《汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的生成机制（3300字）》

汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的生成机制目录TOC\o"1-2"\h\u9924汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的生成机制 1197591.1一氧化碳的生成机制 1192101.1.1发动机怠速的影响 121301.1.2发动机负荷的影响 2198061.1.3发动机点火时刻的影响 2254081.2碳氢化合物的生成机制 280551.2.1发动机空燃比的影响 3108601.2.2发动机负荷的影响 3243661.2.3发动机转速的影响 4170791.2.4发动机排气背压的影响 4191071.3氮氧化合物的生成机制 4131751.3.1发动机空燃比的影响 4283251.3.2发动机点火时刻的影响 4137711.1.3发动机转速的影响 5105541.1.4发动机负荷的影响 51.1一氧化碳的生成机制在汽油燃烧过程中，随着空燃比的增加，一氧化碳排放量逐渐减少。这主要是由于供氧量的增加，使汽油燃烧产生的一氧化碳迅速氧化成二氧化碳。实验表明，空燃比每增加1%，一氧化碳排放量减少3%。因此，空气与燃料的混合比是影响一氧化碳形成的主要因素。当氧含量足够时，理论上当空燃比控制在14.7:1或过高时，不应产生一氧化碳。然而，在现实生活中，由于存在局部稠密的混合气，汽油燃烧产物中的二氧化碳和水在高温下分解，会导致汽油车正常工作时产生少量一氧化碳，这也是汽油车尾气中一氧化碳的主要来源。影响一氧化碳形成的主要因素有三个：1.1.1发动机怠速的影响同一辆汽油车的怠速直接影响其废气中一氧化碳的含量。怠速越高，一氧化碳排放越少。主要原因是随着怠速的增加，发动机进气管的进气节气门减小，进气量增大，汽油机在怠速时的空燃比增大，汽油燃烧充分，一氧化碳排放量降低。然而，发动机空转速度的提高还受到其他因素的制约，因此在保证发动机合理油耗和平稳运转的前提下，增加车辆怠速转速，能有效减少一氧化碳产生量。1.1.2发动机负荷的影响发动机负荷对一氧化碳排放的影响包括两个方面：一是一氧化碳浓度；二是一氧化碳排放。在发动机负荷从小到大的过程中，发动机进气歧管的进气压力将由小逐渐增大。在此过程中，汽油机混合气的空燃比也经历了由浓到稀再到浓的变化。这主要是由于发动机在小负荷和大负荷下提供的浓混合气，以及在中等负荷下提供的稀混合气。因此，发动机在大、小负荷时一氧化碳排放浓度较高，在中负荷时一氧化碳排放浓度较低。如上所述，发动机在装载时的一氧化碳浓度较低，但随着装载量的增加和发动机最后一段时间内一氧化碳的总排放量随着装载量的逐步增加而增加。1.1.3发动机点火时刻的影响发动机点火时间影响混合气燃烧的最终产物。研究表明，适当推迟发动机点火时间可以减少一氧化碳的排放，但效果不明显。尤其是点火时间延迟的大小不容易发现，点火时间延迟容易增加车辆油耗。同时，如果延迟时间控制不当，将会适得其反。点火时间过迟会增加汽车的一氧化碳排放量，这是由于点火时间太迟，混合气燃烧不足造成的。可以看出，延迟点火提前角并不是减少一氧化碳排放的最佳选择。除上述三个主要因素外，一氧化碳产生的影响还包括进气温度、大气压力、进气真空度等因素。为了控制一氧化碳排放，应综合考虑发动机的性能。当利益与一氧化碳排放控制发生冲突时，应选择利益最大的一方。1.2碳氢化合物的生成机制汽油车排放的碳氢化合物主要来源于未完全燃烧或燃烧的汽油蒸气，部分来源于机油的不正常燃烧。因此，废气中的碳氢化合物成分是复杂的。与一氧化碳一样，它们是不完全燃烧的产物，但区别在于当空燃比较大时一氧化碳的含量能量。虽然足够低，但碳氢化合物含量仍然很高，这主要是由于发动机内缸壁存在冷表面和冷间隙以及火焰传播不完全所致。气缸壁冷表面是指发动机正常燃烧到2000摄氏度时的温度，气缸壁的温度约为300摄氏度。这种温差使气缸壁处于冷表面状态。热火焰接触到气缸壁时会迅速冷却，形成火焰无法到达气缸壁约0.2mm处的空间。冷间隙是指燃烧室中小于1mm的间隙，火焰无法到达。在狭窄的缝隙里。在这些地方，积聚了大量不可燃可燃可燃混合物。在发动机的工作过程中，这些未燃烧的可燃混合物随着发动机的排气排放，导致碳氢化合物排放量增加。1.2.1发动机空燃比的影响从碳氢化合物的来源可以看出，发动机的空燃比对碳氢化合物含量有很大的影响。碳氢化合物是供氧不足和汽油燃烧的产物。随着空燃比的增加，碳氢化合物的排放呈下降趋势，直至空燃比为18:1，然后碳氢化合物含量随空燃比的增加而增加。其主要原因是当空燃比小于18:1时，随着空燃比的增大，可燃混合气变薄，冷表面汽油含量和发动机内缸壁冷间隙减小，气缸内氧含量增加，循环中空气中氧含量增加。发动机内缸壁排气温度的升高，加速碳氢化合物氧化为二氧化碳。这些原因可以降低碳氢化合物的排放量，当空燃比达到18:1时，随着空燃比的不断增大，可燃混合气变得稀薄，可燃混合气过薄容易导致火焰传播不完全甚至起火，同时也降低了排气温度，使碳氢化合物的排放量空燃比过大时会增大。1.2.2发动机负荷的影响随着发动机负荷的增加，碳氢化合物排放量降低。当进气管的进气压力在低负荷下较低时，发动机提供较浓的可燃混合气。此时，由于冷表面汽油含量高，气缸壁冷间隙大，碳氢化合物排放量较高。当压力很低时，由于火焰传播不完全，碳氢化合物排放会明显增加。普通汽油车节气门开度的瞬时减小会使混合气变稠，同时也会导致碳氢化合物排放量的瞬时增加。相反，当发动机在中等负荷时进气压力较高时，可燃混合气变稀，碳氢化合物排放量大大降低。当发动机处于重负荷或甚至满负荷时，即使提供了稠密的可燃混合气，碳氢化合物排放量也不会增加。这主要是由于发动机的排气温度较高，提高了排放过程中碳氢化合物的氧化性，减少了碳氢化合物的排放。1.2.3发动机转速的影响随着发动机转速的增加，碳氢化合物排放量明显下降。转速主要影响燃烧室内可燃混合气的扰动和涡流。转速越高，扰动和涡流越明显。强扰动和涡流可以使混合气更加均匀，改善燃烧，降低冷表面汽油含量和气缸壁冷间隙，加速废气中碳氢化合物的氧化。1.2.4发动机排气背压的影响发动机排气背压是指发动机排气管后面的压力。较低的排气背压可增加燃烧室内的废气存量，稀释可燃混合气，减少碳氢化合物排放。然而，这种方法需要得到很好的控制。在保证发动机燃烧过程不恶化的前提下，只有在新的可燃混合气被适量的残余废气稀释后，碳氢化合物排放才会减少。否则，过量的残余废气和新的可燃混合物的过度稀释将导致不完全燃烧，并进一步增加碳氢化合物的排放。排气背压过大会导致发动机经济性下降，功率下降，排放增加。碳氢化合物的来源反映了产生碳氢化合物过程中原因的复杂性。综合考虑上述因素是必要的。首先，应考虑发动机正常运转的需要。因此，本文不采用延迟发动机点火时间的方法来减少碳氢化合物的产生，这不仅会影响汽车的动力和燃油经济性，而且会导致其他有害气体增多。1.3氮氧化合物的生成机制1.1.1发动机空燃比的影响从空燃比与氮化物形成的关系可以看出，在空燃比由低变高的过程中，氮化物的排放速率经历了由低到高再到低的过程。这主要是由于当空燃比低、混合气强时，氧含量较低，燃烧温度较低。当空燃比较高时，虽然氧含量增加、富集，但燃烧温度降低。显然，这两种条件不利于氮化物的形成。然而，当空燃比接近理论空燃比时，燃烧温度较高，氧含量充足，此时氮氧化物的产量大大增加。1.1.2发动机点火时刻的影响结合空燃比的影响，合理推迟点火时间，控制空燃比较低或较高。需要提醒的是，这两个方面的调整首先要考虑到发动机的正常运转，不能降低发动机的经济性、稳定性等方面的性能。1.1.3发动机转速的影响应结合空燃比考虑发动机转速对氮氧化物形成的影响。实验表明，空燃比越高，混合气越稀薄，燃烧速度越快，燃烧速度越慢，速度越高，火焰越向温度膨胀区移动，从而降低了燃烧温度，减少了氮氧化物的排放。反之，空燃比越小，混合气的速度越快，氮氧化物的排放量越高。这是因为当混合物被浓缩时，燃烧速度加快，速度加快，从而加剧火焰传播，减少热损失，并提高燃烧温度，从而增加氮氧化物的产生。1.1.4发动机负荷的影响当发动机在低负荷下运行时，工作温