汽车排放污染物的控制研究与探讨本科毕业论文(编辑修改稿)

汽车排放污染物的控制研究与探讨本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

度的影响 一般情况下，冬天气温可达零下 20℃ 以下，夏天在 30℃ 以上，爬坡时发动机罩内进气温度超过 80℃。 随着环境温度的上升，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混合气的空燃比  随吸入空气温度的上升而变浓，排出的 CO 将增加。 因此，冬天和夏天发动机排放情况有很大的不同。 图 23 为一定运转条件下，进气温度与空燃比的关系，大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致。 第二章 xxx 7 进气温度 /℃ 海拔高度 /m 怠速转速 /(r/min) 图 23 进 气 温 度 与 空 燃 比 的 关 系 图 24 海拔高度与大气压力的关系 图 25 怠速转速对 CO 和 HC 排放的影响 V/(km/h) 图 26 某汽油机等速工况排气成分实测结果 2. 大气压力的影响 大气压力 P 随海拔高度而变化，由经验公式   5 . 2 5 60 1 0 . 0 2 2 5 7 k P aP P h (24) 式中 ： h 一海拔高度， km。 当海平面 0P =100kPa 时，可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线，如图 24 所示。 当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度  可用下式表示：   32731 . 2 9 3 k g / m2 7 3 7 6 0PT   （ 25） 式中： T －温度， ℃。 可以认为空气密度  和大气压力 P 成正比，从简单化油器理论可知，空燃比和空气密度的平方根成正比，所以进气管压力降低时，空气密度下降，则空燃比下降， CO 排放量将增淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 大。 3. 进气管真空度的影响 当汽车急剧减速时，发动机真空度在 68kPa 以上时，停留在进气系统中的燃料，在高 真空度下急剧蒸发而进入燃烧室，造成混和气瞬时过浓，致使燃烧状况恶化。 CO 浓度将显著增加到怠速时的浓度。 4. 怠速转速的影响 图 25 表示了怠速转速和排气中 CO、 HC 浓度的关系。 怠速转速为 600r/min 时， CO 浓度为 %， 700r/min 时，降为 1%左右，这说明提高怠速转速，可有效地降低排气中 CO 浓度，但是，怠速过高会加大挺杆响声，对液力变扭汽车，还可能发生溜车的危险。 如果这些问题得到解决，一般从净化的观点，希望怠速转速规定高一点较好。 5. 发动机工况的影响 发动机负荷一定时， CO 的排放量随转速增 加而降低，到一定的车速后，变化不大。 图26 为某汽油机负荷一定、匀速工况下的 CO 浓度的变化。 当车速增加时， CO 很快降低，至中速后变化不大，这是由于化油器供给发动机的空燃比，随流量增加接近于理论空燃比的结果。 碳氢化合物 未燃 HC 排放主要是由于缸内混合气过浓、过稀或局部混合不均引起燃烧不完全而导致的，造成燃烧不完全的因素大致有混合气的质量、发动机的运行条件、燃烧室结构参数及点火与配气正时等。 1. 混合气质量的影响 混合气质量的优劣主要体现在燃油的雾化蒸发程度、混合气的均匀性、空燃比和缸内残余废气系数的大小等方面。 混合气的均匀性越差则 HC 排放越多。 当空燃比略大于理论空燃比时， HC 有最小值；混合气过浓或过稀均会发生不完全燃烧，废气相对过多则会使火焰中心的形成与火焰的传播受阻甚至出现断火，致使 HC 排放量增加。 2. 运行条件的影响 1）汽油机运行条件的影响 （ 1）负荷的影响：发动机试验结果表明：当空燃比和转速保持不变，并按最大功率调节点火时刻时，改变发动机负荷，对 HC 的相对排放浓度几乎没有影响。 但当负荷增加时，HC 排放量绝对值将随废气流量变大而几乎呈线性增加。 （ 2）转速的影响：发动机转速对 HC 排 放浓度的影响则非常明显。 转速较高时， HC 排放浓度明显下降，这是由于气缸内混合气的扰流混合、涡流扩散及排气扰流、混合程度的增大改善了气缸内的燃烧过程、促进了激冷层的后氧化，后者则促进了排气管内的氧化反应。 （ 3）点火时刻的影响：点火时刻对 HC 排放浓度的影响体现在点火提前角上。 点火延迟（点火提前角减小）可使 HC 排放下降，这是由于点火延迟使混合气燃烧时的激冷壁面面积减小，同时使排气温度增高，促进了 HC 在排气管内的氧化。 但采用推迟点火，靠牺牲燃油经济性来降低 HC 排放是得不偿失的。 因此，点火延迟要适当。 （ 4）壁温的影响：燃烧室的壁温直接影响了激冷层厚度和 HC 的排气后反应。 据研究，壁面温度每升高 1℃ ， HC 排放浓度相应降低 106～ 106。 因此提高冷却介质温度有利于减弱壁面激冷效应，降低 HC 排放。 （ 5）燃烧室面容比的影响：燃烧室面容比大，单位容积的激冷面积也随之增大，激冷层中的未燃烃总量必然也增大。 因此，降低燃烧室面容比是降低汽油机 HC 排放的一项重要措施。 2）柴油机运行条件的影响 （ 1）喷油时刻的影响：柴油机喷油时刻（喷油提前角）决定了气缸内的温度。 喷油提前角 θ增大，缸内温度较高，使 HC 排放量下降。 在一台自然吸气式直喷柴油机上进行的试验证实：在 13 工况下，当 θ 偏离最佳值时，缸内温度及反应区的气体环境均发生变化。 θ平均减小 1176。 CA， HC 的体积分数平均增加 %； θ平均增加 1176。 CA， HC 平均下降 %。 （ 2）喷油嘴喷孔面积的影响： 当循环喷油量及喷油压力不变时，改变喷孔面积不仅改变了喷油时间的长短，并且同时改变了油雾颗粒大小和射程的远近，即影响油气混合的质量，必将导致 HC 排放量的变化。 有试验结果证实：在 13 工况下，以喷孔直径为 ㎜的四孔喷油嘴的喷孔面积为参考基础，当面积减小 1%时， HC 的体积分数相应减小 %；当面积第二章 xxx 9 增加 1%时， HC 的体积分数相应增大 %。 这说明喷孔面积加大时，雾化和混合质量变差，HC 排放量增加幅度较大；反之，燃烧得到改善，但 HC 排放量降低幅度较小。 （ 3）冷却水进水温度的影响：冷却水温相对降低，将导致气缸内温度降低， HC 排放量会相对增加。 试验证明：以冷却水进水温度 75℃ 为比较标准，当进水温度下降到 65℃ 时，13 工况下的 HC 体积分数平均增加 %。 （ 4）进气密度的影响：进入柴油机的空气密度降低，使缸内空气量减少，燃烧不完善， HC排放量一般会增 加。 试验证明：进气压力在 ～ 的变化范围内，空气密度每下降 1%， 13 工况下 HC 平均减少 %。 氮氧化物 1）过量空气系数和燃烧室温度的影响 由于 a 直接影响燃烧时的气体温度和可利用的氧浓度，所以对 NOX 生成的影响是很大的。 当 a 小于 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 a 的降低而降低，此时氧浓度起着决定性作用；但当 a 大于 1 时， NOX生成量随温度升高而迅速增大，此时温度起着决定性作用。 由于燃烧室的最高温度通常出现在 a ≈，且此时也有适量的氧浓度 ，故 NOX 排放浓度出现峰值。 如果 a 进一步增大，温度下降的作用占优势，则导致 NO生成量减少。 2）残余废气分数的影响 汽油机中燃烧室内的混合气由空气、已蒸发的燃油蒸气和已燃气组成，后者是前一工作循环留下的残余废气，或由废气再循环系统（ EGR）中从排气管回流到进气管并进入气缸的燃烧废气。 残余废气分数 χi 定义为：缸内残余废气质量 mi 与进气终了气缸内充量质量 mc之比，即 χi=mi/mc (212) 式中： mc=me＋ mi＋ mr， me 和 mr 分别为进入气缸的空气和燃油质量。 残余废气分数主要取决于发动机负荷和转速。 减小发动机负荷即减小节气门开度和提高转速，均加大了进气阻力，使残余废气分数增大。