第2章排放污染物的形成2ppt課件

1、第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素第2章 汽車排放污染物的構(gòu)成 2.1 一氧化碳CO2.2 碳氫化合物HC2.3 氮氧化物NOx2.4 微粒PM概述：主要內(nèi)容引見了汽車尾氣中的主要污染物CO、HC、NOX和微粒PM的生成機理及其影響要素。第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素一氧化碳的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素汽車尾氣中CO的產(chǎn)生是熄滅不充分所致，是氧氣缺乏而生成的中間產(chǎn)物。燃氣中的氧氣量充足時，實際上燃料熄滅后不會存在CO。但當氧氣量缺乏時，就會有部分燃料不能完全熄滅，而生成CO。汽油機一氧化碳的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素汽油機CO

2、排放量xCO與 及過量空氣系數(shù)a的關(guān)系 汽油機一氧化碳的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素a 1時 ，CO的排放量都很小。a =1.01.1時，CO的排放量變化較復雜。由上圖可以看出柴油機一氧化碳的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素a =1.53，CO排放量要比汽油機低得多。a =1.21.3，CO的排放量才大量添加。柴油機一氧化碳的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素燃料與空氣混合不均勻，部分缺氧和低溫，熄滅區(qū)停留時間較短，小負荷時雖然a很大，CO排放量反而上升。影響一氧化碳生成的要素 第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素碳氫化合物的生成機

3、理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素漏入曲軸箱的竄氣中含有大量未燃燃料熄滅過程中未熄滅或熄滅不完全的碳氫燃料燃油蒸汽汽油機未燃HC的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素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。光滑油膜對燃油蒸汽的吸附與解吸進氣過程中，光滑油膜溶解和吸收了進入氣缸的碳氫化合物。熄滅過程中， HC向已燃氣解吸。熄滅室內(nèi)堆積物的影響堆積物使HC排放添加。體積淬熄熄滅室中壓力和溫度下降太快，能夠使火焰熄滅。碳氫化合物的后期氧化未熄滅的碳氫化

4、合物釋放出來，重新被全部或部分氧化。圖2-7 汽油機熄滅室內(nèi)未燃HC的能夠來源1-光滑油膜的吸附及解吸；2-火花塞附近的狹隙和死區(qū)；3-冷激層；4-氣門座死區(qū)；5-火焰熄滅如混和氣太稀、湍流太強；6-堆積物的吸附及解吸；7-活塞環(huán)和環(huán)岸死區(qū)；8-氣缸蓋襯墊缸孔死區(qū)柴油機未燃HC的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素燃料在氣缸內(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。2.2.2 影響碳氫化合物生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素混合氣質(zhì)量的影響混合氣的均勻性越差那么HC排放越多。運轉(zhuǎn)條件的影響汽油機運轉(zhuǎn)條件的影響影響碳氫化合物生成的要素第2

5、章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素運轉(zhuǎn)條件的影響汽油機運轉(zhuǎn)條件的影響負荷添加時，HC排放量絕對值將隨廢氣流量變大而幾乎呈線性添加。負荷的影響轉(zhuǎn)速較高時，氣缸內(nèi)混合氣的擾流混合、渦流分散及排氣擾流、混合程度的增大改善了氣缸內(nèi)的熄滅過程，HC排放濃度明顯下降。轉(zhuǎn)速的影響點火提早角減小可使HC排放下降。點火時辰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。壁溫的影響熄滅室面容比大，單位容積的激冷面積也隨之增大，未燃烴總量必然也增大。降低熄滅室面容比是降低汽油機HC排放的一項重要措施。熄滅室面容比的影響負荷的影響轉(zhuǎn)速的影響點火時辰的影響壁溫的影響熄

6、滅室面容比的影響影響碳氫化合物生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素混合氣質(zhì)量的影響汽油機運轉(zhuǎn)條件的影響柴油機運轉(zhuǎn)條件的影響運轉(zhuǎn)條件的影響影響碳氫化合物生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素運轉(zhuǎn)條件的影響柴油機運轉(zhuǎn)條件的影響噴油時辰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噴油時辰?jīng)Q議氣缸內(nèi)的溫度，提早角大，溫度高，HC量下降。噴頭壓力及噴量不變時，噴孔面積大，霧化質(zhì)量變差，HC排放添加。冷卻水溫降低，缸內(nèi)溫度低，HC排放添加?？諝饬拷档停諝饬繙p少，熄滅不全，HC排放添加。NOX的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素O2 2OO N

7、2 NO NN O2 NO ON OH NO HNO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。NO的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素結(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。NO2的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素汽油機排氣中的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 OHNO2O NOO2影響NOX生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素影響

8、汽油機NOX生成的要素過量空氣系數(shù)和熄滅室溫度的影響a 1時，溫度起著決議性作用，NOX生成量隨溫度升高而迅速增大。最高溫度通常出如今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。剩余廢氣分數(shù)的影響廢氣分數(shù)增大，減小了可燃氣的發(fā)熱量，增大了混合氣的比熱容，使最高熄滅溫度下降，NO排放降低。點火時辰的影響點火提早角的減小，NO排放量不斷下降。噴油提早角減小，熄滅推遲，熄滅溫度較低，生成的NOX較少。影響NOX生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素影響柴油機NOX生成的要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)方

9、式低排放放熱方式NOX排放隨負荷增大而顯著添加。轉(zhuǎn)速對NOX排放的影響比負荷的影響小。圖2-12 傳統(tǒng)柴油機的典型放熱規(guī)律虛線與低排放柴油機的優(yōu)化放熱規(guī)律實線1-推遲熄滅始點，降低NOX排放；2-降低初始熄滅溫度減少NOX生成；3-維持中期快速熄滅和熄滅溫度，降低微粒排放；4-縮短分散熄滅期，降低燃料耗費率、排氣溫度和微粒排放微粒的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素柴油機微粒的組成與特征第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素柴油機排氣微粒由很多原生微球的聚集體而成，總體構(gòu)造為團絮狀或鏈狀。當排氣溫度超越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

10、，煙粒會吸附和凝聚多種有機物，稱為有機可溶成份。有機可溶成份SOF 微粒中的SOF成分包括各種未燃碳氫化合物、含氧有機物醛類、酮類、酯類、醚類、有機酸類等和多環(huán)芳烴PAH及其含氧和含氮衍生物等。微粒的凝聚物中還包括少量無機物如SO2、NO2和硫酸等，還有少量來自燃油和來自光滑油的鈣、鐵、硅、鉻、鋅、磷等元素的化合物。煙粒的生成機理第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素1在高溫富油缺氧區(qū)，經(jīng)過裂解和脫氫過程，經(jīng)過核化構(gòu)成先期產(chǎn)物；1外表生長；黏住氣相物質(zhì)后增大。煙粒生成階段：煙粒長大階段：2在低于1500K的低溫區(qū)，經(jīng)過聚合和冷凝生成碳煙微粒。2聚集。經(jīng)過碰撞使煙粒長大煙粒的氧化及有機可溶成

11、份的吸附與凝結(jié)第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素氧化作用需求有一定的溫度，至少在700800。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SOF的吸附與凝結(jié)：影響微粒生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素負荷的影響：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。影響微粒生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素1小負荷時溫度低，以未燃油滴為主的微粒的氧化作用微弱；轉(zhuǎn)速升高時，這種氧化作用又遭到時間要素的制約；故微粒排放量隨轉(zhuǎn)速升高而添加轉(zhuǎn)速的影響：2大負荷時，轉(zhuǎn)速的升高有利于

12、氣流運動的加強，使熄滅速度加快。故微粒排放量隨轉(zhuǎn)速升高而減小影響微粒生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素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。影響微粒生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素1噴油定時的影響；提早噴油或非常遲的噴油，可以降低排氣煙度。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)混熄滅的油量增多，故排煙濃度低而NO濃度高；3噴油嘴不正常放射的影響：滴漏或二次放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。影響微粒生成的要素第2章 汽車排放污染物的生成機理和影響要素適當添加空氣渦流，有利于改善混合氣質(zhì)量，減少碳煙排放量； 高溫缺氧是呵斥碳煙生成量添加的重要緣由。所以，凡能提高充氣效率以增大進氣量的措施，都可以減少碳煙排放。適當提高熄滅室內(nèi)的空氣溫度和壁溫，可以改善燃料著火條件，減少微粒排放?？諝鉁u流的影響：其它要