摩托车排放物形成机理

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分析排气有害物质的形成机理，其目的在于为排气有害成分的控制确立相应的治理措施。但是碳氢燃料燃烧反应十分复杂，有害成分的形成机理也是十分复杂。一般认为： 1．一氧化碳的形成机动车发动机的主要燃料是汽油和柴油，它是各种碳氢化合物的混合物，当燃料完全燃烧的时候产物为二氧化碳和水；当空气量不足的时候，则有一部分燃料不能完全燃烧，其产物是一氧化碳，故CO是不完全燃烧的产物，CO的排出量基本上受空燃比支配。当处于理论混合比浓度的范围内时随着空燃比的下降，CO的浓度呈线性增加；当过量空气系数大于1时在理论上不产生CO；但实际上由于混合气的混合及分配不均匀，因此在排气中还会有少量的CO。即使混合气混合得很好，也会由于燃烧后的温度很高，使已经形成的CO2分解成CO和O2，所以排气中总会有CO的存在。 2 .碳氢化合物的形成 排气中HC的形成原因比CO复杂的多，形成机理也比较复杂，但HC仍是燃料不完全燃烧的产物。例如为提高发动机的功率，常使发机在偏浓工作方式；在低负荷时由于汽缸内的残余废气较多，为了使燃烧速度 不过低，也采用偏浓方式。此外，混合气过浓，过稀，燃料物化的程度不良或混入的废气过多，也会因灭火或半灭火状态而使未燃烧部分的燃料变成HC排出。发动机都是通过火焰传播把混合气燃烧掉。但紧靠缸壁的那层气体由于低温缸壁的冷却作用，火焰传播不到，从而使这些混合气的HC随废气由排气管排出。从化学反应方面分析，燃料的氧化燃烧过程也是很复杂的，不是直接生成CO2和H2O ，而是经过一系列的化学反应才能得到的 。在反应的不同阶段，存在不同的中间产物，这些中间产物若进一步氧化不适宜，就可能成为部分氧化产物而使HC的排量增加。机动车排出的 HC还有一部分来自曲轴箱窜气和燃料的蒸发。曲轴窜出的气体大部分是未燃烧的气体，其中含有HC，燃料蒸发所形成的HC是由于燃料饱和蒸汽的扩散，且温度越高蒸发损失越多，HC的浓度亦增加。 3.碳氧化合物的形成 碳氧化合物是指NO，NO2、N2O4等的总称。其中对环境危害性最大的是NO和NO2。通常提到的碳氧化合物污染就是指NO和NO2污染。在发动机中，NO的占绝大多数，而NO2的含量教少，N2O4的其他的氮氧化合物的含量更低。此后，NO在大气中又被氧化成NO2。⑴NO的生成：NO可以由空气中氮生成，也可以由燃料中含氮成分生成。对于发动机，其使用的燃料中一般含氮量不足0.02%，因此排气中的NO主要是由空气中所含的氮在高温下氧化而成的。其氧化过程如下：N2+O=NO+N；N+O2=NO+O；上述反应中的氧原子是氧气在高温分解时所产生的，氧原子的存在诱导了NO生成的连锁反应。由于在整个反应过程中第一反应式起决定作用，故氧原子的浓度及反应温度对NO的生成最为重要。NO的生成量还与反应时间有关。如果燃烧在高温和富氧条件下停留时间长，NO的生成量必然增加。因此，富氧、高温和氧氮在高温停留时间长，是发动机燃烧过程中NO生成的三要素。随着膨胀行程汽缸内温度的下降，NO生成率也迅速下降。但因逆向反应速率很低，NO不能很快达到相应的平衡程度，因此其排放浓度大大高于平衡浓度。⑵NO2和N2O4的生成：NO2和N2O4都不是在汽缸内产生的。当废气排入大气后，温度下降， NO就缓慢氧化成NO2，其反应方程式为：2NO+O2=NO2；反应时间为2~3H，NO2的数量取决与燃烧产物和外界空气间的扩散条件。当温度更低时就会聚合成N2O4，其反应方程式为：NO2+NO2=N2O4。 4．光化学烟雾的形成： 大气中的HC和NOX在阳光紫外线的作用下，经过光化学反应产生光化学烟雾。光化学反应是一极其复杂的过程。下面简单说明：⑴NO和HC是反应的起因物质。这些反应是同时发生的，在许多情况下，一种反应的产物又参加另一种反应，有时这些反应又产生某些原始反应物，造成链反应。⑵整个反应由2NO+O2=2NO2开始，反应生成的NO2在阳光紫外线的作用下分解出活性强的原子氧，然后进行化学反应：O+O2=O3（臭氧），如果没有阳光的作用，反应2NO+O2=2NO2进行的很慢；与此相反，在阳光的作用下NO和大气中的氧能够迅速的形成NO2，然后吸收光能，又生成氧原子和臭氧，从而大气中臭氧的浓度迅速增加。因此阳光是反应进行的关键因素。⑶HC对烟雾的产生影响极大。在光化学反应中，只有HC的参加才能维持较高浓度的O3。⑷NO2具有促使反应生成和终止反应生成的双重性，它在反应中吸收阳光生成活性极强的原子氧使下列的一系列反应得以发生；而在后期的反应中则与氧烷基根反应，形成稳定的烷基硝酸盐，使反应终止。

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摩托车排放物形成机理主要与其发动机内部燃烧过程密切相关。在燃烧过程中，燃料未能完全燃烧时会产生一氧化碳、碳氢化合物等污染物。另外，高温高压环境下的氮气和氧气化学反应会形成氮氧化物。这些排放物在发动机未充分混合和燃烧的情况下被排出，形成了最终的排放物。为了减少排放物，现代摩托车都配备有尾气处理装置，如催化转化器等，以优化燃烧过程并减少有害排放物的产生。同时，合理的驾驶习惯以及定期维护和检查也是减少排放物的关键。