文档介绍：排气污染与控制
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汽车发动机原理
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第八章
排气污染与控制
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第八章 排气污染与控制 —— 概述
概述
1．汽车发吸热反应。
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
生成要素
根据化学反应平衡原理、NOX 的生成机理、平衡浓度的模拟计算和发动机台架试验的结果，提示NOX生成的主要要素是：
（1）反应温度
（2）氧气浓度
（3）反应时间
汽油机燃烧温度比柴油机高，因此，反应温度是影响汽油机NOX 排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对汽油机 NOX 排放产生影响，在一定的空燃比范围中，汽油机有较高的NOX排放；汽油机的转速较高，反应时间对汽油机的NOX排放影响较小。
柴油机燃烧的特点时空气充足，燃烧温度比较低，因此，氧气浓度是影响柴油机NOX 排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对柴油机NOX排放发生影响，在一定的空燃比范围中，柴油机有较高的NOX排放；柴油机的转速虽然比汽油机低，但燃烧时间仍然较短，故反应时间对柴油机的NOX排放影响较小。
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
2、CO
生成机理
（1）缺氧与局部缺氧燃烧
根据化学计量学原理，当空气过量，氧气充足，稀混合气燃烧时，燃料应该能完全燃烧，不会产生 CO；空气不足，缺氧或局部缺氧，即浓混合气燃烧时，会产生较多的 CO 。
即空气充足
空气不足
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
（3）水煤气反应
水煤气反应也是燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一。水蒸气也可高温离解
（2）CO2的高温离解
α ≥ 1 时，燃烧产物中有一定数量 CO 的原因之一是存在 CO2 的高温离解
离解后的 H2 和 O2 参与其它反应，主要是水煤气反应
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
（4）燃烧过程不完善
实际燃烧过程是一个非常复杂的链式反应。燃烧过程中产生大量中间产物，包括 CO 。链式反应中断、不正常燃烧（如表面点火、爆震以及后燃过于严重），即燃烧过程不完善，都形成 CO 排放。
有很多原因可以导致燃烧过程不完善。如局部断火、缺火、活性粒子碰撞壁面而失去活性、混合气过浓或过稀、废气稀释过度、各种点火故障等等。这些原因都会造成燃烧过程不完善。
汽油机燃烧时，混合气浓度变化较大，既有缺氧的浓混合气，也有氧气充足的稀混合气。电控汽油喷射式发动机基本是浓混合气。因此，汽油机CO 排放的主要因素是缺氧和燃烧不完善。
柴油机燃烧时空气充足，但混合气浓度不均匀。因此，局部缺氧和燃烧不完善是柴油机CO 排放的主要因素。
CO2的高温离解和水煤气反应尽管也是CO排放的原因，但在发动机燃烧过程中发生的几率很小，可以忽略。
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
3、HC
生成机理
（1）缸壁激冷效应
燃烧室壁面附近区域的混合气不能燃烧现象称为缸壁激冷效应。
（2）燃烧室缝隙效应
发动机燃烧室缝隙中混合气不能燃烧的现象称为缝隙效应。
（3）燃烧过程不完善
发动机排放的 HC 主要是燃烧过程中间产物。燃烧过程不完善，形成 HC 排放。
（4）扫气和漏气
少量混合气在气门重叠时，直接从进气门流向排气门（扫气）。气门关闭不严（漏气），也可导致 HC 排放。
（5）润滑系统与燃料系统的蒸发
部分 HC 排放来自燃料系统和曲轴箱的气体泄露。燃料系统的泄露完全是燃油蒸汽，曲轴箱泄露的气体包括气缸窜气和润滑油蒸汽。
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第八章 排气污染与控制
有害排放物生成机理
HC 是燃烧过程中间产物，是可燃烧气体。随着燃烧的进行会逐渐减少，并且在排气过程和排气管内会进一步氧化。
仅就燃烧来说，汽油机气缸内是混合气。因此，燃烧过程不完善、壁面激冷效应和缝隙效应是汽油机 HC 排放的主要原因，扫气漏气则是次要原因；柴油机气缸中，壁面区域和缝隙中几乎全部是空气，换气时出现扫气