汽車廢氣的生成及其影響因素、內燃機排放污染物的測定(三)

    柴油機排煙可分為自煙、藍煙和黑煙三種。不同的煙色形成的原因不同，有的研究認為起決定作用的是溫度；在250℃以下形成的煙通常是白色的；從250℃到著火溫度形成藍煙；黑煙只在著火後才出現。

1．白煙

    適合在低溫起動不久及怠速工況時發生。此時，氣缸中溫度較低，著火不好，未經燃燒的燃料和潤滑油呈液滴狀態，直徑在1.3μm左右，隨廢氣排出而形成白煙。當氣缸磨損加大，竄氣、竄油時，使白煙增多。

正常的發動機在暖車後，一般就不再形成白煙。改善起動性可減少白煙。

2．藍煙（青煙）

    通常在柴油機尚未完全預熱或低負荷運轉時發生。此時，燃燒室溫度較低，約600℃以下，燃燒著火性能不好，部分燃料和竄入燃燒室的潤滑油未能完全燃燒，其中大部分是已蒸發的油，再凝結而成微粒狀態，直徑比白煙小，在0.4μm以下，隨廢氣排出而成藍煙。這種煙的藍色是此種大小微粒由藍色光折射而成的。排出藍煙時，同時有燃燒不完全的中間產物（如甲醛等）排出，因而藍煙常常帶有刺激性臭味。

    減少藍煙方法：提高燃燒室和室內空氣溫度，減少室內空氣運動，以免燃料很快被吹散形成過稀混合氣，減少噴注貫穿力，以免燃料碰到冷的室壁等措施，都可減少藍煙。但是，上述措施大部分對減少黑煙的措施是矛盾的，因此在新機調試時，要妥善處理。

3．黑煙

    通常在柴油機大負荷時發生，例如當汽車加速，爬坡及超負荷時排氣就冒黑煙。在柴油機發展初期到高速強化地今天，柴油機黑煙的排出，仍然是一個限制功率的突出問題，而且黑煙帶有的臭味及煙霧給人以直接的不愉快的厭惡感。因此對黑煙的形成，各國早已作了大量的工作，但對其生成機理說法不一。一般認為，黑煙也是不完全燃燒的產物，是燃料的氫先燃燒完了的中間產物。當柴油機高負荷時，噴如燃燒室的燃料增多，由於柴油機混合氣形成不均勻，即使平均過量空氣系數α＞1，仍不可避免產生局部地區空氣不足，此時燃燒室溫度又較高，燃料在高溫缺氧情況下，由裂解過程釋出並經聚合過程形成碳煙。

    碳煙不是純碎的碳，而是一種聚合體，其主要成分隨柴油機負荷不同稍有改變，一般含C85%-95%，O₂4%-8%及少量的H₂和灰粉。也有人認為碳煙是石墨結晶，由直徑0.05μm左右微粒附聚成0.1-10μm的多孔性碳粒構成。

    柴油機中燃料的高溫裂解反應是不可避免的，特別在空間混合燃燒的柴油機中，高溫的氣體包圍著液態的油滴，造成了進行裂解反應最有利的條件。對燃燒過程的高速攝影已證實，在燃燒初期上止點附近（燃料著火後5°-10°CA）都會出現大量黑煙。但是在一般情況下，含碳燃氣與空氣混合時又在燃燒過程後期完全燃燒，而使排氣無煙。如果氣缸中空氣不足，混合不佳或由於燃氣膨脹而使氣缸內局部溫度下降到碳反應溫度（約1000°C）以下，則碳不能進一步燃燒而保持其固體狀態排出氣缸外。因此研究指出：廢氣中是否出現碳煙，取決於膨脹期間溫度過分下降以前燃料是否能足夠快地與空氣混合和燃燒。TOP

內燃機排放污染物的測定

    為了控制汽車排氣污染物對生態環境的危害，世界各國政府相繼制定了汽車排氣污染物的限制標准。我國汽車綜合性能檢測占根據中華人民共和國國家標准GB14761.5—1993《汽油車怠速污染物排放標准》，GB14761.6—1993《柴油車自由加速煙度排放標准》來檢測汽車的排放污染物。

    這些標准適用於裝有汽油發動機或柴油發動機、最大總質量大於400kg、最大設計車速大於或等於50km/h的汽車，標准中所涉及的術語解釋如下：

    最大總質量：指汽車制造廠規定的技術上允許的最大總質量；

    輕型汽車：指最大總質量小於或等於3500kg的汽車；

    重型汽車：指最大總質量大於3500kg的汽車；

    定型汽車（或發動機）：指其發動機及燃油系統為新引進，新設計的汽車樣車（或發動機樣機）；

    新生產汽車：指制造廠合格入庫或出廠的汽車（或發動機）；

    在用汽車：指上牌照以後的汽車；

    排放標准值分別見表1、表2。

表1 汽油車怠速污染物排放標准值

項目

CO(%)

HC(×10^-6)

四沖程

二沖程

車型

車別

輕型車

重型車

輕型車

重型車

輕型車

重型車

1995年7月1日以前的定型汽車

3.5

4.0

900

1200

6500

7000

1995年7月1日以前新生產汽車

4.0

4.5

1000

1500

7000

7800

1995年7月1日以前生產的在用汽車

4.5

5.0

1200

2000

8000

9000

1995年7月1日起的定型車

3.0

3.5

600

900

6000

6500

1995年7月1日起的新生產汽車

3.5

4.0

700

1000

6500

7000

1995年7月1日起生產的在用汽車

4.5

4.5

900

1200

7500

8000