第七章内燃机污染物的生成与控制课件

内燃机学内燃机学第七章第七章内燃机内燃机污染物的生成污染物的生成(shnchn)与与控制控制第一页，共158页。第一节第一节EmissionsofcombustionenginesEmissionsofcombustionengines第二页，共158页。第一节第一节概述概述(ish)v燃烧时间极短，可燃混合气不是完全均匀，燃烧燃烧时间极短，可燃混合气不是完全均匀，燃烧不完全。排气中会出现不完全。排气中会出现CO和和HC。v汽油机中，为获得最大功率使用浓混合气，导致汽油机中，为获得最大功率使用浓混合气，导致CO增加；为提高冷起动性能，也需浓混合气。内增加；为提高冷起动性能，也需浓混合气。内燃机最高燃烧温度燃机最高燃烧温度(wnd)达达2000以上，又使空以上，又使空中的氮在高温下氧化生成各种氮氧化物。中的氮在高温下氧化生成各种氮氧化物。v柴油机中，可燃混合气在极短的时间内形成，混柴油机中，可燃混合气在极短的时间内形成，混合气不均匀程度比较严重，在高温高压下缺氧的合气不均匀程度比较严重，在高温高压下缺氧的燃油会发生裂解、脱氢，生成碳烟粒子，碳烟粒燃油会发生裂解、脱氢，生成碳烟粒子，碳烟粒子吸附末燃烧或不完全燃烧的重质碳氢化合物，子吸附末燃烧或不完全燃烧的重质碳氢化合物，称为排气微粒。称为排气微粒。第三页，共158页。(1)一氧化碳一氧化碳(yynghutn)COvCO是一种无色无味的气体，它和血液中输送氧是一种无色无味的气体，它和血液中输送氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍。倍。vCO与血红蛋白结合成成碳基血红蛋白，就剥夺与血红蛋白结合成成碳基血红蛋白，就剥夺(bdu)了血红蛋白对人体组织的供氧能力。了血红蛋白对人体组织的供氧能力。v空气中空气中CO的体积分数超过的体积分数超过0.1就会导致人体就会导致人体中毒；超过中毒；超过0.3可在可在30min内使人致命。内使人致命。第四页，共158页。COCO的毒性的毒性的毒性的毒性(dxn)(dxn)与时间和浓度的关系与时间和浓度的关系与时间和浓度的关系与时间和浓度的关系第五页，共158页。(2)(2)碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物HCHCvHC包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解和部分氧化产物。解和部分氧化产物。v烷烃无味，对人体健康无直接影响。烯烃略带甜烷烃无味，对人体健康无直接影响。烯烃略带甜昧，有麻醉作用，对粘膜有刺激，与氮氧化物在昧，有麻醉作用，对粘膜有刺激，与氮氧化物在阳光紫外线作用下形成有毒的阳光紫外线作用下形成有毒的“光化烟雾光化烟雾”。芳香。芳香烃对血液和神经系统烃对血液和神经系统(shnjngxtng)有害，多环有害，多环芳香烃及其衍生物有致癌作用；芳香烃及其衍生物有致癌作用；v一般认为光化学烟雾形成是参加反应的物质在日一般认为光化学烟雾形成是参加反应的物质在日光照射下产生以臭氧为主的过氧化物。这种光化光照射下产生以臭氧为主的过氧化物。这种光化学烟雾刺激眼睛并影响神经系统学烟雾刺激眼睛并影响神经系统(shnjngxtng)。第六页，共158页。(3)(3)氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物 NOxNOxvNOx中绝大部分是中绝大部分是NO，少量是，少量是NO2。vNO是无色气体，本身毒性不大，在大气中缓慢是无色气体，本身毒性不大，在大气中缓慢氧化成氧化成NO2，NO2呈褐色，有强烈的刺激味呈褐色，有强烈的刺激味v和一氧化碳相似，氮的氧化物也趋向于存在血和一氧化碳相似，氮的氧化物也趋向于存在血液中，与肺中的水气液中，与肺中的水气(shuq)结合而形成稀硝酸，结合而形成稀硝酸，经过长时间后其后果将日趋严重。经过长时间后其后果将日趋严重。vNOx是形成光化烟雾的主要因素之一。是形成光化烟雾的主要因素之一。v从热力学观点来看，从热力学观点来看，一氧化氮是一种高焓物质，一氧化氮是一种高焓物质，所以它的出现是因为高温造成的结果。所以它的出现是因为高温造成的结果。第七页，共158页。(4)(4)微粒微粒微粒微粒(wil)(wil)v微粒指经空气稀释、温度降到微粒指经空气稀释、温度降到52后，用涂有聚后，用涂有聚四氯乙烯的玻璃纤维滤纸收集的除水以外的物质。四氯乙烯的玻璃纤维滤纸收集的除水以外的物质。微粒大多小于微粒大多小于m，主要成分是碳及其吸附的有，主要成分是碳及其吸附的有机物质。机物质。v微粒可是固体的或液体的。液体微粒在轻负荷微粒可是固体的或液体的。液体微粒在轻负荷(fh)时可以找到，很稀的混合气不能点燃，部时可以找到，很稀的混合气不能点燃，部分氧化并裂解的燃料凝聚后由排气带出。固体微分氧化并裂解的燃料凝聚后由排气带出。固体微粒由碳和碳氢化合物的分子聚集而成。粒由碳和碳氢化合物的分子聚集而成。v微粒物质在空气中飘浮容易为人们吸入身体内部。微粒物质在空气中飘浮容易为人们吸入身体内部。由于微粒来自碳氢化合物。这些微粒物质对于人由于微粒来自碳氢化合物。这些微粒物质对于人类健康的影响还应该进一步的研究；类健康的影响还应该进一步的研究；第八页，共158页。我国汽车排放我国汽车排放(pifn)现状现状v一一些些大大城城市市，机机动动车车尾尾气气排排放放对对大大气气污污染染物物的的分分担率已达到或超过西方国家所占的比例。担率已达到或超过西方国家所占的比例。v1995年年5月月成成都都，6月月在在上上海海，2002年年3月月28日日，在南宁市分别在南宁市分别(fnbi)发生了光化学烟雾事件。发生了光化学烟雾事件。v北北京京市市环环保保局局对对2015年年的的北北京京市市大大气气质质量量进进行行了了预预测测，假假定定2000年年前前机机动动车车保保有有量量按按10%递递增增，20002001年年按按7%递递增增，20102015年年按按5%递递增增，2015年年北北京京市市机机动动车车总总量量将将达达到到323万万辆辆。如如果果不采取进一步的控制措施，那时不采取进一步的控制措施，那时CO、HC、NOx第九页，共158页。内燃机排放评价内燃机排放评价内燃机排放评价内燃机排放评价(pngji)(pngji)指标指标指标指标(1)排放物体积分数和质量浓度：单位排气体积中排放排放物体积分数和质量浓度：单位排气体积中排放污染物的体积，称为排故物的体积分数，通常以和污染物的体积，称为排故物的体积分数，通常以和10-6(百万分比百万分比)表示，质量浓度常用表示，质量浓度常用mg/m3等计量。等计量。(2)质量排放量：在要求质量排放量：在要求(yoqi)对污染物进行总量控对污染物进行总量控制时。要确定运转单位时间、按某标准进行一次测试制时。要确定运转单位时间、按某标准进行一次测试或车辆按规定的工况组合行驶后折算到单位里程的污或车辆按规定的工况组合行驶后折算到单位里程的污染物排放置。质量排故量用染物排放置。质量排故量用g/h、g/试验或试验或g/km等单位等单位表示。表示。(3)比排放量：内燃机单位功所排放的污染物质量，用比排放量：内燃机单位功所排放的污染物质量，用g/kWh表示，也可以称为污染的排放率。表示，也可以称为污染的排放率。第十页，共158页。第二节第二节第二节第二节 污染物的生成机理和主要污染物的生成机理和主要污染物的生成机理和主要污染物的生成机理和主要(zhyo)(zhyo)影响因素影响因素影响因素影响因素一、一氮化碳一、一氮化碳a1，co很低，只是在很低，只是在a之间，之间，co随随a略微变化。略微变化。汽油机部分汽油机部分(bfen)负荷负荷a接近接近l，CO排放量不高。排放量不高。但多缸机如各缸但多缸机如各缸a不同，有的气缸不同，有的气缸a1，CO排放量增加。全负荷、冷起动时，混合气是浓的，排放量增加。全负荷、冷起动时，混合气是浓的，a可小到可小到0.8甚至更低，甚至更低，CO排放量很大。排放量很大。发动机加速时如果加浓过多，或者减速时不断油，发动机加速时如果加浓过多，或者减速时不断油，即在瞬态运转工况下供油量控制不精确，会导致即在瞬态运转工况下供油量控制不精确，会导致CO排放量剧增。排放量剧增。第十一页，共158页。图图7-1点燃式内燃机用点燃式内燃机用11种不同种不同H/C比燃料比燃料时的时的CO排放量与空燃比及排放量与空燃比及(bj)过量空气系数的关系过量空气系数的关系第十二页，共158页。图图7-2直喷式柴油机污染物排放量与直喷式柴油机污染物排放量与a的关系的关系(gunx)柴油机总是在柴油机总是在a1下工作，下工作，CO排放量比较低，排放量比较低，只有在负荷很大接近冒烟只有在负荷很大接近冒烟(moyn)界限时才急剧界限时才急剧增加。增加。第十三页，共158页。二、末燃碳氢化合物二、末燃碳氢化合物v汽油机未燃汽油机未燃HC的生成与排放有三个渠道：的生成与排放有三个渠道：v1)在燃烧过程中生成并随排气排出。组织气在燃烧过程中生成并随排气排出。组织气缸扫气时，部分缸扫气时，部分(bfen)混合气直接进入排气。混合气直接进入排气。v2)通过活塞与气缸之间的各间隙漏人曲轴箱通过活塞与气缸之间的各间隙漏人曲轴箱的窜气，如果排入大气也构成的窜气，如果排入大气也构成HC排放物。排放物。v3)从汽油箱、化油器等处蒸发的汽油蒸气，从汽油箱、化油器等处蒸发的汽油蒸气，如果排人大气同样构成如果排人大气同样构成HC排放物。排放物。v柴油机排出的未燃柴油机排出的未燃HC全由燃烧过程产生。全由燃烧过程产生。第十四页，共158页。(一一)汽油机汽油机v实际发动机中，实际发动机中，即使即使(jsh)a=1，未然，未然HC也也有相当大的数值，有相当大的数值，并随并随a的减小的减小迅速增加。迅速增加。v当混合气过稀，当混合气过稀，由于燃烧恶化，由于燃烧恶化，甚至有些循环缺甚至有些循环缺火会使火会使HC急剧急剧增加。增加。图图图图7-37-3汽油机的排气污染物与汽油机的排气污染物与汽油机的排气污染物与汽油机的排气污染物与a a的关系的关系的关系的关系(gunx)(gunx)第十五页，共158页。1 1冷激效应冷激效应冷激效应冷激效应(xioyng)(xioyng)vmm的末燃或不完全燃烧的混合气。未燃的末燃或不完全燃烧的混合气。未燃HC在火在火焰掠过后会扩散到已燃气体中氧化，极少一部分焰掠过后会扩散到已燃气体中氧化，极少一部分成为未燃成为未燃HC。v冷起动、暖机和怠速工况时，壁温较低，淬熄层冷起动、暖机和怠速工况时，壁温较低，淬熄层较厚，已燃气体温度较低及混合气较浓使后期氧较厚，已燃气体温度较低及混合气较浓使后期氧化作用减弱，化作用减弱，HC排放排放(pifn)增加。增加。v在压缩、燃烧过程中被挤入狭隙内的未燃混合气在压缩、燃烧过程中被挤入狭隙内的未燃混合气在膨胀、排气过程又返回缸内温度已较低的已燃在膨胀、排气过程又返回缸内温度已较低的已燃气体中，部分被氧化，其余以末燃气体中，部分被氧化，其余以末燃HC形式排出。形式排出。这部分这部分HC可占总量的可占总量的5070。第十六页，共158页。2油膜和沉积物吸附油膜和沉积物吸附(xf)v在进气和压缩过程中，气缸套壁面和活塞顶面上在进气和压缩过程中，气缸套壁面和活塞顶面上的润滑油膜会吸附未燃混合气的燃油蒸气，随后的润滑油膜会吸附未燃混合气的燃油蒸气，随后当混合气中燃油浓度由于燃烧而降到零时，油膜当混合气中燃油浓度由于燃烧而降到零时，油膜就释放出油气。就释放出油气。v由于释放时刻较迟，油气只有少部分被氧化。这由于释放时刻较迟，油气只有少部分被氧化。这种机理种机理(jl)产生的产生的HC占总量的占总量的25-30。v在燃烧室壁面和进、排气门上生成的多孔性含碳在燃烧室壁面和进、排气门上生成的多孔性含碳沉积物也会吸附燃料及其蒸气，在后期释放造成沉积物也会吸附燃料及其蒸气，在后期释放造成HC排放，这部分约占总量的排放，这部分约占总量的10左右。左右。第十七页，共158页。3容积容积(rngj)淬熄淬熄v在冷起动和暖机工况下，因发动机温度较低致使在冷起动和暖机工况下，因发动机温度较低致使燃油雾化、蒸发和混合气形成变差。从而导致燃燃油雾化、蒸发和混合气形成变差。从而导致燃烧变慢或不稳定，可能使火焰在到达烧变慢或不稳定，可能使火焰在到达(dod)壁面壁面前因膨胀使缸内气体温度和压力下降造成可燃混前因膨胀使缸内气体温度和压力下降造成可燃混合气大容积淬熄，使合气大容积淬熄，使HC排放激增。排放激增。v这种现象易在混合气过稀或过浓时，或排气再循这种现象易在混合气过稀或过浓时，或排气再循环率大时，或怠速和小负荷工况下发生。加、减环率大时，或怠速和小负荷工况下发生。加、减速瞬态工况更易发生容积淬熄，使比排放量大增。速瞬态工况更易发生容积淬熄，使比排放量大增。第十八页，共158页。4 4碳氢化合物的后期碳氢化合物的后期碳氢化合物的后期碳氢化合物的后期(huq)(huq)氧化氧化氧化氧化v错过主燃期的错过主燃期的HC，会重新扩散到高温已燃气体中，会重新扩散到高温已燃气体中被氧化，或部分被氧化。排放的被氧化，或部分被氧化。排放的HC是未燃的燃油是未燃的燃油及其部分氧化产物的混合物，前者及其部分氧化产物的混合物，前者(qinzh)大约大约要占要占40左右。左右。vHC也在排气管路中氧化，占离开气缸的也在排气管路中氧化，占离开气缸的HC的万的万分之几到分之几到40。v发动机产生最高排气温度和最长停留时间的运转发动机产生最高排气温度和最长停留时间的运转工况，工况，HC排放降低。推迟点火提高排气温度，有排放降低。推迟点火提高排气温度，有利于利于HC后期氧化。后期氧化。v降低排气歧管处的热损失可促进后期氧化。降低排气歧管处的热损失可促进后期氧化。第十九页，共158页。4在排气歧管中补入空气后排气空燃比和温度在排气歧管中补入空气后排气空燃比和温度(wnd)的变的变化化第二十页，共158页。(二二)柴油机柴油机v柴油机是喷油压燃，燃油停留在燃烧室中的时间短，柴油机是喷油压燃，燃油停留在燃烧室中的时间短，冷激效应、狭隙效应、油膜吸附、沉积物吸附作用冷激效应、狭隙效应、油膜吸附、沉积物吸附作用很小，很小，HC排放排放(pifn)较低。较低。v混合气太稀或太浓，不能自燃或火焰不能传播造成混合气太稀或太浓，不能自燃或火焰不能传播造成HC。如滞燃期内，可能因为油气混合太快使混合气。如滞燃期内，可能因为油气混合太快使混合气过稀，在喷油后期的高温燃气中，可能因为油气混过稀，在喷油后期的高温燃气中，可能因为油气混合不足使混合气过浓，或者由于燃烧淬熄产生不完合不足使混合气过浓，或者由于燃烧淬熄产生不完全燃烧产物随排气排出，但这时较重的全燃烧产物随排气排出，但这时较重的HC多被碳烟多被碳烟微粒吸附。微粒吸附。v柴油机未燃柴油机未燃HC的排放的排放(pifn)主要来自柴油喷主要来自柴油喷注的外缘混合过度造成的过稀混合气地区。注的外缘混合过度造成的过稀混合气地区。第二十一页，共158页。柴油机柴油机v喷油器压力室容积内的柴油，在燃烧后期和膨喷油器压力室容积内的柴油，在燃烧后期和膨胀初期被加热部分汽化，以液态或气态低速穿胀初期被加热部分汽化，以液态或气态低速穿过喷嘴孔进入气缸，错过主燃期。残油腔容积过喷嘴孔进入气缸，错过主燃期。残油腔容积中的柴油约有中的柴油约有1/5以未燃以未燃HC的形式排出。的形式排出。v火焰在壁面上淬熄是柴油机火焰在壁面上淬熄是柴油机HC排放的一个来源，排放的一个来源，它取决于柴油喷注与燃烧室壁面的碰撞情况。它取决于柴油喷注与燃烧室壁面的碰撞情况。v采用油膜蒸发混合的柴油机，在冷起动时，大采用油膜蒸发混合的柴油机，在冷起动时，大量未燃量未燃HC以微粒状排出，排气冒以微粒状排出，排气冒“白烟白烟”，因，因此此(ync)已基本被淘汰。已基本被淘汰。第二十二页，共158页。喷器油压力喷器油压力喷器油压力喷器油压力(yl)(yl)室容积室容积室容积室容积第二十三页，共158页。三、氮氧化物三、氮氧化物v内燃机排出的内燃机排出的NOx主要是主要是NO。NO的主要来源是参的主要来源是参与燃烧的空气中的氮。与燃烧的空气中的氮。v在在a1附近，有关附近，有关NO的主要反应为：的主要反应为：vO22ON2+ONO+NvO2+NNO+OOH+NO+HvNO的生成反应比燃烧反应慢，只有很少一部分的生成反应比燃烧反应慢，只有很少一部分NO产生于很薄的火焰反应带中，大部分产生于很薄的火焰反应带中，大部分NO在离开火焰在离开火焰的燃气中生成。的燃气中生成。v化学动力学研究表明化学动力学研究表明(biomng)，当反应物温度从，当反应物温度从2500K提高到提高到2600K时，时，NO的生成速率几乎翻一番。的生成速率几乎翻一番。v氧浓度提高也使氧浓度提高也使NO生成量增加。生成量增加。第二十四页，共158页。NO2 2v一般火焰温度下，已燃气体中一般火焰温度下，已燃气体中NO2的体积分数的体积分数(fnsh)与与NO相比应可忽略不计。相比应可忽略不计。v在点燃式内燃机中，当在点燃式内燃机中，当a时，时，NO2/NO2。v柴油机在大部分工况下，柴油机在大部分工况下，NO2/NO0.1%，在小负，在小负荷下荷下NO2/NO0.3%。v火焰中生成的火焰中生成的NO可以通过反应可以通过反应NO十十HO2NO2+OH迅速转变为迅速转变为NO2，但，但NO2又会通过反又会通过反应应NO2+ONO+O2重新变为重新变为NO。第二十五页，共158页。(一一)点燃点燃(dinrn)式内燃机式内燃机1空燃比的影响空燃比的影响a=0.9的略浓混合气，的略浓混合气，燃烧燃烧(rnsho)温度最温度最高。不过这时氧浓度高。不过这时氧浓度低，抑制了低，抑制了NO的生成。的生成。a提高时，氧增加的效提高时，氧增加的效果抵消燃气温度下降，果抵消燃气温度下降，NO排放量峰值出现在排放量峰值出现在a=1.1左右的略稀混左右的略稀混合气中。合气中。v如果如果a进进步增加，步增加，温度下降温度下降(xijing)的效果占优势，导致的效果占优势，导致NO下降下降(xijing)。第二十六页，共158页。2 2已燃气体量已燃气体量已燃气体量已燃气体量(tlin)(tlin)的影响的影响的影响的影响v燃烧前，混合气由空气、已蒸发的燃油蒸气和已燃烧前，混合气由空气、已蒸发的燃油蒸气和已燃气组成。燃气组成。v已燃气体或者是前一循环留下的残余废气已燃气体或者是前一循环留下的残余废气(fiq)，或者是采用排气再循环时回流的废气，或者是采用排气再循环时回流的废气(fiq)；v已燃气体一方面减少可燃气的发热量，另一方面已燃气体一方面减少可燃气的发热量，另一方面增大了混合气的热容，均使最高燃烧温度下降，增大了混合气的热容，均使最高燃烧温度下降，从而使从而使NO排放下降。排放下降。第二十七页，共158页。图图7-4排气中排气中NO明随明随EGR率的变化率的变化(binhu)v当当EGR率达到发动率达到发动机部分负荷下的最大机部分负荷下的最大允许值允许值1520时，时，NOx排放显著下降。排放显著下降。v过分稀释新鲜可燃混过分稀释新鲜可燃混合气使燃烧恶化，导合气使燃烧恶化，导致缓慢燃烧、不完全致缓慢燃烧、不完全燃烧甚至缺火、循环燃烧甚至缺火、循环(xnhun)变动增加变动增加和和HC排放增加。排放增加。第二十八页，共158页。图图图图7-57-5汽油机的负荷和汽油机的负荷和汽油机的负荷和汽油机的负荷和EGREGR率对率对率对率对NOxNOx排放排放排放排放(pifn)(pifn)的影响的影响的影响的影响第二十九页，共158页。图图7-6EGR率对率对HC排放和燃烧排放和燃烧(rnsho)品质的影响品质的影响第三十页，共158页。3 3点火定时点火定时点火定时点火定时(dnsh)(dnsh)的影响的影响的影响的影响v ig对对NOx排放量影排放量影响很大。推迟点火响很大。推迟点火(dinhu)，降低最高，降低最高燃烧温度并缩短己燃气燃烧温度并缩短己燃气停留在高温下的时间，停留在高温下的时间，可减少可减少NOx排放。排放。v在常用转速和负荷工在常用转速和负荷工况下，况下，ig减小减小1CA，在输出功率不变的条件在输出功率不变的条件下可削减下可削减NOx排放量排放量23。v推迟推迟(tuch)点火、提高排气温度，也有利于点火、提高排气温度，也有利于HC的后氧化，但有损发动机的燃油消耗率和比功率。的后氧化，但有损发动机的燃油消耗率和比功率。第三十一页，共158页。(二二二二)柴油机柴油机柴油机柴油机v柴油机气缸内达到的最高燃烧温度也控制柴油机气缸内达到的最高燃烧温度也控制NOx生生成，在燃烧过程中，预混合燃烧比例对成，在燃烧过程中，预混合燃烧比例对NOx的生的生成有很大影响。成有很大影响。v柴油机几乎所有柴油机几乎所有NOx都是在燃烧开始后都是在燃烧开始后20以内以内(yni)生成的。喷油较迟时，因为最高燃烧温度生成的。喷油较迟时，因为最高燃烧温度较低，较低，NOx排放低。推迟喷油是降低柴油机排放低。推迟喷油是降低柴油机NOx排放的简便有效的力法，但代价是燃油消耗率有排放的简便有效的力法，但代价是燃油消耗率有所提高，排气烟度增大。所提高，排气烟度增大。v废气再循环也能降低柴油机已燃气体的温度，从废气再循环也能降低柴油机已燃气体的温度，从而减小而减小NOx的排放量。的排放量。第三十二页，共158页。四、微粒四、微粒(wil)v汽油含硫量一般都很低，如果用无铅汽油，点汽油含硫量一般都很低，如果用无铅汽油，点燃式内燃机基本上不排放微粒。燃式内燃机基本上不排放微粒。v柴油机的微粒排放量要比汽油机大几十倍。这柴油机的微粒排放量要比汽油机大几十倍。这种微粒由在燃烧时生成的含碳粒子种微粒由在燃烧时生成的含碳粒子(碳烟碳烟)及其及其表面表面(biomin)上吸附的多种有机物组成，后上吸附的多种有机物组成，后者称为有机可溶成分者称为有机可溶成分(SOF)。v碳烟生成的条件是高温和缺氧。由于柴油机混碳烟生成的条件是高温和缺氧。由于柴油机混合气极不均匀，尽管总体是富氧燃烧，但局部合气极不均匀，尽管总体是富氧燃烧，但局部的缺氧还是导致碳烟的生成。的缺氧还是导致碳烟的生成。第三十三页，共158页。Electron microscope photograph of a particle in Diesel Electron microscope photograph of a particle in Diesel exhaust gasexhaust gas第三十四页，共158页。Electron microscope photograph of a particle in Diesel Electron microscope photograph of a particle in Diesel exhaust gasexhaust gas可以清晰的识别可以清晰的识别(shbi)出单个碳黑小球颗粒出单个碳黑小球颗粒第三十五页，共158页。碳烟形成碳烟形成碳烟形成碳烟形成(xngchng)(xngchng)过程过程过程过程v燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发生部分氧燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃类，如乙烯、化和热裂解，生成各种不饱和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃。它们不乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃。它们不断脱氢、聚合成以碳为主的直径断脱氢、聚合成以碳为主的直径2nm左右的碳左右的碳烟核心。烟核心。v气相的烃和其他物质在这个碳烟核心表面的凝气相的烃和其他物质在这个碳烟核心表面的凝聚，以及碳烟核心互相碰撞发生凝聚，使碳烟聚，以及碳烟核心互相碰撞发生凝聚，使碳烟核心增大，成为直径核心增大，成为直径2030nm的碳烟基元。的碳烟基元。v最后，碳烟基元经过聚集最后，碳烟基元经过聚集(jj)作用堆积成直作用堆积成直径径1m以下的球团状或链状的聚集以下的球团状或链状的聚集(jj)物。物。第三十六页，共158页。图图图图7-87-8碳烟生成的温度碳烟生成的温度碳烟生成的温度碳烟生成的温度(wnd)(wnd)和和和和a a条件条件条件条件碳烟生成数量碳烟生成数量(shling)随随a降低而增加。在降低而增加。在16001700K之间达到最大值。压力对碳烟生成条件之间达到最大值。压力对碳烟生成条件影响很小，但碳姻生成数量影响很小，但碳姻生成数量(shling)随压力提高随压力提高而增加。而增加。第三十七页，共158页。图图7-9柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和NOx的温度以及的温度以及(yj)a条件条件第三十八页，共158页。图图图图7-97-9柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和NOxNOx的温度以及的温度以及的温度以及的温度以及(yj)(yj)a a条条条条件件件件b)b)扩散燃烧混合气状态扩散燃烧混合气状态扩散燃烧混合气状态扩散燃烧混合气状态(zhungti)(zhungti)变化变化变化变化第三十九页，共158页。图图图图7-97-9柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和NOxNOx的温度以及的温度以及的温度以及的温度以及(yj)(yj)a a条条条条件件件件Second phase of combustionSecond phase of combustion第四十页，共158页。2已燃气体量已燃气体量(tlin)的影响的影响v a，燃烧以后必定产生碳烟。要，燃烧以后必定产生碳烟。要 碳烟和碳烟和NO，a应应在之间。空气在之间。空气(kngq)NOx，空气，空气(kngq)碳烟碳烟。v柴油机预混合燃烧中，由于燃油分布不均匀，既生柴油机预混合燃烧中，由于燃油分布不均匀，既生成碳烟，也生成成碳烟，也生成NOx，只有很少部分燃油，只有很少部分燃油 a=，为，为 污染物排放，应使尽可能多的混合气的污染物排放，应使尽可能多的混合气的 a控制在控制在0.60.9之间。之间。v扩散燃烧中，喷入扩散燃烧中，喷入 a的混合气区的燃油都会生成碳的混合气区的燃油都会生成碳烟。温度低时，生成不完全燃烧的液态烟。温度低时，生成不完全燃烧的液态HC。为。为 扩扩散燃烧中生成的碳烟，应避免燃油与高温缺氧的燃散燃烧中生成的碳烟，应避免燃油与高温缺氧的燃气混合。强烈的气流运动及燃油的高压喷射都有助气混合。强烈的气流运动及燃油的高压喷射都有助于燃油与空气于燃油与空气(kngq)的混合。的混合。第四十一页，共158页。PM与与NOx的的Trade off关系关系(gun x)第四十二页，共158页。第三节第三节内燃机的排放内燃机的排放(pifn)特性特性一、点燃式内燃机一、点燃式内燃机1稳定运转状态稳定运转状态在稳定运转状态下，各种污染物排放量随发动机主要在稳定运转状态下，各种污染物排放量随发动机主要运转参数即转速运转参数即转速n和平均有效压力和平均有效压力pm的变化称为发的变化称为发动机的排放特性。动机的排放特性。电喷汽油机在部分负荷区，为了满足三效催化剂的要电喷汽油机在部分负荷区，为了满足三效催化剂的要求，将求，将a控制在控制在1.0左右左右(zuyu)，所以，所以CO排放较排放较低。在大负荷工况，为达到较高的转矩，低。在大负荷工况，为达到较高的转矩，a1，因此区域因此区域CO排放高，排放高，NOx排放较低。排放较低。第四十三页，共158页。图图7-10一台一台2L排量排量4气门车用汽油气门车用汽油(chynqyu)机的排机的排放特性放特性a)COa)CO排放排放排放排放(pifn)(pifn)特性特性特性特性b)HCb)HC排放排放排放排放(pifn)(pifn)特性特性特性特性c)NO2c)NO2排放排放排放排放(pifn)(pifn)特性特性特性特性 第四十四页，共158页。汽油机在不同汽油机在不同(btn)工况下排气成分的体积分数工况下排气成分的体积分数排气成分排气成分排气成分排气成分怠速怠速怠速怠速加速加速加速加速定速定速定速定速减速减速减速减速HCHC80010800106 654010540106 648510485106 65000105000106 6NOxNOx231023106 61543101543106 61270101270106 66106106 6COCO4.9%4.9%1.8%1.8%1.7%1.7%3.4%3.4%COCO2 210.2%10.2%12.1%12.1%12.4%12.4%6.0%6.0%第四十五页，共158页。2 2瞬态运转瞬态运转瞬态运转瞬态运转(ynzhun)(ynzhun)状态状态状态状态车用内燃机在实际使用中常出现瞬态运转状态，例如车用内燃机在实际使用中常出现瞬态运转状态，例如起动起动(qdn)、加速、减速等工况。转速、负荷不断、加速、减速等工况。转速、负荷不断变化，零部件的温度以及工作循环参数不断变化。所变化，零部件的温度以及工作循环参数不断变化。所以，这时内燃机排放量与稳定工况往往有很大不同。以，这时内燃机排放量与稳定工况往往有很大不同。第四十六页，共158页。(1)(1)冷起动冷起动冷起动冷起动(qdn)(qdn)v汽油机冷起动时，由于进气系统和气缸温度低，汽油机冷起动时，由于进气系统和气缸温度低，汽油蒸发不好，较多的汽油沉积在进气管壁上，汽油蒸发不好，较多的汽油沉积在进气管壁上，流速流速(lis)低造成油气混合不好，因此需要增加低造成油气混合不好，因此需要增加供油量，以使使汽油机能正常起动。供油量，以使使汽油机能正常起动。v汽油机冷起动时混合气的汽油机冷起动时混合气的a1。混合气中的汽油。混合气中的汽油以部分蒸气状态、部分液体状态进入气缸。很浓以部分蒸气状态、部分液体状态进入气缸。很浓的混合气导致较高的的混合气导致较高的CO排放。排放。v部分液态汽油在燃烧结束后从壁面蒸发，未燃烧部分液态汽油在燃烧结束后从壁面蒸发，未燃烧就被排出气缸，造成就被排出气缸，造成HC的大量排放。的大量排放。v由于温度低及混合气过浓冷起动时的由于温度低及混合气过浓冷起动时的NOx排放排放量很低。量很低。第四十七页，共158页。(2)(2)暖机过程暖机过程暖机过程暖机过程(guchng)(guchng)v汽油机起动以后，冷却汽油机起动以后，冷却(lngqu)系和润滑系系和润滑系以及主要零部件仍未达到正常的温度水平，以及主要零部件仍未达到正常的温度水平，需要一个暖机过程。需要一个暖机过程。v这时仍需要这时仍需要a轻型轻型(qnxn)高速直喷机高速直喷机重型车用直喷机。因副室混合气很浓，易生成碳重型车用直喷机。因副室混合气很浓，易生成碳烟，主室中温度较低，已生成的碳烟后期氧化较烟，主室中温度较低，已生成的碳烟后期氧化较差。差。v直喷机的直喷机的HC排放量大于非直喷机。排放量大于非直喷机。v直喷机与非直喷机微粒排放量相差不大。直喷机与非直喷机微粒排放量相差不大。v直喷机的直喷机的NOx排放量大于非直喷机，后者的初期排放量大于非直喷机，后者的初期燃烧发生在混合气极浓的副室里，由于缺氧，燃烧发生在混合气极浓的副室里，由于缺氧，NOx不易生成，而主室中燃烧在较低温度下进行不易生成，而主室中燃烧在较低温度下进行(已开始膨胀已开始膨胀)，NOx也不易生成。也不易生成。第八十五页，共158页。(一一一一)燃烧燃烧燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)方式和燃烧方式和燃烧方式和燃烧方式和燃烧(rnsho)(rnsho)室形状室形状室形状室形状第八十六页，共158页。图图7-28车用增压柴油机不同燃烧车用增压柴油机不同燃烧(rnsho)方式排放的负方式排放的负荷特性荷特性第八十七页，共158页。1 1非直喷式柴油机非直喷式柴油机非直喷式柴油机非直喷式柴油机v碳烟主要在副室生成，进入主室后大部分被氧化。碳烟主要在副室生成，进入主室后大部分被氧化。小负荷时，由于主燃烧室温度较低，碳烟氧化慢，小负荷时，由于主燃烧室温度较低，碳烟氧化慢，碳烟排放碳烟排放(pifn)会大于直喷机。会大于直喷机。v副燃烧室容积副燃烧室容积，碳烟，碳烟，但，但NOx。v涡流室的相对容积在涡流室的相对容积在52左右得出最佳的碳烟与左右得出最佳的碳烟与NOx折衷。预燃室的相对容积在折衷。预燃室的相对容积在2530之间，之间，预燃室容积预燃室容积，影响主燃烧室中的混合。，影响主燃烧室中的混合。第八十八页，共158页。1 1非直喷式柴油机非直喷式柴油机非直喷式柴油机非直喷式柴油机v涡流室中应避免流动死区，电热涡流室中应避免流动死区，电热(dinr)塞对气流塞对气流的干扰应尽量小。的干扰应尽量小。v喷油器安装孔部位的流动死区从占涡流室容积的喷油器安装孔部位的流动死区从占涡流室容积的10 5，可使冒烟界限的，可使冒烟界限的pme 10；v用顺气流安装电热用顺气流安装电热(dinr)塞代替垂直气流安装，塞代替垂直气流安装，可使冒烟界限的可使冒烟界限的pme 5。v减小电热减小电热(dinr)塞加热头的直径塞加热头的直径(从从6mm 到到mm)，可使用油消耗率，可使用油消耗率 510g/(kWh)，全负荷烟，全负荷烟度度 0.51BSU。第八十九页，共158页。2直喷式柴油机直喷式柴油机v直喷机燃烧室形状与喷油系统的配合、喷油油雾直喷机燃烧室形状与喷油系统的配合、喷油油雾与空气的混合，对于高性能、低排放具有决定性与空气的混合，对于高性能、低排放具有决定性的意义。的意义。v减少预混燃烧量，降低压升率，控制减少预混燃烧量，降低压升率，控制NOx的生成的生成量。量。v在扩散燃烧期，喷入燃油很好与空气混合以减少在扩散燃烧期，喷入燃油很好与空气混合以减少碳烟的生成，这就需要有很高的喷油压力。碳烟的生成，这就需要有很高的喷油压力。v在喷油结束后，剩余空气仍能与燃气强烈在喷油结束后，剩余空气仍能与燃气强烈(qinli)混合，促进碳烟的氧化。混合，促进碳烟的氧化。第九十页，共158页。直喷机喷油系统直喷机喷油系统直喷机喷油系统直喷机喷油系统(xtng)(xtng)的发展趋势的发展趋势的发展趋势的发展趋势v提高喷油压力提高喷油压力(yl)，从一般的不到，从一般的不到100MPa提高到提高到150MPa甚至甚至200MPa。v增加喷油器的喷孔数，减小孔径。前者利于改善宏增加喷油器的喷孔数，减小孔径。前者利于改善宏观燃油分布，观燃油分布，mm左右，重型车用柴油机的喷孔数左右，重型车用柴油机的喷孔数已增加到已增加到89。v可控的燃油喷射率变化历程，如靴形喷射、二次喷可控的燃油喷射率变化历程，如靴形喷射、二次喷射射(预喷射加主喷射预喷射加主喷射)：v根据柴油机工况优化喷油定时。根据柴油机工况优化喷油定时。第九十一页，共158页。直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计(shj)(shj)(1)燃烧室容积比燃烧室容积比燃烧室容积对气缸余隙容积之比称为燃烧室容积比。燃烧室容积对气缸余隙容积之比称为燃烧室容积比。提高容积比，可以提高柴油机的冒烟界限，降低柴提高容积比，可以提高柴油机的冒烟界限，降低柴油机的碳烟和微粒排放油机的碳烟和微粒排放(pifn)。现已证明，长行程、低转速、高增压度的柴油机，现已证明，长行程、低转速、高增压度的柴油机，综合性能比短行程、高转速的柴油机好。综合性能比短行程、高转速的柴油机好。第九十二页，共158页。直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计直喷式柴油机的燃烧室设计(shj)(shj)(2)燃烧室口径比燃烧室口径比口径比口径比dk/h或或dk/D小的深燃烧室可在室中产生较强小的深燃烧室可在室中产生较强的涡流，因而可采用孔数较少的喷嘴。但涡流要的涡流，因而可采用孔数较少的喷嘴。但涡流要造成能量损失，且低转速时往往显得涡流不足。造成能量损失，且低转速时往往显得涡流不足。同时，燃烧室口径小增加喷雾碰壁量，造成同时，燃烧室口径小增加喷雾碰壁量，造成HC排排放增加。放增加。现在的趋势是除了缸径很小的柴油机用较小口径比现在的趋势是除了缸径很小的柴油机用较小口径比的燃烧室外，尽量的燃烧室外，尽量(jnling)用口径比较大的浅用口径比较大的浅平燃烧空平燃烧空(dk/D0.60.8)，配合小孔径的多孔喷，配合小孔径的多孔喷嘴。由于不需要强烈的涡流辅助混合，燃烧过程嘴。由于不需要强烈的涡流辅助混合，燃烧过程对转速敏感性较低。对转速敏感性较低。第九十三页，共158页。图图图图7-297-29直喷式柴油机燃烧室容积直喷式柴油机燃烧室容积直喷式柴油机燃烧室容积直喷式柴油机燃烧室容积(rngj)(rngj)比比比比第九十四页，共158页。(3)燃烧燃烧(rnsho)空形状空形状现在应用最广的仍是直边不缩口的现在应用最广的仍是直边不缩口的形燃烧室：形燃烧室：用缩口燃烧室加强燃烧室口部的气体湍流，促进用缩口燃烧室加强燃烧室口部的气体湍流，促进扩散混合和燃烧。扩散混合和燃烧。燃烧室底部中央的凸起适当加大，以进一步提高燃烧室底部中央的凸起适当加大，以进一步提高空气的利用率。这是因为底部中央气流运动较空气的利用率。这是因为底部中央气流运动较弱，燃料喷注也不能到达，空气不易被利用。弱，燃料喷注也不能到达，空气不易被利用。用带圆角的方形或五瓣梅花用带圆角的方形或五瓣梅花(mihu)形形(分别配分别配4孔和孔和5孔喷嘴孔喷嘴)燃烧室，加强燃烧室中的微观湍燃烧室，加强燃烧室中的微观湍流，加速燃烧，减少碳烟生成。流，加速燃烧，减少碳烟生成。第九十五页，共158页。(4)压缩比压缩比v传统的观点是根据冷起动条件选择压缩比，传统的观点是根据冷起动条件选择压缩比，压缩比过高导致机械负荷过高。压缩比过高导致机械负荷过高。v最近的研究最近的研究(ynji)表明，适当提高柴油机表明，适当提高柴油机压缩比可降低压缩比可降低HC和和CO排放，并结合推迟喷排放，并结合推迟喷油获得动力经济性能与油获得动力经济性能与NOx排放之间较好的排放之间较好的折衷。折衷。第九十六页，共158页。(二二)喷油系统喷油系统(xtng)v油泵油泵-油管油管-喷嘴系统，喷油压力喷嘴系统，喷油压力1时，这些还原剂首先与氧反应，时，这些还原剂首先与氧反应，NOx的还原反应就不能进行；当的还原反应就不能进行；当a1.3，但局部地区的，但局部地区的a仍会偏浓生成碳烟。仍会偏浓生成碳烟。v分子结构紧密的烃，比较容易产生碳烟。分子结构紧密的烃，比较容易产生碳烟。第一百三十五页，共158页。3 3对臭氧对臭氧对臭氧对臭氧(chuyng)(chuyng)形成的影响形成的影响形成的影响形成的影响vv 近地面臭氧是毒性很大的空气污染物，是光化学烟雾的主要成近地面臭氧是毒性很大的空气污染物，是光化学烟雾的主要成近地面臭氧是毒性很大的空气污染物，是光化学烟雾的主要成近地面臭氧是毒性很大的空气污染物，是光化学烟雾的主要成分分分分(chngfn)(chngfn)之一。不同有机化合物有不同的生成臭氧活性之一。不同有机化合物有不同的生成臭氧活性之一。不同有机化合物有不同的生成臭氧活性之一。不同有机化合物有不同的生成臭氧活性MIRMIR(单位质量有机物生成臭氧的质量单位质量有机物生成臭氧的质量单位质量有机物生成臭氧的质量单位质量有机物生成臭氧的质量)。vv烷经和醇类的烷经和醇类的烷经和醇类的烷经和醇类的MIRMIR较低。因此，以烷烃为主的天然气和醇类燃较低。因此，以烷烃为主的天然气和醇类燃较低。因此，以烷烃为主的天然气和醇类燃较低。因此，以烷烃为主的天然气和醇类燃料都属于低排放的料都属于低排放的料都属于低排放的料都属于低排放的“清洁清洁清洁清洁”燃料。不饱和链烃和芳香烃的燃料。不饱和链烃和芳香烃的燃料。不饱和链烃和芳香烃的燃料。不饱和链烃和芳香烃的MIRMIR较高，较高，较高，较高，它们在燃油中的含量应加以限制。作为排放物的醛类也有与烯烃它们在燃油中的含量应加以限制。作为排放物的醛类也有与烯烃它们在燃油中的含量应加以限制。作为排放物的醛类也有与烯烃它们在燃油中的含量应加以限制。作为排放物的醛类也有与烯烃类似的较高类似的较高类似的较高类似的较高MIRMIR值。值。值。值。第一百三十六页，共158页。4 4燃料燃料燃料燃料(rnlio)(rnlio)产生的二氧化碳产生的二氧化碳产生的二氧化碳产生的二氧化碳v燃料的燃料的C/H比越大，释放单位热量的比越大，释放单位热量的CO2排排放量越大，汽、柴油放量越大，汽、柴油C/H 0.5，完全，完全(wnqun)燃烧产生的燃烧产生的CO2为为75g/MJ左右；甲烷左右；甲烷C/H约约0.25，产生，产生CO2约约55g/MJ；氢燃烧不产生；氢燃烧不产生CO2。v在燃料的制造和运输过程中需要消耗能源，在燃料的制造和运输过程中需要消耗能源，也会产生也会产生CO2。例如，用电时不产生。例如，用电时不产生CO2，但，但如用煤发电的电动汽车的如用煤发电的电动汽车的CO2总排放量很高。总排放量很高。所以，电动汽车可以缓解局部地区的环境污染所以，电动汽车可以缓解局部地区的环境污染和和CO2排放，但对整个环境的压力并没有降低。排放，但对整个环境的压力并没有降低。第一百三十七页，共158页。二、石油燃料二、石油燃料(rnlio)的改善的改善1汽油的改善汽油的改善辛烷值不足就需降低压缩比，增加辛烷值不足就需降低压缩比，增加CO2排放；排放；汽油挥发性会影响蒸发排放；不完全燃烧的芳汽油挥发性会影响蒸发排放；不完全燃烧的芳香烃对臭氧形成影响很大。香烃对臭氧形成影响很大。现代现代(xindi)汽油中，辛烷值较低的以烷烃为汽油中，辛烷值较低的以烷烃为主的直馏成分不到主的直馏成分不到20，且都是其中辛烷值相，且都是其中辛烷值相对较高的部分，如丁烷和异戊烷等。大部分直对较高的部分，如丁烷和异戊烷等。大部分直馏汽油都要进行催化重整馏汽油都要进行催化重整(异构化和脱氢异构化和脱氢)，重，重整产物含有较多异构烷烃和芳香烃，辛烷值高，整产物含有较多异构烷烃和芳香烃，辛烷值高，是无铅汽油的主要成分。是无铅汽油的主要成分。第一百三十八页，共158页。2 2柴油柴油柴油柴油(chiyu)(chiyu)的改善的改善的改善的改善v柴油十六烷值不足则着火性差，滞燃期加长，柴油十六烷值不足则着火性差，滞燃期加长，预混燃烧量过多，预混燃烧量过多，NOx排放排放(pifn)增加。增加。v污染物的排放污染物的排放(pifn)，一般均随燃料十六烷，一般均随燃料十六烷值的提高而下降，常规柴油的十六烷值在值的提高而下降，常规柴油的十六烷值在4050之之间，今后低排放间，今后低排放(pifn)柴油要求十六烷值在柴油要求十六烷值在55以上。以上。v芳香烃由于芳香烃由于C/H比高、着火性差，使柴油机的比高、着火性差，使柴油机的CO、HC和微粒排放和微粒排放(pifn)增加。低排放增加。低排放(pifn)柴油要求芳香烃体积分数在柴油要求芳香烃体积分数在10以下。以下。v低排放低排放(pifn)柴油要求降低含硫量，降低柴柴油要求降低含硫量，降低柴油台硫量就相应地降低了微粒的排放油台硫量就相应地降低了微粒的排放(pifn)量。量。第一百三十九页，共158页。三、代用三、代用三、代用三、代用(diyng)(diyng)燃料与排放燃料与排放燃料与排放燃料与排放vv 根据已探明的世界石油蕴藏量和今天的石油消耗量，估计最多可满根据已探明的世界石油蕴藏量和今天的石油消耗量，估计最多可满根据已探明的世界石油蕴藏量和今天的石油消耗量，估计最多可满根据已探明的世界石油蕴藏量和今天的石油消耗量，估计最多可满足人类对石油足人类对石油足人类对石油足人类对石油5010050100年的需求。年的需求。年的需求。年的需求。vv应用代用燃料的一个重要原因是减少环境污染，特别是降低造成大应用代用燃料的一个重要原因是减少环境污染，特别是降低造成大应用代用燃料的一个重要原因是减少环境污染，特别是降低造成大应用代用燃料的一个重要原因是减少环境污染，特别是降低造成大气温室效应的气温室效应的气温室效应的气温室效应的CO2CO2排放。因此，在太阳能作用下获得的二次能源排放。因此，在太阳能作用下获得的二次能源排放。因此，在太阳能作用下获得的二次能源排放。因此，在太阳能作用下获得的二次能源(rc(rcnnyun)nnyun)，如植物能源以及氢和电就很有发展前景。，如植物能源以及氢和电就很有发展前景。，如植物能源以及氢和电就很有发展前景。，如植物能源以及氢和电就很有发展前景。vv较有前途的内燃机代用燃料有植物油、天然气、醉类燃料、氢、电较有前途的内燃机代用燃料有植物油、天然气、醉类燃料、氢、电较有前途的内燃机代用燃料有植物油、天然气、醉类燃料、氢、电较有前途的内燃机代用燃料有植物油、天然气、醉类燃料、氢、电等。等。等。等。第一百四十页，共158页。第七节第七节第七节第七节 排放测量排放测量排放测量排放测量(cling)(cling)与排放法规与排放法规与排放法规与排放法规1、排放法规、排放法规(fgu)体系体系排放排放排放排放(pi fn)(pi fn)法规法规法规法规排放限值排放限值排放限值排放限值检测方法检测方法检测方法检测方法整车排放限值整车排放限值整车排放限值整车排放限值发动机排放限值发动机排放限值发动机排放限值发动机排放限值怠速法（自由加速烟度）怠速法（自由加速烟度）怠速法（自由加速烟度）怠速法（自由加速烟度）循环工况法循环工况法循环工况法循环工况法2 2、检测方法、检测方法、检测方法、检测方法 怠速法（自由加速烟度）：环保检测、汽车修理怠速法（自由加速烟度）：环保检测、汽车修理怠速法（自由加速烟度）：环保检测、汽车修理怠速法（自由加速烟度）：环保检测、汽车修理 工况法工况法工况法工况法T T）整车测试（转鼓）整车测试（转鼓）整车测试（转鼓）整车测试（转鼓）T T）发动机测试（台架）发动机测试（台架）发动机测试（台架）发动机测试（台架）第一百四十一页，共158页。第七节第七节排放排放(pifn)测量与排放测量与排放(pifn)法规法规1943年：美国洛杉矶市出现光化学烟雾年：美国洛杉矶市出现光化学烟雾 （photo-chemical smog）1952年：加州工大年：加州工大A.H.Smit博士提出博士提出Smog生成机理生成机理(j l)HCNO2 O3PAN（过氧酰基硝酸盐）（过氧酰基硝酸盐）1966年：加州实施世界上第一个年：加州实施世界上第一个“汽车排放法规汽车排放法规”（7工况）工况）1968年：日本实施年：日本实施“大气污染防止法大气污染防止法”（怠速测（怠速测CO）1970年：欧洲开始实施排放法规年：欧洲开始实施排放法规（怠速测（怠速测CO、HC）1984年：中国实施排放法规年：中国实施排放法规 （汽油车怠速、柴油车自由加速烟度）（汽油车怠速、柴油车自由加速烟度）1999年：北京实施欧年：北京实施欧法规法规2000年：全国实施欧年：全国实施欧法规法规第一百四十二页，共158页。第七节第七节第七节第七节 排放排放排放排放(pifn)(pifn)测量与排放测量与排放测量与排放测量与排放(pifn)(pifn)法规法规法规法规第一百四十三页，共158页。第七节第七节排放测量排放测量(cling)与排放法规与排放法规一、内燃机排气污染物的测量一、内燃机排气污染物的测量1取样系统取样系统一般分析仪器都是测量该成分在排气中的浓度，一般分析仪器都是测量该成分在排气中的浓度，然后根据排气流量然后根据排气流量(liling)算出该成分的总排放算出该成分的总排放量。量。在稳定工况下容易实现。在稳定工况下容易实现。非稳定工况下，最直观的办法就是把一个标准测试非稳定工况下，最直观的办法就是把一个标准测试循环中的所有排气收集到气袋里，然后测量浓度和循环中的所有排气收集到气袋里，然后测量浓度和气量，算出循环的总排放量。这种方法需要很大的气量，算出循环的总排放量。这种方法需要很大的气袋来收失排气，很不方便。气袋来收失排气，很不方便。第一百四十四页，共158页。图图图图7-367-36采用采用采用采用(ciyng)(ciyng)临界流文杜里管的定容取样系统临界流文杜里管的定容取样系统临界流文杜里管的定容