发动机原理之有害排放物的生成与控制(ppt30张)
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第八章 燃烧与有害物的生成与排放页数:27
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汽车排放污染物的生成机理和影响因素2页数:4
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柴油机排放污染物生成机理与治理措施总结页数:7
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汽油机污染物生成机理1页数:21
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完整版发动机排放污染物的生成机理页数:11
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发动机原理之有害排放物的生成与控制
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
6.硫氧化物（SO x） ●成分：内燃机排放的硫氧化物主要是SO 2,也有少量的SO3，总称 SOx。 ●危害：Sox直接对人体有毒害作用，排放到大气中的Sox出了是形 成酸雨的主要成分外，还会有50%变成硫酸盐，形成二次微粒。
9.1有害排放物的生成机理
发动机原理之有害排放物的 生成与控制
9.7非排放污 染物控制技术
9.6柴油机排 放后处理技术
9.1有害排放物的 生成机理
有害排放 物的生成 与平控制
9.2排放法规及 测试法
9.3汽油机的 机内净化技术
9.5汽油机排 放后处理技术
9.4柴油机的 机内净化技术
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
1.一氧化碳（CO） ●成分：CO是一种无色、无臭、窒息性很强的气体。 ●危害：CO与血液中作为输氧载体的血红素蛋白（Hb）的亲和力比 O2 高200~300倍很容易结合成碳氧血红丝蛋白（CO-Hb），使血液的输 氧能力大大降低，导致心脏、大脑等重要器官严重缺氧。轻度CO中毒 时，会出现头晕、头痛、呼吸障碍等症状，中枢神经系统将受到损害 ；严重CO中毒时，会出现恶心、心痛、昏迷等症状、甚至死亡。大气 中的CO浓度超过0.3%时，30min之内可致人死亡。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1）柴油机微粒的基本特征
①微粒的构成及主要成分 柴油机微粒主要由三部分构成，即 （干）碳烟、可溶性有机物和硫酸 盐。
②PM的粒径和排放数量 20世纪80年代前的车用柴油机微 粒粒径在1~10μm范围内，后来随 高压喷射技术的采用和汽油混合过 程的改善，粒径已基本在1μm以 下。
发动机有害排放物的控制(PPT 37张)
哈尔滨工业大学（威海）
第7页
2019/2/28
二、恒温进气空气滤清器
恒温进气空气滤清器也称进气温度自动调节式空气滤清器。它 是在普通空气滤清器上增设一套空气加热与控制系统构成的(图61)。气道燃油喷射式发动机不采用恒温进气空气滤清器。恒温进气 空气滤清器多用于化油器式或节气门汽油喷射式发动机上。恒温 进气空气滤清器的功用就是当发动机冷起动之后，向发动机供给 热空气。在这种情况下，即使化油器供给稀混合气，热空气也能 促使燃油充分汽化和燃烧，从而既减少了CO和HC的排放，又改 善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气空气 滤清器向发动机供给环境温度的空气。因此，这种空气滤清器是 一种排气的净化装置。
哈尔滨工业大学（威海）
第23页
2019/2/28
一种由电脑控制的排气再循环系统如图6-7 所示。排气再循环阀(EGR 阀)8用来控制再循环的废气量。进气管真空度经电磁阀6和真空调节 阀7作用到EGR阀 8的真空膜片室12，吸引膜片13向上并带动锥形阀14 升起，这时发动机排出的废气由排气支管经锥形阀进入进气支管。作 用在膜片上的真空度越大，锥形阀的开度就越大，再循环的废气量也 越多。如果没有真空度传送到真空膜片室，弹簧11推压膜片向下，使 锥形阀关闭，这时废气不能进行再循环。真空调节阀的作用是根据进 气管真空度的变化或节气门开度的大小调节通往EGR阀的真空度，使 再循环的废气量随节气门开度或发动机负荷的增大而增加。电磁阀由 电脑3控制。电脑根据空气流量计2，节气门位置传感器1，冷却越温 度传感器4和发动机转速传感器5等输入的信号，使电磁阀通电或断电。 当发动机冷却温度低于50℃时，或发动机在怠速工作时，或发动机转 速超过预定值时，电脑使电磁阀断电，电磁阀中的可动铁心隔断真空 传送通道，同时空气经电磁阀进入真空调节阀，使锥形阀14关闭，不 进行排气再循环。
第十二章发动机排气污染物的生成与控制.pptx
机外净化─用外部附加装置净化排气
✓ 应用催化转化方法，使CO转化为CO2，HC转化为CO2和 H2O ，NOX转化为N2和O2 。
4.2 汽车排放法规
4.2.1 新车排放法规
轻型汽车排放检测方法和限值标准是GB18352.2－2001 和GB18352.3－2005。只有通过排放测试，才允许投放市 场。 试验方法
轻型汽油车排放检测方法和限值标准是GB18285－2005。 柴油车排放检测方法和限值标准是和GB3847－2005。 汽车保有量迅速增长，机动车尾气排放造成的空气污染不
断加重，在大城市中尤为突出。据统计，北京等特大城市 由汽车排放造成的大气污染已占大气总污染的50%以上。 有效控制汽车污染需要作好两方面的工作。一是从新车开 始就控制好污染物的排放水平，对新生产车的排放状况进 行型式认证检测。二是对在用车作好排放监管工作，实行 车辆排放的I/M制度，严格控制众多的在用汽车的排放状况。 前者是机动车低污染的前提条件，后者是保证车辆在正常 的排放状态下运行。
试验设备
1 司机助手仪，2 冷却风机， 3 底盘测功机滚筒， 4 被试汽车， 5 汽车 排气管， 6 取样管路， 7 底盘测功机控制和数据采集系统， 8 打印机， 9 显示器， 10 尾气分析系统， 11 尾气采集系统，12 发动机转速传感器
限值标准
✓国2限值标准
✓国3和国4限值标准
4.2.2 在用车排放法规
➢ 双怠速测试方法
0.7额定转速 2500rpm 2500rpm 高－低 怠速转速
30s
15s
30s 15s
30s
➢ 测试设备：四气体分析仪
柴油车加载减速工况法排气烟度测试
➢ 测试方法
✓ 在柴油车达到某一档位的最高车速后，进行全负荷功率扫 描过程中，应用“加载”方法迫使汽车“减速”行驶，得 到柴油车轮边功率特性曲线。该方法模拟柴油车的实际工 作状况，较之柴油车的自由加速烟度法可较准确地检测柴 油车的实际烟度排放。
✓ 应用催化转化方法，使CO转化为CO2，HC转化为CO2和 H2O ，NOX转化为N2和O2 。
4.2 汽车排放法规
4.2.1 新车排放法规
轻型汽车排放检测方法和限值标准是GB18352.2－2001 和GB18352.3－2005。只有通过排放测试，才允许投放市 场。 试验方法
轻型汽油车排放检测方法和限值标准是GB18285－2005。 柴油车排放检测方法和限值标准是和GB3847－2005。 汽车保有量迅速增长，机动车尾气排放造成的空气污染不
断加重，在大城市中尤为突出。据统计，北京等特大城市 由汽车排放造成的大气污染已占大气总污染的50%以上。 有效控制汽车污染需要作好两方面的工作。一是从新车开 始就控制好污染物的排放水平，对新生产车的排放状况进 行型式认证检测。二是对在用车作好排放监管工作，实行 车辆排放的I/M制度，严格控制众多的在用汽车的排放状况。 前者是机动车低污染的前提条件，后者是保证车辆在正常 的排放状态下运行。
试验设备
1 司机助手仪，2 冷却风机， 3 底盘测功机滚筒， 4 被试汽车， 5 汽车 排气管， 6 取样管路， 7 底盘测功机控制和数据采集系统， 8 打印机， 9 显示器， 10 尾气分析系统， 11 尾气采集系统，12 发动机转速传感器
限值标准
✓国2限值标准
✓国3和国4限值标准
4.2.2 在用车排放法规
➢ 双怠速测试方法
0.7额定转速 2500rpm 2500rpm 高－低 怠速转速
30s
15s
30s 15s
30s
➢ 测试设备：四气体分析仪
柴油车加载减速工况法排气烟度测试
➢ 测试方法
✓ 在柴油车达到某一档位的最高车速后，进行全负荷功率扫 描过程中，应用“加载”方法迫使汽车“减速”行驶，得 到柴油车轮边功率特性曲线。该方法模拟柴油车的实际工 作状况，较之柴油车的自由加速烟度法可较准确地检测柴 油车的实际烟度排放。
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
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
第六章发动机有害排放物的控制系统
颗粒型
（3）催化转换器结构形式
如图6—5a由100个直径为2~3
mm的多孔型陶瓷小球构成的反应床
整体型
是一个有很多蜂窝状小孔的陶 瓷块。如图6—5b 特点：体积小，排气接触面积大，
排 气阻力小。 陶瓷小球和陶瓷快块镀有金属铂、钯或铑均装在不锈钢外壳内。
（4）催化转换器使用条件：
• ①只能使用无铅汽油， • ②当温度超过360℃时，催化转换器才起催化反应； • ③必须供给理论混合气。
四、催化转换器
•
（1 ）
功用：将排气中的CO、HC和Nox转换为对
人体无害的气体的一种排气净化装置。 金属铂、钯或铑均可作催化剂，只起促进 反应的进行，不是反应物的一部分。
（2）类型
• 氧化催化转换器（二效）——将排气中的CO、HC氧化 为CO2，H2O 。 • 三效催化转换器——将排气中的CO、HC氧化为CO2， H2O ， Nox还原为N2、O2。
五、柴油机微粒过滤器
如图6—6（滤芯有多孔陶瓷制造）
六、排气再循环系统--把排出的部分废气回
送到进气管，与新鲜混合气一起再进入汽缸。
• 1.功用：净化排气中的Nox.
2）排气再循环系统
• 在暖机和怠速时、在全 负荷或高转速下工作时， 不进行排气再循环，由 电磁阀的通电和断电来 实现，电磁阀由ECU来 控制。
原理：如图6—3
a)发动机前罩下温度在 30°C以下，通气阀开 启，控制阀关闭； b ）发动机前罩下温度 在30~53°C之间，通 气阀部分开启，控制阀 部分开启； c）发动机前罩下温度 超过53°C之后，通气 阀关闭，控制阀开启。
注意：气道燃油喷
射式发动机不采用。
三、二次空气喷射系统
• 功用：利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排Fra bibliotek如图6—7
第6章发动机有害排放物的控制系统
第6章发动机有害排放物的控制系统
低压回路方式
直接联接压气机7入口端 和废气涡轮5出口端来实 现EGR的方法(图6-13a)。 由于压气机7的入口处为 负压，而废气涡轮5出口 压力为正，所以通过联接 适当的EGR回流管6，就可 以很容易地实现EGR。但 由于这种方式的废气直接 流过压气机7和中冷器8， 所以易造成压气机的腐蚀 和中冷器的污染等。
HC和NOx在阳光照射下形成光化学烟雾，其主要生成物 是臭氧，具有强烈氧化性，对人类、环境危害极大。
尾气HC占总量的60％； 产生来源： 曲轴箱窜气HC占总量的25％；
供油系统的蒸气HC占总量的15％～20％左右。 在燃烧过程中HC的生成途径：氧气不足、缝隙效应、激冷 与淬熄。 三、氮氧化物（NOx）：发动机排出的氮氧化物主要是NO （占95%），NO2排出量较少。
第6章发动机有害排放物的控制系统
内部EGR方式
n 利用进、排气管中的气体脉动进行EGR的方式。对发动机 各工作循环，在进气管和排气管中气流的压力脉动都很大。 在这种压力脉动的作用下，使某一缸在进气过程中，其排 气门处出现正压波。此时，如果能再次开启排气门，就可 实现EGR。
n 在排气凸轮中除控制排气所需凸轮1(主凸轮)以外，又增 设内部EGR专用凸轮2(EGR用凸轮)。通过这种机构，在 进气过程中的适当时刻再次开启排气门3，使排出的废气 回流到气缸内部，以实现EGR。
第6章发动机有害排放物的控制系统
2、三元催化转化装置
三元催化转换器可以同 时降低CO、HC和NOx的 排放。它可以以排气中的 CO和HC作为还原剂，将 Nox还原成氮气（N2）和 氧气（O2），而CO和HC 则被氧化为CO2和H2O。当 空燃比在理论空燃比 A/F=14.7 （a=1）附近 时，氧化-还原反应达到平 衡， CO、HC和NOx的排 放同时达到最低。
第七章发动机排放控制系统构造与维修ppt课件全
图 曲轴箱通风装置示意图
• 三、PCV阀的故障及检测 • 3. PCV阀的检查方法 • （l）将一根干净的软管接到PCV阀出气一侧，用力向进气
一侧吹气。PCV阀是单向阀，因此如通气，应更换。
• （2）将进气一侧软管拆下，在发动机工作时，用手指封 住进气一侧的进气孔。如感觉不到真空吸力，说明PCV阀 或强制通风的软管堵塞，应清洗或更换。
阀通向炭罐电磁阀的真空软管，用手指堵住真空管，怠速时 无真空吸力为正常。踩加速踏板加速到2000r／min，真空 软管有吸力为正常。如不正常应更换。 • 炭罐电磁阀为两位两通常闭式电磁阀，没有通电时，对炭罐 电磁阀吹气应不通气；通电后吹应通气。如不正常应更换。 • 炭罐电磁阀自身是否有短路或断路，可用欧姆表检查端子间 的电阻值。
• 排气再循环系统（EGR阀）
• 二、废气再循环（EGR）装置故障与检测 • 1.EGR阀关闭不严引发的故障 • EGR阀在起动、怠速、低速、急加速、减速和全负荷时应关
闭。如开启或关闭不严，可燃混合气被EGR阀进入的废气稀 释，会造成：
• （1）EGR控制电磁阀与底座密封不良，使EGR阀始终处于开 启状态，会造成怠速不稳定，低速时会喘振。
强制式曲轴箱通风系统（PCV系统）
• 三、PCV阀的故障及检测 • 1. PCV阀的故障 • PCV阀如果卡滞在打开的位置，过量的空气流入进气歧管，
使用AFS系统的会使空燃比变稀，会出现怠速不稳和发动机 过载熄火的故障。 • PCV阀或强制通风的软管堵塞，会造成怠速不稳、怠速熄火 、怠速过高故障。还会造成曲轴箱压力过大而窜机油。 • 部分机油窜入燃烧室，造成排气管冒蓝烟。
等信号来决定。
ECU
• 一、废气再循环装置
• 4.EGR阀工作过程
• 三、PCV阀的故障及检测 • 3. PCV阀的检查方法 • （l）将一根干净的软管接到PCV阀出气一侧，用力向进气
一侧吹气。PCV阀是单向阀，因此如通气，应更换。
• （2）将进气一侧软管拆下，在发动机工作时，用手指封 住进气一侧的进气孔。如感觉不到真空吸力，说明PCV阀 或强制通风的软管堵塞，应清洗或更换。
阀通向炭罐电磁阀的真空软管，用手指堵住真空管，怠速时 无真空吸力为正常。踩加速踏板加速到2000r／min，真空 软管有吸力为正常。如不正常应更换。 • 炭罐电磁阀为两位两通常闭式电磁阀，没有通电时，对炭罐 电磁阀吹气应不通气；通电后吹应通气。如不正常应更换。 • 炭罐电磁阀自身是否有短路或断路，可用欧姆表检查端子间 的电阻值。
• 排气再循环系统（EGR阀）
• 二、废气再循环（EGR）装置故障与检测 • 1.EGR阀关闭不严引发的故障 • EGR阀在起动、怠速、低速、急加速、减速和全负荷时应关
闭。如开启或关闭不严，可燃混合气被EGR阀进入的废气稀 释，会造成：
• （1）EGR控制电磁阀与底座密封不良，使EGR阀始终处于开 启状态，会造成怠速不稳定，低速时会喘振。
强制式曲轴箱通风系统（PCV系统）
• 三、PCV阀的故障及检测 • 1. PCV阀的故障 • PCV阀如果卡滞在打开的位置，过量的空气流入进气歧管，
使用AFS系统的会使空燃比变稀，会出现怠速不稳和发动机 过载熄火的故障。 • PCV阀或强制通风的软管堵塞，会造成怠速不稳、怠速熄火 、怠速过高故障。还会造成曲轴箱压力过大而窜机油。 • 部分机油窜入燃烧室，造成排气管冒蓝烟。
等信号来决定。
ECU
• 一、废气再循环装置
• 4.EGR阀工作过程
发动机排放污染物的形成(ppt 31页)
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2.2 碳氢化合物
碳氢化合物的生成途径
燃烧过程中未燃烧或燃烧不 完全的碳氢燃料 漏入曲轴箱的窜气中含有大 量未燃燃料
燃油蒸汽
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发动机排放污染及控制
主讲人 龚金科等
2019/10/20
课程内容 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。
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因 浓度出现峰值。Φa进一步增大，温度下降的
素 点作火用提占前优角势减，小N，O生NO成排量放减量少不。断下降。
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影响NOX生成的因素
影 响 柴 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。
2.1 一氧化碳
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。
CmHnm 2O 2 m COn 2H2
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汽油机一氧化碳的生成机理
x 汽油机CO排放量 CO与α及过量空气系数Φa的关系
2.2 碳氢化合物
碳氢化合物的生成途径
燃烧过程中未燃烧或燃烧不 完全的碳氢燃料 漏入曲轴箱的窜气中含有大 量未燃燃料
燃油蒸汽
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发动机排放污染及控制
主讲人 龚金科等
2019/10/20
课程内容 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。
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因 浓度出现峰值。Φa进一步增大，温度下降的
素 点作火用提占前优角势减，小N，O生NO成排量放减量少不。断下降。
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影响NOX生成的因素
影 响 柴 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。
2.1 一氧化碳
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。
CmHnm 2O 2 m COn 2H2
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汽油机一氧化碳的生成机理
x 汽油机CO排放量 CO与α及过量空气系数Φa的关系
发动机主要有害物生成机理与防治
发动机主要有害物生成机理与防治一、引言发动机是现代交通工具的核心部件，但其燃烧过程会产生一系列的有害物质。
这些有害物质对环境和人类健康带来严重威胁。
为了保护环境和人类健康，研究发动机主要有害物生成机理以及相应的防治措施至关重要。
二、发动机有害物生成机理2.1 氮氧化物（NOx）的生成氮氧化物是发动机尾气中的主要有害物之一。
其生成机理主要包括两个过程：1.热反应：在发动机燃烧室中，高温下的氮气和氧气发生反应，生成一氧化氮（NO）。
2.氧化反应：一氧化氮进一步与氧气发生反应，生成二氧化氮（NO2）。
2.2 碳氢化合物（HC）的生成碳氢化合物是未完全燃烧的燃料残留物，也是发动机尾气中的有害物质。
其生成机理主要与燃料混合不均匀、燃烧效率低下等因素有关。
2.3 颗粒物（PM）的生成颗粒物是发动机尾气中固体和液体微粒的总称。
其生成机理与燃料不完全燃烧、润滑油燃烧、燃油添加物的存在等因素有关。
三、防治措施针对发动机主要有害物的生成机理，可以采取以下防治措施：3.1 氮氧化物（NOx）的防治1.优化燃烧室设计：通过改变燃烧室的结构和形状，减少燃料和氧气的接触时间，降低氮氧化物的生成。
2.使用催化转化器：在排气系统中添加催化转化器，将一氧化氮和二氧化氮转化为无害的氮气和水蒸气。
3.2 碳氢化合物（HC）的防治1.改进燃油喷射系统：优化燃油喷射系统，使燃料均匀混合，提高燃烧效率，减少碳氢化合物的生成。
2.使用催化转化器：催化转化器不仅可以减少氮氧化物的生成，还可以将未完全燃烧的碳氢化合物转化为二氧化碳和水。
3.3 颗粒物（PM）的防治1.安装颗粒捕集器：在排气系统中添加颗粒捕集器，可以有效捕集颗粒物，使其不被释放到大气中。
2.使用低硫燃料：低硫燃料可以减少颗粒物的生成，降低对环境的污染。
四、结论发动机主要有害物生成机理与防治是一个复杂而重要的研究领域。
通过深入理解有害物生成的机理，采取相应的防治措施，可以减少有害物质对环境和人类健康的影响。
发动机原理之有害排放物的生成与控制共31页
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
2.氮氧化物（NOx） ●成分：内燃机排放物的当氧化物包括一氧化氮（NO）、二氧化氮 （NOx）和一氧化二氮（氧化亚氮N2O），总称NOx.。 ●危害：Nox在大气中反应生成硝酸，称为酸雨的主要成分之一，同 时是光化学烟雾的主要成分。
9.1有害排放物的生成机理
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
4.光化学烟雾 ●成因：Nox和HC在强烈阳光照射下经过一些列链式光化学反应，会 生成臭氧（O3）和过氧乙酰硝酸盐（PAN），即生成二次污染物的光 化学烟雾。这一反应在温度高、日照强烈、湿度较低、风速不大的天 气最为剧烈。 ●危害：这种氧化性很强的烟雾，使人感到眼睛刺痛，呼吸道感到强 烈刺激，头晕呕吐。光化学烟雾中的O3是强氧化剂，能使植物变黑直 至枯死，有特殊的臭味，暴露在0.000001的条件下1h会引起气喘和 慢性中毒，暴露在0.00005的条件下能致人氢化合物（HC） ●成分：HC包括未然和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物 和部分氧化物，如苯、醛、酮、烯烃、多环芳烃（PHA）等200多 种成分。 ●危害：饱和烃对人体危害不大。烯烃又麻醉作用，对粘膜又刺 激，经代谢转换会成对基因有毒的环氧衍生物，也是形成光化学 烟雾的重要物质。芳香烃对血液和神经系统有害，特别是多环芳 烃（PAH）及其衍生物（如苯并芘等）有强烈的致癌作用。醛类 是刺激性物质，对眼、呼吸道、血液有毒害作用。
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9.1.1有害排放物的种类及危害
5.微粒及碳烟 ●成分：内燃机排气微粒（particulate mater，PM）的主要成分是碳、 有机物质和硫酸盐，也称颗粒物。 ●危害：微粒对人体健康有危害，并降低大气能见度，给人以不快感。 小于10μm的微粒易被人体吸入，称为可吸入颗粒物；小于2.5 μm的 微粒对人体和大气环境的危害最大，它悬浮于里地面1~2m的空气中， 最容易被人体吸入并积存在支气管和肺部。微粒除对呼吸系统有害， 引发哮喘等病症外，还因含有苯并芘等多种PAH，具有不容程度的致 癌作用。
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关于NO的生成途径有三种：高温NO、激发NO和燃料NO。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1）高温NO（thermal NO） 特点：高温富氧 N2+O →N+NO， △H=75kcal/mol （控制反应） N+O2 →O+NO， △H=-31.4kcal/mol N+OH →H+NO， △H=40.8kcal/mol 2）激发NO（prompt NO） CH+N2 →HCN+N CH2+N2 →HCN+NH 3）燃料NO（fuel NO） 燃料中所含氮化合物在燃烧中会生成NO。燃料中的氮化合物在高温 下首先生成HCN、CN、NH2和NH等中间产物，然后通过上述激发 NO相似的途径生成NO。 4）实际发动机中的NO来源与生成条件 综上所述，在NO的三个生成途径中，由于内燃机很少用过浓混合气 工作，以及用燃料的含氮率极低，因而可以暂不考虑激发NO和燃料 NO，高温NO是内燃机和车用发动机NO的排放的主要来源。根据高 温NO反应机理，产生NO的条件是温度、氧浓度和反应时间，称其 为NO生成三要素。
汽车发动机原理 AutomotiveEngine Fundamentals 有害排放物的生成与控制
9.1有害排放物的 生成机理 9.7非排放污 染物控制技术 9.2排放法规及 测试方法
9.6柴油机排 放后处理技术
有害排放 物的生成 与平控制
9.3汽油机的 机内净化技术
9.5汽油机排 放后处理技术
9.4柴油机的 机内净化技术
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9.1.1有害排放物的种类及危害
4.光化学烟雾 ●成因：Nox和HC在强烈阳光照射下经过一些列链式光化学反应，会 生成臭氧（O3）和过氧乙酰硝酸盐（PAN），即生成二次污染物的光 化学烟雾。这一反应在温度高、日照强烈、湿度较低、风速不大的天 气最为剧烈。 ●危害：这种氧化性很强的烟雾，使人感到眼睛刺痛，呼吸道感到强 烈刺激，头晕呕吐。光化学烟雾中的O3是强氧化剂，能使植物变黑直 至枯死，有特殊的臭味，暴露在0.000001的条件下1h会引起气喘和 慢性中毒，暴露在0.00005的条件下能致人死亡。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1.氮氧化物（NOx） 发动机燃烧过程中主要生成NO，另外有少量的NO2。。 NO2。的生成量随 过量空气系数øa而变，汽油机的øa较小，一般NO2占NOx的1%~10%； 而柴油机由于øa较大，一般为5%~15%。燃烧过程中产生的NO经排气 管排至大气中，在大气条件下缓慢地与O△ 2反应，最终生成NO2。
9.1.2有害排放物的评价指标
1.浓度排放量 ●发动机的浓度排放量是指排放物在总排气量中所占的比例。 ●对固态排放物如柴油机颗粒物等，常用质量浓度表示，单位为 mg/m³ 或μg/m³ 。 2.质量排放量 ●排放物在单位时间内排出的质量，称为排放物质量流量。 ●通常用g/h表示。 3.比排放量 ●发动机每单位功排出的排放物质量。单位为g/(kW•h)。 4.排放率 ●燃烧单位质量的燃料所排出的排放物质量，也称为排放指数。 ●常用g/kg表示。
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9.1.1有害排放物的种类及危害
有害排放物包括排气污染物和非排气污染物。
●内燃机在燃烧过程中产生的有害成分主要为一氧化碳（CO）、碳氢化 合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、硫氧化合物（SOx）、铅化合物和微 粒等称为排气污染物或排放物。 ●因曲轴箱窜气和燃油系统油气挥发等原因排向大气的有害成分称为非 排气污染物。
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3.碳氢化合物（HC） ●成分：HC包括未然和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物 和部分氧化物，如苯、醛、酮、烯烃、多环芳烃（PHA）等200多 种成分。 ●危害：饱和烃对人体危害不大。烯烃又麻醉作用，对粘膜又刺 激，经代谢转换会成对基因有毒的环氧衍生物，也是形成光化学 烟雾的重要物质。芳香烃对血液和神经系统有害，特别是多环 烃（PAH）及其衍生物（如苯并芘等）有强烈的致癌作用。醛类 是刺激性物质，对眼、呼吸道、血液有毒害作用。
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9.1.1有害排放物的种类及危害
5.微粒及碳烟 ●成分：内燃机排气微粒（particulate mater，PM）的主要成分是碳、 有机物质和硫酸盐，也称颗粒物。 ●危害：微粒对人体健康有危害，并降低大气能见度，给人以不快感。 小于10μm的微粒易被人体吸入，称为可吸入颗粒物；小于2.5 μm的 微粒对人体和大气环境的危害最大，它悬浮于里地面1~2m的空气中， 最容易被人体吸入并积存在支气管和肺部。微粒除对呼吸系统有害， 引发哮喘等病症外，还因含有苯并芘等多种PAH，具有不容程度的致 癌作用。
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6.硫氧化物（SO x） ●成分：内燃机排放的硫氧化物主要是SO 2,也有少量的SO3，总称 SOx。 ●危害：Sox直接对人体有毒害作用，排放到大气中的Sox出了是形 成酸雨的主要成分外，还会有50%变成硫酸盐，形成二次微粒。
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2.氮氧化物（NOx） ●成分：内燃机排放物的当氧化物包括一氧化氮（NO）、二氧化氮 （NOx）和一氧化二氮（氧化亚氮N2O），总称NOx.。 ●危害：Nox在大气中反应生成硝酸，称为酸雨的主要成分之一，同 时是光化学烟雾的主要成分。
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目前排放法规限制的是CO、NOx、HC和微粒四种。
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1.一氧化碳（CO） ●成分：CO是一种无色、无臭、窒息性很强的气体。 ●危害：CO与血液中作为输氧载体的血红素蛋白（Hb）的亲和力比O2 高200~300倍很容易结合成碳氧血红丝蛋白（CO-Hb），使血液的输氧 能力大大降低，导致心脏、大脑等重要器官严重缺氧。轻度CO中毒时， 会出现头晕、头痛、呼吸障碍等症状，中枢神经系统将受到损害；严 重CO中毒时，会出现恶心、心痛、昏迷等症状、甚至死亡。大气中的 CO浓度超过0.3%时，30min之内可致人死亡。