发布于 05-12 23:24:44
汽车的尾气成分
空气中氮气（N2）约占78%，氧气（O2）约占21%，余下的1%由其它各种气体构成。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，大气中含氮气以及燃烧室中的条件不理想等因素，燃烧时附带产生了很多其他成分，其中包括有害排放物。
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，在未经三元催化器处理的情况下，汽油发动机的尾气成分如下。
备注：受到发动机工况和环境条件影响，实际的排气成分可能会有偏差。
汽油发动机尾气的主要成分是氮气，二氧化碳以及水蒸气，这些都是无毒物质。
①、氮气来自空气，这是一种惰性气体，在燃烧室内基本不参与化学反应，大部分仍以纯氮气的形式随尾气排出，约占尾气排放的71%。。
②、燃烧时汽油中的碳与氧结合生成二氧化碳，约占总排放量的14%，二氧化碳会引发温室效应，影响全球气候变化，因此要减少二氧化碳的排放。
由于二氧化碳是完全燃烧的产物，所以只能通过降低燃油消耗减少排放。
③、燃烧时汽油中的氢与氧结合生成水蒸气，水蒸气遇冷时大部分会凝结，于是寒冷的天气就能看见从排气管排出水雾，水蒸气约占尾气排放的13%。
尾气中的有害物质约占1%的体积分数，主要成分是一氧化碳（CO）,氮氧化合物（NOx），碳氢化合物（HC）以及微粒。
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
