文档介绍：汽车发动机原理
汽车发动机原理
排气污染与控制
排气污染与控制 ——概述
1 概述

汽车发动机的排气是城市大气污染的主要原因,因此,控制发动机排放污染物是当前的主要研究发展方向之一。
汽车发动机排放的有害物质种类主要是CO、HC、NOX 和微粒(PM),绝大多数污染物出现在废气中,少量 HC 来自于曲轴箱和燃料系统泄露的燃料及润滑油蒸发物,包括气缸窜入曲轴箱的燃气。
发动机排放污染物的危害有二个方面:
(1)危及人体健康;
(2)破坏环境。
除了发动机排放污染物质造成对大气的直接污染,汽车有害排放物还可能通过与环境物质或有害物质之间的化学反应,形成二次污染。
排气污染与控制
1 概述
2、汽车排放污染的危害
已经确定的典型的环境效应是:
(1)酸雨,汽车排放污染物中酸性物质溶解于水后形成;
(2)光化学烟雾,汽车有害排放物中 HC 与NOX 在强阳光作用下,相互反应生成的有毒烟雾,主要成分是臭氧和PAN(过氧酰基硝酸盐);
(3)臭氧层空洞,卤族元素在强阳光照射时,消耗臭氧,导致臭氧层破坏;
(4)温室效应,汽车排放使大气中CO2浓度增加,气温上升。
汽车有害排放物对人体和生物的危害有:
CO: 血液输氧能力降低、神经中枢受损,严重时危及生命。
HC: 刺激鼻、眼和呼吸道粘膜,引发呼吸道疾病。
NOX : 刺激人眼粘膜,对神经中枢有抑制作用,使呼吸系统失调,引发疾病。
微粒: 微粒是气固态的物质颗粒,因表面吸附多种有毒、致病、致癌或致命物质而具有危害。
光化学烟雾: 对人体呼吸系统以及粘膜有强烈刺激,引发肺水肿疾病。此外,对植物生长有抑制作用。
排气污染与控制
1 概述
3、汽车排放控制技术标准
经过几十年的努力,汽车发动机排放的污染物质数量已经大大减少。除CO2 以外,现在 100 辆汽车排放的污染物数量才相当于1950年一辆汽车的排放量。
控制汽车排放的努力,集中体现在由各国政府制定并强制实施的汽车排放控制技术标准。这是因为环境污染影响到整个地球和人类社会,并涉及各方面的经济利益。为突出汽车排放控制技术标准的强制性,它们也被称为排放法规。
汽车排放法规的主要内容是:
(1)限值:有害排放物的限制数量或浓度;
(2)试验规范: 检测汽车或发动机有害排放物时的试验条件、要求和程序(流程);
(3)采样方法:检测试验时,采集样品的原理、方法和要求;
(4)检测仪器:统一规定测试仪器的工作原理。
但是,由于汽车保有量的持续增加,汽车排放污染物的总量仍不断上升,环境保护的形势非常严峻,特别是CO2 的排放。
排气污染与控制
1 概述
4、发动机排放污染物的计量单位和指标
汽车发动机的有害排放物实际是微量的。由于有害排放物既有气态的,也有液、固态的,因此,有害排放物的计量单位为:
(1)微量浓度单位C(V/V或M/V ): %,10-6 (百万分之几), g/m3, mg/m3等,适合于气态有害物。
(2)微量质量单位G(M/T等): g/h,g/次,g/km,mg/h,mg/次,mg/km等,适合于液、固态有害物,有时也用于气态有害物。
发动机排放指标有:
(1)排放浓度,表示某种有害排放物在废气中所占容积或质量的比例。
(2)排放质量,表示汽车或发动机在单位时间、单次试验或单位里程里排放的某种有害排放物质量。
(3)比排放量,表示发动机单位功率小时的某种有害排放物的质量,用于不同发动机之间的比较。
排气污染与控制 ——有害排放物生成机理
2 有害排放物生成机理

生成机理
NOX 排放的生成机理目前尚无统一认识,比较认可的是用捷尔杜维奇链反应解释 NO 生成,并用其代表 NOX的生成机理。
这个反应机理表示NOX 生成反应是不分支的链反应,而且是吸热反应。
排气污染与控制
2 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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