷烃基本上无味，对人体健康不产生直接影响。 烯烃略带甜味，有麻醉作用，对粘膜有刺激，经代谢转 化会变成对基因有毒的氧化衍生物。烯烃是与氮氧化物 一起在太阳光的紫外线作用下形成有毒的“光化烟雾” 的罪魁祸首之一。 芳香烃对血液和神经系统有害，特别是多环芳香烃 （PAH）及其衍生物有致癌作用。 醛类是刺激性物质，对眼、呼吸道、血液有毒害。
三、氮氧化物
内燃机排故的氯氧化物NOx主要是一氧化氮NO。NO 的主要来源是参与燃烧的空气中的氮。汽油和轻柴油 本身含氮很少，不足以产生显著的NOx排放。从大气 氮生成NO的化学机理是泽耳多维奇(Zeldovitch)机 理。在化学当量混合比(Φa＝1)附近，导致生成和消 失NO的主要反应为：
缸内最高燃烧温度是决定NOx生成量的最重要因素； NOx排放随负荷的增加而增加； 转速对NOx的影响较小； 喷油正时对燃烧过程有较大影响，推迟喷油是最高 燃烧温度和压力下降，燃烧柔和，NOx生成量减小。 采用EGR也是降低NOx的重要手段。
负荷超过一定研读时， NOx下降，因为相对缺 氧导致燃烧恶化
汽油与空气的均匀混合气在过量 空气系数Φa=1时燃烧时，根据化 学反应动力学，基本上不产生未 燃HC，但实际发动机中不是这样 (图7—3)。即使Φa=1，HC也有 相当大的数值，并随Φa的减小而 迅速增加。当混合气过稀，由于 燃烧恶化，甚至有些循环缺火会 使HC急剧增加，只有采取特殊措 施(如组织快燃)才可能缓和这种 趋势。
第八章
内燃机污染物的生成与控制
第一节 概述 第二节 污染物的生成机理和影响因素 第三节 内燃机的排放控制 第四节 内燃机排气后处理 第五节 排放测量和排放法规

发动机原理之有害排放物的生成与控制

混合动力技术：结合燃油喷射和缸内直喷技术，提高燃烧效率，降低排放
智能控制技术：通过智能控制，优化燃油喷射和缸内直喷技术，提高燃烧效率，降低排 放
废气再循环 （EGR）技术： 通过将部分废气 重新引入发动机， 降低燃烧温度， 减少有害排放物
生成
增压技术：通 过增加进气压 力，提高发动 机功率和效率， 同时减少有害
节能环保：降低能 耗，提高排放物处 理效率，实现环保 目标
氢燃料电池： 生物燃料：
清洁、高效、 可再生、环
无污染
保、可降解
太阳能：清 风能：清洁、 水力发电：
洁、可再生、 可再生、无 清洁、可再
无污染
污染
生、无污染
地热能：清 洁、可再生、 无污染
汇报人：
排放物生成
废气再循环和 增压技术的结 合：实现更高 效、更环保的
发动机性能
未来发展趋势： 更高效、更环保 的发动机技术， 如混合动力、电 动化等，将进一 步减少有害排放
物生成
智能控制：通过传 感器和算法实现对 催化转化器的智能 控制
实时监测：实时监 测发动机排放物， 实现精准控制
Байду номын сангаас
自适应技术：根据 发动机工况和排放 物浓度，自适应调 整催化转化器参数
应用：广泛应用于 现代汽车发动机， 提高燃油经济性和 环保性能
原理：将燃油直接 喷射到气缸内，实 现更精确的燃油控 制
优点：提高燃油效 率，降低排放
应用：广泛应用于 现代汽车发动机
挑战：需要解决燃 油喷射系统的可靠 性和耐久性问题
原理：将部分 废气重新引入 发动机燃烧室， 降低燃烧温度， 减少有害排放
曲轴箱内的气体循环 进入气缸，会导致气 缸内压力升高，影响 发动机的正常工作

内燃机12_污染及控制_


前处理
机外净化
燃料或空气在进入气缸前进行预先处理
改进内燃机工作过程
机内净化
改进内燃机的工作过程（特别是燃烧过程）和燃油系统、 点火系统、进排气系统等
后处理
机外净化
对内燃机排出的废气在进入大气前进行处理，如在排气 系统中安装催化、水洗、微粒过滤器等装置
一、机内净化测试
怠速排放的控制 化油器的改进和调整
柴油机 喷射，燃油停留时间短，…，HC排放比汽油机低得多 混合气太浓或太稀，会造成未燃HC
三、氮氧化物
NO的生成 空气中的氮在高温下氧化而成(扩充的捷尔杜维奇机理) 氧气在高温分解成氧原子诱发NO生成的链锁反应； NO生 成量还与反应时间有关
NO2及N2O4的生成 废气排出过程中，温度下降， NO缓慢氧化成NO2 ；温度 更低时， NO2聚合成N2O4
对于HC的排放，变化趋势或高、或低、或持平。
燃油掺水的方法：乳化油法、进气管和气缸内喷水 法、掺水蒸气法
排气后处理技术
氧化催化转化器
借H2助O 氧。化催化剂的作用，使CO、HC转化为CO2、 催化剂
一种能够加速化学反应速度而自身又不被消耗的化学物 质。
内燃机上常用的氧化催化剂有贵金属(铂Pt、钯Pd等)催 化剂、普通(铜、铬、镍、钴等)催化剂、含稀土催化剂 等。多采用铂催化剂。
人耳的适听范围（1000Hz的纯音）： 听域 → 痛域
2×10－5 Pa → 20 Pa <相差100万倍>
Lp
20 lg
p pr
20 lg
p 2 10 5
0 dB → 120 dB
噪声源及其控制
燃烧噪声

车用内燃机主要排放污染物的生成机理与控制策略

Internal Combustion Engine &Parts1车用内燃机主要排放污染物的生成机理汽车排放物种类众多，按燃烧角度看可分为：完全燃烧产物二氧化碳（CO 2）、水蒸气（H 2O ）、氧气（O 2）、氮气（N 2）等；不完全燃烧与燃烧中间产物一氧化碳（CO ）、碳氢化合物（THC ）、氮氧化合物（NO X ）、二氧化硫（SO 2）、颗粒物（PM ）等。

可燃混合气形成与燃烧方式上的差异，导致汽油机与柴油机在排放污染物种类与排放控制策略也有所差异。

图1发动机排气污染物成分及其比例(体积分数)从图1可以看出，汽油机主要排放污染物为CO 、HC 和NO X ，柴油机主要排放污染物为NO X 和颗粒物（PM ）。

此外，目前的国六法规还对NMHC （非甲烷总烃）与PN （固体悬浮颗粒数）进行了限值要求[3]。

下面将分析排放污染物的主要生成机理。

1.1CO 的生成机理CO 主要是烃类物质的不完全燃烧产生。

具体原因有：①过量空气系数小于一时，C 不能完全氧化，CO 为未完全燃烧产物。

②过量空气系数大于一时，理论上无未完全燃烧产生的CO ，但实际燃烧过程中，混合气的不均匀会使局部区域燃烧不完全，加上壁面油膜随进气而边流动边蒸发也会造成不均匀，从而产生CO 。

③燃烧生成的CO 2高温时可解离为CO [2]。

④排期过程中，未燃碳氢化合物不完全氧化反应也生成CO 。

1.2HC 的生成机理车辆排放生成的HC 种类繁多，包含芳香烃、烯烃、烷烃以及醛类等。

与CO 类似，其主要产生原因也是燃油的不完全燃烧，此外还有燃油的挥发。

具体原因：①缸内壁面淬熄效应（占30%-50%）：低温壁面及附面层将火焰前锋面冷却，活化分子能量被吸收，燃烧链反应中断，壁面形成淬熄层[6]，冷启动与怠速时尤为明显。

②缝隙效应：在活塞与缸壁之间、缸盖、缸垫和缸体之间的窄缝、进、排气门和气门座之间、火花塞中心电极附近由于面容比很大，导致火焰难以传播，淬熄效应加剧。

燃烧学 第八章 燃烧污染物的生成和控制

料型NOx
•
• • •
燃料中若含有氮的化合物，则在燃烧过程中氮 化合物将会变成NO。这种NO称为燃料NO。 相应的燃料中的N称为燃料N。 它的生成过程及生成特性均与来源于空气中氮 气的NO不同，故应区别对待。 当燃料中含有多量的N时，燃料N支配着NO的 总生成量。
液体和固体燃料中的含氮量
缺氧，引起中枢神经系统麻痹。与血红蛋 白的亲和能力为CO的数百~1000倍。 • 最低致死量~100ppm • 经紫外线照射，与汽车尾气中的碳氢化合 物结合，生成一种浅蓝色光化学烟雾，具 有强烈刺激性，可致癌。
CO
• 无色无味，比O2与血红蛋白的亲和力高300
倍，最低致癌浓度2000ppm。 • 燃气灶具规定烟气中一氧化碳含量(a＝1)要 低于500ppm。
• •
•
过量空气系数对NO生成的影响
• NO的生成量在燃料过多时，
随氧气浓度增大而成比例增 大，在当量比略少于1时， 生成量下降。 燃烧温度在当量比等于1附 近出现最大值，相应的NO 的生成速度也达到最大。在 过量空气系数远离1时，生 成速度将急剧降低。 温度、氧气浓度对NO的生 成速度和生成量的这种影响 是非常重要的。
– SO2为8ppm时，人体感到难受； – 硫酸烟雾浓度不到0.8ppm时，人就忍受不住。 – 英国：每年由于Sox腐蚀造成的损失~8亿美元之多。
NOx
• 构成：
– 硝酸 – 亚硝酸 – NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4 – N2O5
~NOx
NOx危害
• 溶于水，形成硝酸雨，危害作物； • 与动物血液中的血红蛋白结合，造成血液
燃料N向燃料型NO的转变率
• 一般燃料N含量越多，转 •
变率反而降低。 当燃料N含量n在0.1％以下 时，转变宰a’在90％以上； n在0.2％左右时，转变率a’ 为60％—70％；n＝0.4％ 时,n=40％—50％；n再增 大时。 转变率趋近于25％—32％， 产生所谓饱和现象。
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2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
• 1)活塞顶端气环与气缸壁之间形成的夹缝内的可 燃混合气因火焰不能及时到达，而不能完全燃烧。 2)相对冷态的气缸壁对火焰产生的热与活化基物质 起着吸收的作用，促使火焰传播中断，即火焰在 气缸壁表面产生激冷与淬熄现象。 3)烧机油(润滑油）。 4)发动机瞬变工况时，点火定时、空燃比以及排气 再循环值均不处于最佳状态，燃烧恶化，HC排放 量增加，尤其是减速及怠速工况。 5)燃烧室中沉积物的影响。
每单位功率小时排出污染物的质量称为比排放量
[g／（kW·h）]。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
排气冒黑烟
主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。
燃油在高温缺氧下燃烧时易形成碳烟。
减少黑烟的主要措施： 1）增加过量空气系数α，但与提高柴油机的动力性 相矛盾。 2）改善混合气的形成，与改善柴油机工作的柔和性 相矛盾。
应根据不同工况和运行条件决定是否采用废气再循环，或 确定再循环系统的控制要点：
1）发动机在起动、怠速、低转速小负荷及处于冷机运行时， 燃烧的温度低，NOx排放低，而节气门开度小，气缸内废气 稀释现象严重，不应进行废气再循环。
2）在高负荷、高速或油门全开时，追求发动机输出最高的动 力输出，因此，不希望进行再循环。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
EGR率的控制方法有不同的结构形式，有进气负压 控制式、排气压力控制式、负荷比例式及电子控制式， EGR率在5%~20%。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
NOx：在燃烧完全、供氧充分及温度较高的稀燃火 焰区及油束心部产生较多。
碳烟：高负荷时，在油束心部、油束尾部和后喷部
的氧浓度低，气体温度高，燃油分子容易发生高温裂解 而形成碳烟。
醛类：主要在稀燃火焰熄灭区，由于低温氧化而产 生醛类中间产物。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
二、影响因素 1、混合气成分
第八章内燃机污染物的生成与控制
一、混合气成分
汽油机：预混燃 烧，其可燃混合气浓 度范围比较窄，在一 些工况下（如怠速、 满负荷等）经常处于 浓混合气工作，因而 混合气成分是影响排 放的最主要的因素。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
CO ： 空 燃 比 A ／ F 增 加 ， CO 浓 度 逐 渐 下 降；
三、吸入废气量的影响
废气再循环： NO浓度逐渐下降， 但燃烧的有效性降 低，动力性变差。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
四、工况
对于不同的运行工况，各种有害排放物的差 异很大。
怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
五、负荷
负荷是通过混合气成分对燃烧产物中有害物 质产生影响的。
汽车的主要排放污染物
1、CO：无色无臭无味的气体，破坏造血功能， 呈中毒症状。
2、NOx：指NO和NO2，NO2是褐色有刺激性的气体。 3、HC：包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油 及其裂解产物和部分氧化产物。某些醛类和多环芳香 烃对人体有严重危害。 光化学烟雾：其中最主要的生成物是臭氧O3，它 具有很强的氧化力和特殊的臭味，使橡胶裂开，植物 受损，可见度降低，并刺激眼睛及咽喉。
NOx与混合气的成分有关，浓混合气时缸内温 度较高，NOx含量增加，稀混合气时，缸内温度 较低，NOx生成量减少。
提高怠速转速使混合气变稀，CO、HC排放减 少。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
第四节 影响柴油机有害排放 物生成的主要因素
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
CO：柴油机过量空气系数>1，加上柴油蒸发性 比汽油小，因此柴油机的 HC及CO排放浓度一般比汽 油机低得多，但在接近满负荷时（A／F减小），CO 浓度骤增。
NO：生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷 工况。与汽油机不同的是，柴油机NO2的生成浓度较 高。NO2浓度随 A／F增加而减少。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
微粒排放
排气中的微粒是指经空气稀释后的排气， 它是在低于52℃温度下，在涂有聚四氟乙烯的 玻璃纤维滤纸上沉积的除水以外的物质，如柴 油机的碳烟粒子，汽油机的铅及硫酸盐等。
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
排放指标
1．排放物的浓度C
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
第二节 有害排放物的生成
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
一、氮氧化物
主要是NO，NO2排出量较少。 NO的产生：可以认为，氮的氧化反应发生
在燃料燃烧反应所形成的环境中，其主导反应
过程是
O＋N2＝NO＋N N＋O2＝NO＋O
2020/12/12
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
排气冒蓝烟、白烟
冷起动及怠速、低负荷运转时，气缸内温度低， 燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出受光线 的反射呈现出不同的颜色，白烟是由0.6~1μm的颗 粒构成，而蓝烟是由0.6μm以下的颗粒构成。
暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为无 色。
第八章内燃机污染物的生成与控制
促使NO生成的因素
（1）高温 （2）富氧 （3）充足的反应时间
2020/12/12
第八章内燃机污染物的生成与控制
二、一氧化碳CO
燃烧过程中生成的重要的中间产物。 生成的机理比较复杂， 一般经历如下步骤：
RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO CO在火焰中及火焰后，以缓慢的速率 氧化成CO2。 主要影响因素：混合气浓度。
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2)怠速排放控制 怠速时低转速省油，排放不好。
汽油机 较高怠速转速可降低 排放。
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怠速与小负荷，混合气偏浓，是HC、CO生成 的主要工况。
中等负荷，供给经济混合气，HC、CO含量低， 但NOx生成量增多。
大负荷，供给浓混合气，HC在排气中燃烧了， CO、NOx排放增多。
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六、转速
随着转速的升高，混合气经过进气系统的流 速及活塞运动速度升高，CO、HC排放减少。
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三、未燃碳氢化合物（HC）
生成与排出有三个渠道： 废气（尾气）：占6O％以上 曲轴箱窜气由排出：占25％ 燃油蒸气漏泄：占15％～20％左右
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燃烧过程中HC生成的主要途径
HC的生成与排出有三个渠道，其中HC总量的 60% 以 上 由 废 气 排 出 ， 25% 由 曲 轴 箱 窜 气 ， 15%~20%左右从油箱、化油器等处漏泄。
3）要求随着负荷增加，废气再循环量应增加到允许的极限值。
4）接近全负荷时，为使发动机保持足够的动力性能，即使 NOX 排放很高，也不允许进行EGR。
5）为了实现EGR的最佳效果，要保证各缸的EGR率一致。
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使少量废气（5％～20％）再次循环进入气缸， 降低燃烧温度，可抑制NOx生成。应根据不同 工况决定是否采用废气再循环，或确定废气再 循环量的多少。
3）对曲轴箱窜气或油蒸气部分进行处 理。2）、3）又称为机外处理方法。
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一、汽油机机内净化技术
1、废气再循环
使少量废气（5%~20%）再次循环进入气缸，因废气中 含有大量的惰性气体不参与燃烧，但能吸收热量，这样就 降低了燃烧温度，可抑制NOx排放。
过量的废气再循环会影响发动机的正常运行，混合 气的燃烧将变得不稳定，着火性变差，发动机的经济性、 动力性会随之恶化，HC的排放也会增加，因此，应按发 动机工况和工作条件对再循环的废气量进行合理控制。 这样，就引入了废气再循环率（EGR率）的概念：
NOx ： 浓 度 两 头 低 ， 中间高，NO生成必须兼 具高温、富氧两个条件。
HC ： 两 头 高 ， 中 间低，与燃油消耗率的 变化趋势基本一致。
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二、点火正时
减少点火提前角：降低NO及HC均有利，但以 牺牲动力性为代价。
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四、微粒
柴油机微粒的主要成分：碳烟粒子。它是燃料 在燃烧过程中经历了一系列物理化学变化后形成的。
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第三节 影响汽油机有害排放 物生成的主要因素
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3、燃烧室类型
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分隔式燃烧室生成的NOx、CO、HC和碳烟的 排放浓度均低于直喷式的，特别是NOx排放浓度 一般比直喷式燃烧室的低50％左右。