在内燃机的排气中含有数量不大但非常有害的排放物。它们是:一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氧化氮NOx等。这些不完全燃烧的产物排入大气,污染环境而且有害于人体健康,从而造成社会公害。
一氧化碳的生成主要受过量空气系数α影响。在浓混合气(α<1)燃烧时,由于氧气不足形成一氧化碳。在汽油机的废气中,一氧化碳的浓度可达容积的6%,在柴油机中氧气永远是过剩(α>1)的,一氧化碳的0.2~0.3%。
碳氢化合物的生成与燃烧的缓慢甚至停止有密切的关系。当发动机在惰转和减速时,就有大量的碳氢化合物生成。
排气中氧化氮的成份主要取决于火焰的温度和火焰的前峰中是否富氧以及高温持续时间的长短。如果能降低燃烧温度,减少火焰前峰的浓度以及缩短高温的持续时间,均可减少排气中氧化氮的含量。
有害物碳氢化合物、一氧化碳和氧化氮的浓度可以用专门的仪器来测量。当发动机在不同的工况下工作时,有害物的浓度变化很大的,如下表所示:
发动机机型 | HC(ppm) | CO(%) | NOx(ppm) | 碳烟(g/m3) |
汽 油 机 | 100~3500 | 0.2~6 | 400~4500 | 0.05 |
直喷式柴油机 | 50~1000 | 0.05~0.3 | 200~2000 | 0.1~0.3 |
分开式燃烧室 | 50~300 | 0.03~0.05 | 200~1000 | 0.1~0.15 |
由上表可见,汽油机的有害排放物比柴油机严重。有害排放物污染空气的问题,在工业发达的国家中,特别是大城市已成为严重的公害问题。
在美国根据车辆往返循环用仪表不断地测量每一种有害排放物(碳氢化合物、一氧化碳、氧化氮)的浓度,然后计算它们的排放量,以每公里多少克(g/km)来表示。欧洲标准如下表所示:
排放标准 | 执行年份 | NOx(g/kw•h) | PT(g/kw•h) |
欧Ⅰ | 1992 | 9 | 0.4/0.61 |
欧Ⅱ | 1996 | 7 | 0.15 |
欧Ⅲ | 2000 | 5 | 0.1 |
欧Ⅳ | 2005 | 3.5 | 0.02 |
欧Ⅴ | 2008 | 2 | 0.02 |
苏联采用欧洲循环试验法来确定一个试验内碳氢化合物、一氧化碳、氧化氮,以克(g)来表示。
我国已制定出汽车内燃机的排放标准如下表所示。
我国现有汽车排放标准:
汽油机怠速时CO和HC排放浓度限值(GB 3842-83)
项目 | 类别 | 限值 |
CO | 新生产车 | ≤5%,进口车≤4.5% |
在 用 车 | ≤6% | |
HC | 新生产车 | ≤2500ppm,进口车为1000ppm |
汽车柴油机全负荷烟度排放标准(GB3844-87)
项目 | 类别 | 限值(波许单位) |
烟度 | 新型柴油机 | RB 4.0 |
进口汽车柴油机 | ||
现生产柴油机 | RB 4.5 |