当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第十一章 机动车污染控制 > 11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制 > 11-2-1
同学们好！通过第一部分的讲解
大家已经了解了机动车的增长特点
机动车防控面临的挑战和全球机动车排放控制的大致历程
下面，我们开始学习第二部分的内容，包括两小节
内燃机的工作原理和污染物的生成机制
这将为后续的排放控制技术的学习打下基础
首先，我们来学习内燃机的工作原理
顾名思义，内燃机的基本工作原理是
将液体或气体燃料与空气混合后，在汽缸内燃烧
使汽缸内产生高温高压的燃气
燃气膨胀推动活塞作功再通过曲柄连杆等机构将机械功输出
按照点火方式的不同
内燃机可以分为点燃式和压燃式两个大类
传统汽油发动机属于点燃式
而传统的柴油发动机则属于压燃式
按照冲程分类，则可以分为二冲程和四冲程
轻型摩托车多为二冲程
轿车和其他重型车则为四冲程发动机
以最典型的四冲程汽油发动机为例
下图给出了汽油发动机一个汽缸的纵剖面示意图
汽油机工作过程中，发动机推动活塞做上下往复运动
通过连杆、曲轴柄带动曲轴旋转，向外输出功率
当活塞位于最上端时，曲轴角θ为0度
这时活塞的位置称为上止点
活塞位于最下端时，曲轴角为180度
这时活塞的位置称为下止点
正上方是火花塞
在循环过程中电动系统适时向火花塞输送电脉冲
火花塞点火引燃混合气
发动机一个完整的工作循环也称为奥托循环
包括了四个冲程
这四个冲程包括了进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程
首先我介绍进气冲程：进气冲程开始时
活塞位于上止点，进气门打开，排气门关闭
如图所示，曲轴旋转带动活塞向下移动时
空气和汽油混合物通过进气门进入汽缸内
活塞到达下止点时，进气过程结束。接着进入压缩冲程
此时进气门和排气门都关闭，活塞上移
进入燃烧室的空气和汽油混合物被压缩
在接近上止点时，火花塞点火，缸内气体开始燃烧
这时候压缩过程结束
这儿引入一个重要的参数，压缩比ε
即汽缸总容积Va与燃烧室容积Vc的比值
油机的压缩比一般在8-10左右
第三个冲程是作功冲程
此时高压燃烧气体推动活塞快速下移，对外作功
最后一个是排气冲程，此时排气门打开
活塞上升，燃烧后的气体从汽缸中排出
排气冲程结束时，活塞位于上止点
接着开始下一个完全相同的循环
由于柴油粘度比汽油大，不容易蒸发
且其自燃温度比汽油低
因此四冲程柴油机在混合气形成和燃烧方式上
与汽油机有显著的不同
柴油机在进气过程中吸入的是纯空气
因此相比汽油机的汽油空气混合物
其压缩过程中的压缩比更高，一般可以达到16-20左右
压缩过程结束时，汽缸内的空气处于高温高压状态
大大超过柴油的自燃温度
此时经过高压喷油泵以雾状喷入柴油
迅速形成了可自行着火燃烧的可燃混合气
这也是柴油机被称为压燃发动机的原因
下图给出了柴油机的燃烧过程，可以分为着火落后期
速燃期、缓燃期和后燃期
着火落后期也称滞燃期
指喷油开始到压力急剧升高之前的这段时期
速燃期则指着火后压力急剧上升的时期
由于着火落后期内大量的可燃混合气同时着火燃烧
导致缸内温度和压力急剧升高
但是与汽油机相比，柴油扩散混合时间非常短
混合气浓度分布可能很不均匀
因此在过量空气系数较小的高温缺氧区域易产生碳烟颗粒物
而在过量空气系数较大的高温富氧区域易产生较高的氮氧化物
速燃期之后是缓燃期，此时低负荷工况时燃油喷射已经完成
但是对于高负荷时的喷射，仍在继续
后续喷入的燃油一边扩散一边着火燃烧
因此这一步也被称为扩散燃烧阶段
这一阶段会出现柴油机特有的“双峰”状燃烧放热曲线
如图所示。最后由于汽缸压力
开始急剧下降到燃料基本燃尽。这一阶段称为后燃期
这一小节内燃机的工作原理介绍到这儿，谢谢大家
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
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-9-1 概述--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
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-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
