发动机排放污染物生成机理.doc

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发动机排放 污染物的生成机理
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。
1、 一氧化碳
一氧化碳的生成机理
汽车尾气中 CO 的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，
是氧气缺乏而生成的中间
产物。
一般烃燃料的燃烧反响可经以下过程：
Cm H n
m
O 2
n
2
mCOH 2
2
(2-1)
燃气中的氧足够时有
2H 2
O 2
2H 2 O
(2-2)
2CO
O 2
2CO 2
(2-3)
同时 CO 还与生成的水蒸气作用，生成氢和二氧化碳。
可见，如果燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在
CO。但当氧气量缺乏
时，就会有局部燃料不能完全燃烧，而生成
CO。
在非分层燃烧的汽油机中， 可燃混合气根本上是均匀的，
其 CO 排放量几乎完全取决于
可燃混合气的空燃比
或过量空气系数
a 。图 2-1 所示为
11 种 H/C 比值不同的燃料在汽油
机中燃烧后，排气中
CO 的摩尔分数 xCO 与 或 a 的关系。
空
燃比过量空气系数a
a〕b)
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图 2-1 汽油机 CO 排放量 xCO 与空燃比
及过量空气系数 a 的关系
由图 2-1 可以看出，在浓混合气中〔
a <1〕， CO 的排放量随 a 的减小而增加，这是因
缺氧引起不完全燃烧所致。在稀混合气中〔
a >1 〕， CO 的排放量都很小，只有在
a = ～
时， CO 的排放量才随
a 有较复杂的变化。
在膨胀和排气过程中，气缸内压力和温度下降，
CO 氧化成 CO2 的过程不能用相应的平
衡方程精确计算。受化学反响动力学影响，大约在
1100K 时， CO 浓度冻结。汽油机起动暖
机和急加速、急减速时，
CO 排放比拟严重。
在柴油机的大局部运转工况下，其过量空气系数
a 都在～ 3 之间，故其
CO 排放量
要比汽油机低得多，只有在大负荷接近冒烟界限〔
a～〕时， CO 的排放量才大量增
加。由于柴油机燃料与空气混合不均匀，
其燃烧空间总有局部缺氧和低温的地方，
以及反响
物在燃烧区停留时间较短，缺乏以彻底完成燃烧过程而生成
CO 排放，这就可以解释图 2-2
在小负荷时尽管
a 很大， CO 排放量反而上升。 类似的情况也发生在柴油机起动后的暖机阶
段和怠速工况中。
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