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1、碳氢化合物（HC）第第2 2章章 内燃机排放内燃机排放污染物的生污染物的生成机理和影响因素成机理和影响因素在内燃机排放中将未燃烧和部分燃烧的碳氢化合物统称为未燃HC。2.2.1 碳氢化合物（HC）的生成机理三三种种渠渠道道在缸内工作过程中生成并随废气排出，此部分在缸内工作过程中生成并随废气排出，此部分HCHC主主要是燃烧过程中未燃烧或燃烧不完全的碳氢燃料。要是燃烧过程中未燃烧或燃烧不完全的碳氢燃料。排气 1从燃烧室通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱的窜气从燃烧室通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱的窜气中含有大量未燃中含有大量未燃HCHC，如果排入大气中也构成，如果排入大气中也构成HCHC排
2、放物。排放物。曲轴箱 2从汽油机的燃油系统蒸发的燃油蒸汽，如果排入大从汽油机的燃油系统蒸发的燃油蒸汽，如果排入大气中也构成气中也构成HCHC排放物，称为蒸发排放物。排放物，称为蒸发排放物。蒸发 32.2.1 碳氢化合物（HC）的生成机理当混合气过当混合气过稀（稀（a a1.21.2）时，由于燃烧恶时，由于燃烧恶化，化，HCHC排放不排放不断增加。断增加。汽油与空气形成的均汽油与空气形成的均匀混合气在匀混合气在a a 1 1条件条件下燃烧时，在混合气略稀下燃烧时，在混合气略稀（a=1.1a=1.11.21.2）时，未）时，未燃燃HCHC体积分数体积分数HCHC最小。最小。随着随着a a的减少，的
3、减少，HCHC迅速增加。迅速增加。当达到某一限值，气当达到某一限值，气缸内出现概率越来越大的缸内出现概率越来越大的缺火循环。缺火循环。由于燃料未经燃烧就由于燃料未经燃烧就排出排气管，排出排气管，HCHC排放急排放急剧增加，这时的对应燃烧剧增加，这时的对应燃烧稀限。稀限。1、冷激效应壁 面 淬 熄壁 面 淬 熄在在燃烧过程中燃烧过程中，燃气温度高达，燃气温度高达20002000 C C以上以上，燃烧室，燃烧室壁面温度受冷壁面温度受冷却介质的冷却，温度在却介质的冷却，温度在300300 C C以下以下；因而因而壁面对火焰的迅速冷却，壁面对火焰的迅速冷却，使活化分子的能量被吸收，使活化分子的能量被吸
4、收，燃烧反燃烧反应链中断，使化学反应变缓或停止应链中断，使化学反应变缓或停止。 狭 隙 效 应狭 隙 效 应车车用内燃机的燃烧室内有各种用内燃机的燃烧室内有各种很狭窄的缝隙很狭窄的缝隙，如活塞组与气缸壁，如活塞组与气缸壁之间的间隙、火花塞中心电极与绝之间的间隙、火花塞中心电极与绝缘子根部周围狭窄空间和火花塞螺缘子根部周围狭窄空间和火花塞螺纹之间的间隙、进排气门与气门座纹之间的间隙、进排气门与气门座面形成的密封带狭缝、气缸盖垫片面形成的密封带狭缝、气缸盖垫片处的间隙等，处的间隙等，当间隙小到一定程度，当间隙小到一定程度，火焰不能进入便会产生未燃火焰不能进入便会产生未燃HCHC。2、润滑油膜对燃油
5、蒸汽的吸附与解吸由润滑油膜吸附和解吸机理产生的未燃HC排放占其总量的25%左右。吸附吸附在进气过程中，气缸壁面和活塞顶面上的润滑油膜溶解和吸收了进入气缸的可燃混合气中的碳氢化合物蒸汽。解吸解吸在燃烧过程中，油膜中的HC开始向已燃气解吸。一部分解吸的燃油蒸汽与高温的燃烧产物混合并被氧化，其余部分与较低温度的燃气混合未被氧化。3、燃烧室内沉积物的影响发动机运转一段时间后，会在燃烧室壁面、活塞顶、进排气门上形成沉积物，从而使HC排放增加。HCHC占总排占总排放量的放量的10%10%10%10%左右左右4、火焰淬熄火焰淬熄火焰淬熄发动机在冷起动和暖机工 况下，由于发动机温度较低，混 合气不够均匀，导致
6、燃烧变慢 或不稳定，火焰易熄灭。发动机在某些工况下，火焰前锋面到达燃烧室壁面之前，由于燃烧室中压力和温 度下降太快，可能使火焰熄灭。AB4、火焰淬熄由于柴油机的燃烧过程主要是短促喷油后的扩散燃烧，燃料在气缸内停留的时间比汽油机短得多，生成HC的相对时间也短，故其HC排放量比汽油机少。柴油机绝大部分工况的过量空气系数远大于汽油机，混合气浓度梯度极大。在燃烧室周边几乎没有燃油，因而受淬熄效应和油膜及积碳吸附的影响很小，HC生成少。A A A AB B B B优点2.2.2 影响汽油机碳氢化合物生成的因素1 1 1、过量过量过量空气空气空气系数系数系数的的的影响影响影响当当过过量量空空气气系系数数大
7、大于于1.21.2之之后后，由由于于混混合合气气逐逐渐渐过过稀稀，燃燃烧烧中中断断或或者者火火花花塞塞点点不不着着火火，使使HCHC的的生生成成量量大大幅上升幅上升。当当 过过 量量 空空气气系系数数小小于于1.11.1时时，随随着着混混合合气气变变浓浓，燃燃烧烧越越来来越越不不完完全全，HCHC排放就越多排放就越多。若废气相对过多也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、压缩比的影响A A压缩比高压缩比高膨胀比也大，膨胀后期的燃气温度下降，HC的氧化速率下降，使更多的燃料以未燃烧的HC形式排出。排气温度低，使壁面温度降低，激冷效应增加，HC排放增多。B B压缩
8、比增加压缩比增加压缩压力增大，使狭隙效应、润滑油膜和沉积物的吸附作用增加，生成的未燃HC增加。燃烧室的面容比增加，相对增加了激冷面积，未燃HC增加。3、点火定时的影响同时，也减少了激冷壁面面积，HC排放下降。减少点火提前角，燃烧推迟，排气温度升高，促进了未燃烧HC的后期氧化。4、负荷的影响 在发动机冷起动时，由于温度低，汽油挥发率低，必须加浓在发动机冷起动时，由于温度低，汽油挥发率低，必须加浓混合气使起动迅速可靠，此时，混合气使起动迅速可靠，此时，HCHC排放量必然较多。排放量必然较多。 在怠速和小负荷运行时，节气门几乎关闭和小开度位置，残余废气相对在怠速和小负荷运行时，节气门几乎关闭和小开度
9、位置，残余废气相对较多，同时，由于燃烧室温度低，壁面激冷效应增加，较多，同时，由于燃烧室温度低，壁面激冷效应增加，HCHC排放增多。排放增多。 随着发动机负荷的增加，燃烧温度升高，燃烧室的淬熄随着发动机负荷的增加，燃烧温度升高，燃烧室的淬熄效应减少，效应减少，HCHC排放减少。排放减少。5、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0.6310-61.0410-6。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。6、燃烧室面容比的影响因此，小面容比燃烧室有利于降低汽油机HC的排放。燃烧室面容比大，单位容积的激冷面积也随
10、之增大，激冷层中的未燃烃总量必然也增大。喷油提前角越大，混合气混合程度越好，缸内燃烧温度也越高，促使HC排放量下降。2.2.3 影响柴油机碳氢化合物生成的因素压力室容积的影响压力室容积的影响01喷油器嘴部的压力室容积充满燃油，只能在后燃期得到部分氧化，成为未完全燃烧的HC排放。喷油定时的喷油定时的影响影响02进气温度升高中缩短滞燃期，提高燃烧温度，促进了HC氧化。2.2.3 影响柴油机碳氢化合物生成的因素负荷的影响负荷的影响03在怠速和小负荷时，喷油量少，缸内温度较低以及混合气较稀，燃料氧化反应速率慢，HC排放浓度很高。进气温度和冷却液温度的影响进气温度和冷却液温度的影响04快乐学习 | 天道酬勤
