大家好,小太来为大家解答以上问题。汽车尾气的主要成分是什么,汽车是怎么生成的很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
汽车的尾气成分
空气中,氮气(N2)约占78%,氧气(O2)约占21%,剩下的1%由其他气体组成。汽油可以理解为碳氢化合物。
汽油在理想条件下完全燃烧仅生成水蒸气和二氧化碳。
由于空燃比、大气中的氮气和燃烧室中不令人满意的条件,燃烧会产生许多其他成分,包括有害排放物。
发动机预热到正常工作温度,供给理论空燃比的可燃混合气。不经过三效催化剂的处理,汽油机的尾气成分如下。
注意:由于发动机工作条件和环境条件的影响,实际的排气成分可能会有偏差。
汽油尾气的主要成分是氮气、二氧化碳和水蒸气,都是无毒物质。
氮气来自空气,空气是一种惰性气体。基本不参与燃烧室内的化学反应,大部分仍以纯氮气的形式随尾气排放,约占尾气排放量的71%。
燃烧时,汽油中的碳和氧结合生成二氧化碳,约占总排放量的14%。二氧化碳会造成温室效应,影响全球气候变化,因此有必要减少二氧化碳的排放。
因为二氧化碳是完全燃烧的产物,所以只能通过降低油耗来减少排放。
燃烧时,汽油中的氢和氧结合生成水蒸气,大部分水蒸气遇冷会凝结,所以在寒冷的天气里可以看到排气管排出的水雾,水蒸气约占废气的13%。
尾气有害气体生成机理
①、一氧化碳(CO)
一氧化碳(CO)是由于浓混合气因缺乏空气无法完全燃烧造成的。
但是稀混合气燃烧时也会产生一氧化碳,这是因为燃烧室中的汽油和空气混合的不均匀,局部混合气过浓导致的燃烧不完全。
一氧化碳是无色无味气体,它能破坏血液吸收氧的功能,使人窒息而死。因此发动机不允许在全封闭的空间内运行,除非配有良好的排气抽风系统。
②、氮氧化合物(NOx)
氮氧化合物是空气在燃烧室高温,高压的条件下,由氧和氮反应形成的,不是来自燃料。
氮氧化合物中大部分是一氧化氮N0,少部分是二氧化氮NO2。燃烧后的废气温度越高,燃烧后残留的氧气浓度越大以及高温持续的时间越长,一氧化氮的生成量就越多。
无色无味的一氧化氮在大气中会逐渐转化成二氧化氮,纯二氧化氮是一种红棕色,带有刺激性气味的有毒气体,吸入人体后会刺激鼻子和喉咙。二氧化氮还会导致光化学烟雾和酸雨。
③、碳氢化合物(HC)
碳氢化合物是未燃烧的汽油,主要来自缸壁激冷作用。
当燃烧着的火焰传播到气缸壁附近时,由于气缸壁的温度较低,产生激冷作用,火焰熄灭,未点燃的那层混合气称为激冷层。
另外活塞顶部第一道环的间隙,火花塞陶瓷电极缝隙以及气门口缝隙,火焰传不过去,上述激冷层和气隙中没有燃烧的汽油会排放到尾气中。
人长时间与碳氢化合物接触会致癌。
④、微粒
汽车排气中的固体以微粒形式存在,源于不完全燃烧。
微粒主要是不同尺寸和表面积的碳微粒(碳烟),碳烟是局部非常浓的混合气燃烧时形成的,汽油机一般在冷起动和暖机期间产生碳烟排放,其它工况的排放量非常少。
空燃比对尾气中
有害气体成分的影响
空燃比决定了尾气中有害成分的含量,关系如下图。
备注:上图的数据发生在未经三元催化器处理的情况下。
①、一氧化碳
当空燃比小于14.7时,排气中的CO浓度急剧上升,反之,空燃比从16起则趋于稳定,并且数值很低。说明要减小CO的排放,必须采用稀混合气。
②、氮氧化合物
空燃比在16左右时,NOx的排放量最高,空燃比再小些或这再大些,NOx的排放量均会迅速减小。
当混合气很浓时,由于燃烧峰值温度和可利用的氧的浓度都很低,使NOx的生成量也较低。
当混合气很稀时,由于燃烧温度和速度降低,抵消了氧浓度增加这个有利因素,NOx的排放量下降。
备注:NOx的单位是ppm,即百万分之一。
③、碳氢化合物
空燃比在17以内时,随着空燃比加大,HC排放量下降。
空燃比超过17以后,继续加大空燃比,由于混合气太稀,火焰已无法完全传播,甚至失火,使HC的排放浓度迅速增加。
备注:HC的单位也是ppm。
文 / 老贺
本文到此结束,希望对大家有所帮助。