汽车发动机的排放特性

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1、3.1 3.1 发动机的稳态排放特性发动机的稳态排放特性 3.2 3.2 发动机的瞬态排放特性发动机的瞬态排放特性 第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 概述：主要内容概述：主要内容介介绍绍了了汽汽油油机机和和柴柴油油机机的的稳稳态态和和瞬瞬态态排排放放特特性性。叙叙述述了了汽汽油油机机和和柴柴油油机机稳稳态态条条件件下下转转速速和和负负荷荷对对各各排排放放污污染染物物浓浓度度的的影影响响及及其其起起动动、加加减减速速等等瞬瞬态态工工况况下下的的各各排排放放污污染染物物浓浓度度变变化化的的趋趋势势，并并分分析析了了其其

2、产产生的原因。生的原因。第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 发动机排放特性：发动机排放特性： 发动机排放污染物的浓度是随发动机的工发动机排放污染物的浓度是随发动机的工况况(负荷与转速负荷与转速)变化的，各种排气污染物变化的，各种排气污染物（CO、HC等）的排放量随发动机运转工况等）的排放量随发动机运转工况参数如转速参数如转速n、平均有效压力、平均有效压力Pme等的变化规等的变化规律，称为发动机的排放特性。律，称为发动机的排放特性。 比排放量：比排放量： 各种排放均用比排放量（比排放量指每千各种排放均用比排放量（比排放量指每千瓦小时所排放出的污染物的质量）表示。瓦小时所排放出的

3、污染物的质量）表示。 汽油机的稳态排放特性汽油机的稳态排放特性 发动机有害排放物对大气污染的程度，不发动机有害排放物对大气污染的程度，不仅取决于其排放浓度仅取决于其排放浓度i i(ppm(ppm) )，而且还取，而且还取决于其质量排放量决于其质量排放量G Gi i（g/hg/h），），二者之间的：二者之间的： 式中：式中： V Vg g- -排气容积流量排气容积流量(m(m3 3/h)/h)； i i- -污染物的密度污染物的密度(kg/m(kg/m3 3) )。第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 关系为关系为 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的稳

4、态排放特性汽油机的稳态排放特性 由左图可见，在常用由左图可见，在常用的部分负荷区的部分负荷区COCO的排的排放较低；在负荷很小放较低；在负荷很小时，时，COCO的排放略有上的排放略有上升；当工作负荷接近升；当工作负荷接近全负荷时，全负荷时，COCO的比排的比排放量开始急剧升高，放量开始急剧升高，而绝对排放浓度和质而绝对排放浓度和质量则上升更快。量则上升更快。汽油机汽油机COCO比排放特性比排放特性 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的稳态排放特性汽油机的稳态排放特性 从左图中可见从左图中可见HCHC的变化趋势和的变化趋势和COCO比较相似，中等比较相似，中等负荷时比排

5、放量负荷时比排放量较小，大负荷和较小，大负荷和小负荷时相对增小负荷时相对增加。加。汽油机汽油机HCHC比排放特性图比排放特性图 第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的稳态排放特性汽油机的稳态排放特性 当当转转速速一一定定, ,在在中中等等负负荷荷区区，随随着着负负荷荷的的增增大大，NONOX X绝绝对对排排放放量量增增加加，但但NONOX X比排放量逐渐下降。比排放量逐渐下降。在在大大负负荷荷时时，NONOX X绝绝对对排排放放量量下下降降，比比排排放放量量下下降更快。降更快。当当负负荷荷一一定定时时，转转速速增增加加，NOXNOX的的比比排排放放量量增增大大，其绝

6、对排放量显著增加。其绝对排放量显著增加。汽油机汽油机NONOX X比排放特性图比排放特性图 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 柴油机的稳态排放特性柴油机的稳态排放特性 从右图可见在大多从右图可见在大多数工况下，数工况下，COCO比排放比排放量都比较小。量都比较小。 而高排放量出现在而高排放量出现在小负荷工况区。小负荷工况区。 在大负荷工况下，在大负荷工况下，柴油机每循环供油量较柴油机每循环供油量较多，燃烧室内存在过多多，燃烧室内存在过多的过浓混合气区，氧气的过浓混合气区，氧气的缺乏使的缺乏使COCO不能得到及不能得到及时氧化。时氧化。柴油机柴油机COCO比排放特性比排放特性

7、 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 柴油机的稳态排放特性柴油机的稳态排放特性 从右图可见，柴油机从右图可见，柴油机未燃未燃HCHC排放比汽油机排放比汽油机少得多，且少得多，且HCHC比排放比排放量基本上是随负荷的量基本上是随负荷的上升而下降，但绝对上升而下降，但绝对排放量基本不变。排放量基本不变。柴油机柴油机HCHC比排放特性比排放特性 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 柴油机的稳态排放特性柴油机的稳态排放特性 从右图中可以看从右图中可以看出，柴油机出，柴油机NONOX X的的高排放区主要出高排放区主要出现在小负荷和高现在小负荷和高速工况。速工况。 柴油

8、机柴油机NONOX X比排放特性比排放特性 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 柴油机的稳态排放特性柴油机的稳态排放特性 以下三以下三图分分别为该柴柴油机排气不透光度油机排气不透光度线性分度性分度N N、PTPT质量量浓度度和比排放特性。和比排放特性。第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 发动机的瞬态排放特性发动机的瞬态排放特性 发发动动机机的的转转矩矩和和角角速速度度随随时时间间迅迅速速变变化化的的工工况况，称称为为发发动机的瞬态工况。动机的瞬态工况。 汽汽车车的的冷冷态态及及热热态态起起动动、加加速速、行行驶驶时时负负载载突突然然增增加加的的工工况况，都都

9、是是典典型型的的瞬瞬态态工工况况，在在这这种种工工况况下下，其其转转速速和和负负荷荷不不断断的的变变化化，发发动动机机各各部部件件的的温温度度以以及及工工作作循循环环参参数数也也在在不不断断的的变变化化，此此时时发发动动机机的的排排放放与稳态工况有很大的不同。与稳态工况有很大的不同。 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的瞬态排放特性汽油机的瞬态排放特性 1.1.起动工况起动工况汽油机常温起动时汽油机常温起动时COCO、HCHC和和NONOX X随时间的变化随时间的变化汽油机热起动时汽油机热起动时COCO、HCHC和和NONOX X随时间的变化随时间的变化汽油机的瞬态排

10、放特性汽油机的瞬态排放特性 在在常常温温起起动动时时汽汽油油机机汽汽油油雾雾化化差差，混混合合气气质质量欠佳，各缸混合气分配不均匀。量欠佳，各缸混合气分配不均匀。 在在低低温温下下，浓浓混混合合气气、低低的的压压缩缩温温度度和和壁壁面面温温度度等等，都都使使得得燃燃烧烧不不完完全全，COCO和和HCHC的的排排放放浓浓度度增增加加，同同时时，混混合合气气过过浓浓及及气气体体温温度度低低、氧氧气气的的缺乏使得缺乏使得NONOX X排放浓度低，但呈上升趋势。排放浓度低，但呈上升趋势。 热热起起动动时时，混混合合气气浓浓COCO的的峰峰值值高高，HCHC排排放放低低， NONOX X在在热热起起动动

11、后后大大约约29s29s内内高高于于常常温温起起动。动。第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 第第3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的瞬态排放特性汽油机的瞬态排放特性 化化油油器器式式汽汽油油机机加加速速时时，COCO、HCHC和和NONOX X排排放放量量会会增加。增加。汽油喷射发动机由于不汽油喷射发动机由于不需特别的加浓混合气，需特别的加浓混合气，其排放与相应的各稳定其排放与相应的各稳定工况相似。工况相似。2.2.加减速工况加减速工况 （加速）（加速）第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的瞬态排放特性汽油机的瞬态排放特性

12、 化化油油器器式式汽汽油油机机减减速速时时，HCHC和和COCO浓浓度度都都会会增增加加，燃燃油经济性变差。油经济性变差。对于汽油喷射发动机而言，对于汽油喷射发动机而言，在减速时不再供油，进气在减速时不再供油，进气系统中液态油膜少，因此系统中液态油膜少，因此排放的排放的HCHC和和COCO很少。很少。2.2.加减速工况加减速工况 （减速）（减速）第第3 3章章 汽车发动机的排放特性汽车发动机的排放特性 汽油机的瞬态排放特性汽油机的瞬态排放特性 怠速时怠速时COCO和和HCHC排放浓度高而排放浓度高而NOxNOx排放浓度则排放浓度则较低。较低。3. 3. 怠速工况怠速工况第第3 3章章 汽车发动

13、机的排放特性汽车发动机的排放特性 柴油机的瞬态排放特性柴油机的瞬态排放特性 1.1.起动工况起动工况COCO、HCHC及微粒等有害物排放量比稳态的高。及微粒等有害物排放量比稳态的高。2.2.加减速等瞬态工况加减速等瞬态工况 在加速开始阶段排气烟在加速开始阶段排气烟度明显增加，以后才逐度明显增加，以后才逐渐减少。渐减少。作业作业: :n3.1 3.1 什么叫汽车的比排放量？什么叫汽车的比排放量？n3.2 3.2 比较汽油机的稳态排放特性图，分析比较汽油机的稳态排放特性图，分析COCO、HCHC以及以及NOXNOX各自的比排放量在小负荷、中负荷各自的比排放量在小负荷、中负荷及全负荷时的变化趋势。及

14、全负荷时的变化趋势。n3.3 3.3 为了降低汽油机的排放污染物，应尽量使为了降低汽油机的排放污染物，应尽量使发动机在中等负荷下运行。请根据汽油机的排发动机在中等负荷下运行。请根据汽油机的排放特性图分析其原因。放特性图分析其原因。作业：作业：n3.4 3.4 柴油机的柴油机的COCO排放量最少和最多分别排放量最少和最多分别出现在何种负荷时？出现在何种负荷时？ n3.5 3.5 比较汽油机在常温启动和热启动时比较汽油机在常温启动和热启动时候其候其COCO、HCHC以及以及NOXNOX排放的变化趋势。排放的变化趋势。n3.6 3.6 柴油机在启动时排放量较高，试从柴油机在启动时排放量较高，试从缸内燃烧状况出发分析其原因。缸内燃烧状况出发分析其原因。