機動車檢測站環(huán)保培訓(xùn)

1、石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 機動車檢測站培訓(xùn)系列之二汽車排放污染 物分析 主 講：單春朋 QQ/手機安全行車 源于規(guī) 范 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 第2章 汽車排放污染物的生成機理 和影響因素 2.1 一氧化碳 2.2 碳氫化合物 2.3 氮氧化物 2.4 微粒 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 主要內(nèi)容 介紹了汽車尾氣中的主 要污染物CO、HC、NOX 和微粒的生成機理及其 影響因素。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單

2、 春 朋 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 一氧化碳的生成機理 22 22 mn mn C HOmCOH 汽車尾氣中CO的產(chǎn)生是燃燒不充分所致， 是氧氣不足而生成的中間產(chǎn)物。 燃氣中的氧氣量充足時，理論上燃料燃燒 后不會存在CO。但當(dāng)氧氣量不足時，就會 有部分燃料不能完全燃燒，而生成CO。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 汽油機一氧化碳的生成機理 汽油機CO排放量xCO與 及過量空氣系數(shù)a的關(guān)系 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 汽油機一氧化碳的生成機理 a 1時 ，CO的排放量都很小

3、。 a =1.01.1時，CO的排放量變化較復(fù)雜。 由上圖可以看出 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 柴油機一氧化碳的生成機理 a =1.53， CO排放量要比汽油機低得多。 a =1.21.3（大負荷）， CO的排放量才大量增加。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 柴油機一氧化碳的生成機理 燃料與空氣混合不均勻，總有局部缺氧和低溫 的地方，反應(yīng)物在燃燒區(qū)停留時間較短，小負 荷時盡管a很大，CO排放量反而上升。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響一氧化碳生成的因素 石 家 莊 安 源

4、 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 碳氫化合物的生成機理 漏入曲軸箱的竄氣中含有大量 未燃燃料 燃燒過程中未燃燒或燃燒不完 全的碳氫燃料 燃油蒸汽 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 汽油機未燃HC的生成機理 火焰在壁面淬冷 冷起動、暖機 和怠速等工況 下，壁面溫度 較低，淬熄層 較厚，壁面火 焰淬熄是此類 工況下未燃HC 的重要來源。 狹隙效應(yīng) 火焰不能進入 各種狹窄的間 隙，便會產(chǎn)生 未燃HC。 潤滑油膜對燃油蒸 汽的吸附與解吸 進氣過程中， 潤滑油膜溶解 和吸收了進入

5、氣缸的碳氫化 合物。 燃燒過程中， HC向已燃氣解 吸。 燃燒室內(nèi)沉積物 的影響 沉積物使HC排 放增加。 體積淬熄 燃燒室中壓力 和溫度下降太 快，可能使火 焰熄滅。 碳氫化合物的后 期氧化 未燃燒的碳氫 化合物釋放出 來，重新被全 部或部分氧化。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 柴油機未燃HC的生成機理 燃料在氣缸內(nèi)停留的時 間較短，生成HC的相對 時間也短，故其HC排放 量比汽油機少。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 2.2.2 影響碳氫化合物生成的因素 混合氣質(zhì)量 的影響 混合氣的均勻性越 差則HC排放越多。

6、運行條件的 影響 汽油機運行條件的 影響 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響碳氫化合物生成的因素 運行條件的 影響 汽油機運行條件的影響 負荷增加時，HC排放量絕對值 將隨廢氣流量變大而幾乎呈線 性增加。 負荷的影響 轉(zhuǎn)速較高時，氣缸內(nèi)混合氣的 擾流混合、渦流擴散及排氣擾 流、混合程度的增大改善了氣 缸內(nèi)的燃燒過程，HC排放濃度 明顯下降。 轉(zhuǎn)速的影響 點火提前角減小可使HC排放下 降。 點火時刻的 影響 壁面溫度升高，HC排放濃度相 應(yīng)降低。提高冷卻介質(zhì)溫度有 利于減弱壁面激冷效應(yīng)，降低 HC排放。 壁溫的影響 燃燒室面容比大，單位容積的 激冷面積也隨

7、之增大，未燃烴 總量必然也增大。降低燃燒室 面容比是降低汽油機HC排放的 一項重要措施。 燃燒室面容 比的影響 負荷的影響 轉(zhuǎn)速的影響 點火時刻的 影響 壁溫的影響 燃燒室面容 比的影響 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響碳氫化合物生成的因素 混合氣質(zhì)量 的影響 汽油機運行條件的 影響 柴油機運行條件的 影響 運行條件的 影響 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響碳氫化合物生成的因素 運行條件的 影響 柴油機運行條件的影響 噴油時刻的 影響 噴油嘴噴孔 面積的影響 冷卻水進水 溫度的影響 進氣密度的 影響 石 家 莊

8、 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 NOX的生成機理 O2 2O O N2 NO O N O2 NO O N OH NO H NO的平衡摩爾分數(shù)xNOe與 過量空氣系數(shù)a的關(guān)系 a 1的稀混合氣區(qū)，xNOe 隨溫度的升高而迅速增大。 a 1，xNOe隨a 的減小而 急劇下降。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 NO的生成機理 結(jié)論： 在稀混合氣區(qū)NO的生成 主要是溫度起作用；在濃 混合氣區(qū)主要是氧濃度起 作用。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司

9、 -單 春 朋 NO2的生成機理 汽油機排氣中的NO2濃度與NO的濃度 相比可忽略不計，但在柴油機中NO2 可占到排氣中總NOX的10%30%。 NO HO2 NO2 OH NO2O NOO2 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響NOX生成的因素 影響汽油機 NOX生成的 因素 過量空氣系數(shù)和燃燒室 溫度的影響 a 1時，溫度起著決定性作用， NOX生成量隨溫度升高而迅速增大。 最高溫度通常出現(xiàn)在a 1.1，且 有適量的氧濃度，故NOX排放濃度 出現(xiàn)峰值。a進一步增大，溫度下 降的作用占優(yōu)勢，NO生成量減少。 殘余廢氣分數(shù)的影響 廢氣分數(shù)增大，減小了可燃氣

10、的發(fā)熱 量，增大了混合氣的比熱容，使最高 燃燒溫度下降，NO排放降低。 點火時刻的影響 點火提前角的減小，NO排放量不斷 下降。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 噴油提前角減小，燃燒推遲，燃燒溫 度較低，生成的NOX較少。 影響NOX生成的因素 影響柴油機 NOX生成的 因素 噴油定時的影響 放熱規(guī)律的影響 負荷與轉(zhuǎn)速的影響 傳統(tǒng)模式 低排放放熱模 式 NOX排放隨負荷增大而顯著增加。 轉(zhuǎn)速對NOX排放的影響比負荷的影 響小。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單

11、 春 朋 微粒的生成機理 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 柴油機微粒的組成與特征 柴油機排氣微粒由很多原生 微球的聚集體而成，總體結(jié) 構(gòu)為團絮狀或鏈狀。 當(dāng)排氣溫度超過500時，碳質(zhì)微球的 聚集體，稱為碳煙，也稱為煙粒； 排氣溫度低于500 時，煙粒會吸附和 凝聚多種有機物，稱為有機可溶成份。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 煙粒的生成機理 （1），在高溫富油缺氧區(qū)，通過裂解和脫 氫過程，經(jīng)過核化形成先期產(chǎn)物； （1）表面生長； 煙粒生成階段： 煙粒長大階段： （2）在低于1500K的低溫區(qū)，通過聚合和 冷凝生成碳煙微

12、粒。 （2）聚集。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 煙粒的氧化及有機可溶成份的吸附與凝結(jié) 氧化作用需要有一定的溫度，至少在700 800。 組成SOF的重質(zhì)有機化合物向煙粒聚集物的 凝結(jié)與吸附。 煙粒的氧化： 有機可溶成份的吸附與凝結(jié)： 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響微粒生成的因素 負荷的影響： （1）高速小負荷時，稀薄混合氣區(qū)較大， 微粒排放量較高； （2）低速大負荷時，容易產(chǎn)生裂解和脫氫， 排放量有所升高。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響微粒生成的因素 （1）小負荷

13、時溫度低，以未燃油滴為主的微 粒的氧化作用微弱； 轉(zhuǎn)速的影響： （2）轉(zhuǎn)速升高時，這種氧化作用又受到時間 因素的制約； （3）大負荷時，轉(zhuǎn)速的升高有利于氣流運動 的加強，使燃燒速度加快。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響微粒生成的因素 （1）燃油中芳香烴含量及餾程越高，微粒 排放量越大；烷烴含量越高，微粒排放量 越少； 燃料的影響： （2）柴油機的排煙濃度隨十六烷值的提高 而增大。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響微粒生成的因素 （1）噴油定時的影響； 噴油參數(shù)的影響： （2）噴油規(guī)律的影響：大部分燃油在前半 時間內(nèi)噴入氣缸時，參與預(yù)混燃燒的油量 增多，故排煙濃度低而NO濃度高； （3）噴油嘴不正常噴射的影響：滴漏或二 次噴射對碳煙有不利影響； （4）噴油壓力的影響：提高噴油壓力，減 少煙粒的生成。 石 家 莊 安 源 機 動 車 服 務(wù) 有 限 公 司 -單 春 朋 影響微粒生成的因素 適當(dāng)增加空氣渦流，有利于改善混合氣品質(zhì)， 減少碳煙排放量； 高溫缺氧是造成碳煙生成量增加的重要原因 空氣渦流的影響： 其它因素的影響： 石 家 莊 安 源 機 動 車 服