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汽车排放污染物的生成机理和影响因素摘要:汽车保有量的增长直接导致了石油燃料的大量消耗,并由此产生了大量的有害排放物,尤其在一些大中城市汽车排气造成的环境污染问题日趋严重。
目前,大气污染已逐渐成为世界性的问题,应当引起足够重视。
分析汽车排放污染物的生成机理和影响因素,提出控制的方法。
关键词：污染物生成机理影响因素前言随着汽车的普及,汽车的排气污染问题已日益严重,它破坏了地球生态平衡环境及温室效应等。
在各大城市的市区,汽车排出的污染物CO、H C占总量的6()%一70%,N o x占30%左右。
为了降低汽油机的排污和燃油消耗量,我们必须了解汽车的排放污染物的形成因素,这样才能准确采取措施、或者引进先进技术来减少、治理汽车的尾气排放物。
1.污染物的生成机理1）一氧化碳（CO）的形成机理：CO是燃料不完全燃烧的产物，主要受混合气浓度的影响。
当发动机过量空气系数小于1时，混合气中氧气不足，燃料不能充分燃烧而形成。
混合气浓度越大，排气中的CO含量越高。
当降低混合气浓度时，排放的CO明显减少。
在稀混合气下CO产生的平衡过程为：CO2+H2O→CO+H2+O2在浓混合气下的平衡过程为：CO2+H2→H2O+CO2）碳氢化合物（HC）的形成机理：碳氢化合物中含有多种成份，生成原因复杂，但主要是未燃和燃烧不充分的燃料。
燃料在燃烧室中燃烧时，火焰在离壁面0.15～0.37mm处迅速熄灭，导致这一薄层内残留下未反应和反应不充分的混合气，这一现象被称为壁面激冷效应，碳氢化合物就是在这厚度仅为几十微米的激冷层内被保存下来；发动机燃烧室中各种很狭窄的缝隙也留有未燃或未完全燃烧的气体，储存着大量的碳氢化合物；另外混合气不均匀、过浓、过稀、点火系统不良、转速低等情况也会造成部分燃料燃烧不充分，使排出的碳氢化合物增加。
3）氮氧化合物（NOX）的形成机理：汽车燃烧过程中主要形成NO和少量的NO2。
NO的形成主要受三个因素的影响，温度、氧的浓度和滞留时间。
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空气污染问题，实现可持续发展，发展新能源汽车和低排放汽车已成为汽车工业的发展方向之一。
分析了汽车发动机排放污染物的产生机理及影响因素。
在其他条件一定且一个或多个参数发生变化的情况下，定性分析主要车辆排放污染物C0、HC、no等的变化趋势，以制定有效的车辆排放控制措施，从而减少车辆排放，净化城市大气环境。
关键词：排放污染物形成机理及影响因素1。
介绍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和颗粒物的形成机理及影响因素。
2.1车辆排放污染物的形成机理2.1.1一氧化碳的形成机理汽车尾气中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φa<1时，不完全燃烧是由缺氧引起的，CO的排放量随时间的增加而增加φa随时间的减少而增加。
φa>1点钟时，CO的排放量非常小。
φa=1.0～1.1时，co的排放量变化较复杂。
2）柴油机一氧化碳的生成机理φA=1.5~3，CO排放远低于汽油机。
φ当a=1.2~1.3时，CO的排放量显著增加。
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的形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。
发动机排放污染物的生成机理和影响要素主要内容：介绍了汽车尾气中的主要污染物CO、HC、NO X 和微粒的生成机理及其影响要素。
1一氧化碳1.1 汽车尾气中CO的产生是因为燃油在气缸中焚烧不充足所致，是氧气不足而生成的中间产物。
影响一氧化碳生成的要素理论受骗在 14.7 以上时，排气中不存在 CO，而只生成 CO2。
实质上因为燃油和空气混淆不均匀，在排气中还含有少许 CO。
即便混淆气混淆的很均匀，因为焚烧后的温度很高，已经生成的 CO2也会因为一小部分分解成CO 和 O2， H 2O 也会部分分解成 O2和 H 2，生成的 H2也会使 CO2复原成 CO，所以，排气中总会有少许CO 存在。
可见，凡是影响空燃比的要素，即为影响 CO 生成的要素。
1.进气温度的影响一般状况下，冬季气温可达零下20℃以下，夏季在30℃以上，爬坡时发动机罩内进气温度超出80℃。
跟着环境温度的上涨，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混淆气的空燃比随吸入空气温度的上涨而变浓，排出的CO将增添。
所以，冬季和夏天发动机排放状况有很大的不一样。
图2-3 为必定运行条件下，进气温度与空燃比的关系，大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致。
进气温度 /℃海拔高度 /m 怠速转速 /(r/min)图 2-4 海拔高度与大气压力的关系图 2-5 怠速转速对图2-3进气温度与空燃比的关系CO 和 HC 排放的影响V/(km/h)图 2-6 某汽油机等速工况排气成分实测结果2. 大气压力的影响大气压力 P 随海拔高度而变化，由经验公式P P0(2-4)kPa式中：h一海拔高度， km。
当海平面P0=100kPa 时，可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线，如图2-4 所示。
当忽视空气中饱和水蒸气压时，空气密度可用下式表示：273P kg/m 3 （ 2-5）273 T 760式中： T －温度，℃。
能够以为空气密度和大气压力 P 成正比，从简单化油器理论可知，空燃比和空气密度的平方根成正比，所以进气管压力降低时，空气密度降落，则空燃比降落，CO 排放量将增大。
第五章 汽车公害第二节 汽车排气污染物的形成及影响因素一、发动机排气污染物的形成汽车排出的污染物质主要指发动机排气管排出的废气和其他部位漏出的燃料蒸气以及从曲轴箱窜出的气体，其中大部分是由排气管排出的。
这些有害物质的排出量取决于燃烧前混合气的形成条件，燃烧室的燃烧条件和排气系统的反应条件。
排气中的CO 、HC 和NO x 的生成条件各不相同，CO 和HC 是燃料不完全燃烧的产物，而NO x 则在燃烧温度高且氧气充足的条件下形成较多。
1．一氧化碳（CO ）的形成CO 是碳氢燃料在燃烧过程中的中间产物。
对于汽油机来说，如果空气量充分（过量空气系数1≥α），理论上不会产生CO 。
在汽油机实际工作过程中，汽油机排气中都存在0.01~0.5%的CO 。
其原因是，在汽油机燃烧室内的局部区域存在混合气过浓区；部分未燃HC 在排气过程中发生不完全燃烧；此外，气温低或者滞留时间短暂等，燃烧不能完全进行，也会产生CO 。
若燃烧后的温度很高，也会使在正常燃烧情况下形成的CO 2分解成CO 和O 2。
2．碳氢化合物（HC ）的形成HC 是未燃燃料、未完全燃烧的中间产物和部分被分解的产物的混合物。
不论在任何工况下运转，发动机排气中总含有一定量的HC 。
并且，汽油机的HC 排放量远大于柴油机。
汽油机向大气排出的HC 中，由排气尾管排出的燃料不完全燃烧的产物占大多数（55~65%)，从曲轴箱通风口逸出的量占20~25%，由燃油供给系和油箱蒸发的量占15~20%。
发动机工作过程中，燃料不完全燃烧与着火前的混合气形成条件、燃烧室内的燃烧条件、膨胀行程的温度条件及排气系统的化学反应条件均有密切的关系。
一切妨碍燃料燃烧的因素都是HC 形成的原因。
发动机燃用的混合气过浓、过稀或雾化不良，点火能量不足或点火过迟，火焰难以传播到的低温缸壁的激冷作用，都是影响HC 形成的重要因素。
发动机气缸内的混合气通过火焰传播而燃烧，但是紧靠缸壁的气体层（0.05~0.5mm ），因低温缸壁的冷却作用，温度低而不能燃烧。
汽车排放物CO、HC、NOx、PM的
生成、影响因素及危害
随着我国汽车工业的发展，车辆越来越多，车辆向大气排放的污染物也越来越多。
汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC、NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。
它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。
这些有害气体在强烈阳光照射下发生光化学反应，产生大量的光化学烟雾，严重的威胁着人类的人生健康和生态环境。
一、生成：
这些有害气体产生的原因各异。
CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。
HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。
NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。
PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。
因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。
二、影响因素:
汽车废气中CO、HC和NOx三种有害气体的影响因素比较多，主要为可燃混合气的空燃比，点火提前角、发动机的负荷和转速以及发动机的内部结构等。
1、可燃混合气空燃比（即混合气成分）的影响
在理论空燃比附近，CO曲线有一个拐点，当A／F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO生成物便急剧增加；当MF增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧．使CO生成量减少，而且比较稳定。
HC曲线在ME为17一18附近有一个拐点，此时废气中的HC含量最低。
除此之外．HC的生成量都有所增加。
其原因是当MF少于17时．混合气过浓，燃烧不彻底．当A／F大于18时，混合气过稀，燃烧速度缓慢同样会出现燃烧不彻底现象，HC都会增加。
NO曲线在A／F为15—16附近有—个波峰，此时生成的NO量最多，除此之外，过浓或过稀的空燃比都会降低燃烧速度和燃烧温度，使NO的生成量都有所下降。
2、点火提前角的影响
点火提前角对CO的生成量影响不大。
但对HC和NOx的影响较大。
由图2和图3可看出。
随着点火提前角的增大，HC和NOx生成物都会急剧增加．其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关，当点火提前角增大到一定值后，由于燃烧时间过短，HC和NOx生成置便有所下降。
当然．正确的调整点火正时是非常必要的，过迟的点火提前角会使发动机动力下降、油耗增大、工作不稳。
3、发动机转速和负荷（即工况）的影响
由于NOx是高温燃烧时的生成物，当发动机的转速和负荷提高时，使气缸的燃烧温度升高．NOx生成量随之增大，CO和HC的生成量稍有增加。
但影响较小。
碳微粒的影响因素主要有空燃比、发动机的温度、转速和负荷以及燃烧室的形状．燃油的雾化情况等。
空燃比过浓，温度过低，均不利于燃油的雾化和燃烧，使碳微粒生成量增加；发动机转速和负荷增大．使燃烧温度提高。
有利于完全燃烧。
使碳微粒的生成量减少。
SO和Pb微粒的生成主要与燃油中的含硫量和铅化合物的加入量有关。
因此，往往对燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用无铅汽油。
三、危害：
汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。
一氧化碳(CO)--与人体血液中的血红索有很强的亲和力．使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。
当环境中C0的浓度超过100 ppm时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。
氮氧化物中，一氧化氮(N0)与人体血液中血红素的亲和力比C0还强，两者结合后会产生与CO相似的症状．一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
碳氢化合物(Hc)为燃油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。
HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应．形成以臭氧和以醛类为主的光化学烟雾。
当达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用．严生的会导致中毒死亡。
二氧化硫(s02)为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入后。
即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。
该物质还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。
故此，应尽量减少燃油中的含硫量。
碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物，由于其粒径极小．约为0．01—0．2um，能长期悬浮于空气中．易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，极具致癌作用。
四、汽车废气的控制：
早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机．使废气中的有害气体大为减少．动力性和燃料经济性均有所提高．再加上其他多种措施的综合应用。
使汽油车的废气污染得到了有效的控制。
目前，国外对于废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。
(1)废气再循环。
已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。
废气再循环就是根据发动机的不同工况。
将废气中的一部分(3％一15％)引人燃烧室，用以降低气缸的燃烧和温度速度。
从而进一步减少NOz的排放量。
(2)二次空气供给。
二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和EIC在热反应器内继续燃烧(生成H20和C02)，从而进一步减少了CO和HC的排放量。
(3)低硫份柴油。
硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的S02。
降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务。
（4)富氧燃料和燃油添加剂。
甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值。
是良好的抗爆剂。
汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能。
可明显地减少CO和HC的生成。
