燃烧过程中污染物的生成机理.ppt

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CO的生成机理
3
HC的生成机理
1
氮氧化物的生成
6
光化学烟雾的生成机理
5
硫化物的生成机理
4
颗粒物的生成机理
第二章 燃烧过程中污染物的生成机理
概述：主要内容
TITLE
了解汽车尾气中的主要污
染物CO、HC、NOx和
微粒的生成机理；
掌握其生成的影响因素。
氮氧化物的生成
一氧化氮
二氧化氮
车用发动机排气中的氮氧化物NOx包含NO和NO2，其中大部分是NO，它们在N2在燃烧高温下的产物。
NO的生成机理
O2 → 2O
O ＋ N2 → NO ＋ N
N ＋ O2 → NO ＋ O
N ＋ OH → NO ＋ H
NO的平衡摩尔分数xNOe与过量空气系数Φa的关系
NO的生成主要与温度和过量空气系数有关。
Φa >1的稀混合区，xNOe随温度的升高而迅速增大。
Φa <1的浓混合区，xNOe随Φa 的减小而急剧下降。
结论：
在稀混合气区NO的生成主要是温度起作用；
在浓混合气区主要是氧浓度起作用。
NO2的生成机理
NO ＋ HO2 → NO2 ＋ OH
NO2＋O → NO＋O2
NO2
汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计，由于柴油机在低负荷及低转速时使生成NO2的被冷流体淬冷的区域很大，故在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10%～30%。
NO在火焰区可以迅速转变成NO2。
只有在NO2生成后，火焰被冷的空气所激冷， NO2才能保存下来，因此，汽油机长期怠速会产生大量NO2。
柴油机在小负荷运转时，燃烧室存在许多低温区域，使NO2浓度增大。
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，为何是稀混合气？
影响NOX生成的因素
影响汽油机NOX生成的因素
过量空气系数和燃烧室温度的影响
Φa <1时，由于缺氧即使燃烧室内温度很高NOX的生成量仍会随着的降低而降低，此时氧浓度起着决定性作用。
Φa>1时，温度起着决定性作用，NOX生成量随温度升高而迅速增大。最高温度通常出现在Φa ≈，且有适量的氧浓度，故NOX排放浓度出现峰值。Φa进一步增大，温度下降的作用占优势，NO生成量减少。
残余废气分数的影响
废气分数增大，减小了可燃气的发热量，增大了混合气的比热容，使最高燃烧温度下降，NO排放降低。
点火时刻的影响
点火提前角的减小，NO排放量不断下降。
影响NOX生成的因素
喷油提前角减小，燃烧推迟，燃烧温度较低，生成的NOX较少。
影响柴油机NOX生成的因素
喷油定时的影响
负荷与转速的影响
NOX排放随负荷增大而显著增加。
转速对NOX排放的影响比负荷的影响小。
当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。
汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。