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汽油机排放污染及其解决方案

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:HC的走向则是两头高、中间低,与燃油消耗率的变化趋势基本一致。但当混合气过稀时,燃烧因不能稳定运行而造成失火,致使HC及油耗又重新回升。从图3.34中的虚线看出,为了兼顾降低排放与节能,最有效的措施是组织好汽油机在较大A/F下的稀薄燃烧。图3.36不同点火提前角的示功图三、吸入废气量的影响为了抑制燃烧的最高温度,将一部分排气回送至燃烧室将有利于抑制NO的生成。表3.3不同工况下的排气成分

汽油机排放污染及其解决方案

影响汽油机有害排放物生成的因素很多,其中与发动机运转有关的主要因素如下所述。

一、混合气成分的影响

汽油机是一种预混燃烧,它靠电火花进行外源点火,火核形成以后,以火焰传播为特征,其可燃混合气浓度范围比较窄,而且在一些工况下(如怠速、满负荷等)经常为浓混合气,因而混合气成分是影响排放的最主要的因素。

如图3.34所示,由于CO是一种在缺氧条件下的不完全燃烧产物,随着空燃比A/F增加,CO浓度逐渐下降,在大于理论A/F以后,CO浓度已经变得很低。

图3.34 汽油机有害排放物浓度与A/F的关系

同时看到,NOx浓度两头低、中间高,NO浓度峰值出现在理论A/F靠稀的一侧,反映出高的NO生成率必须兼具高温、富氧两个条件,缺一不可。

HC的走向则是两头高、中间低,与燃油消耗率的变化趋势基本一致。当浓混合气逐渐变稀时,在缝隙容积与激冷层中的混合气燃料比例减少,因此HC量减少。在最佳燃烧的A/F范围内,HC及油耗均为最低。但当混合气过稀时,燃烧因不能稳定运行而造成失火,致使HC及油耗又重新回升。

从图3.34中的虚线看出,为了兼顾降低排放(减少CO、HC、NO)与节能(减少油耗),最有效的措施是组织好汽油机在较大A/F(例如A/F>20)下的稀薄燃烧。虽然组织稀薄燃烧还有些特定的困难,但这是当代汽油机燃烧组织的重要方向。

二、点火正时的影响

虽减少点火提前角对降低NO及HC均有利(图3.35),但以牺牲动力性为代价。(www.xing528.com)

图3.35 点火提前角与NO的关系

从示功图(图3.36)上看出,减小点火提前角不但降低燃烧最高温度、减少燃烧反应滞留时间,对降低NO十分有利,而且由于点火推迟,膨胀时的温度及排气温度均上升,这对降低HC也很有利。

图3.36 不同点火提前角的示功图

三、吸入废气量的影响

为了抑制燃烧的最高温度,将一部分排气回送至燃烧室将有利于抑制NO的生成。如图3.37所示,随着吸入废气量的增大,NO浓度逐渐下降,但燃烧的有效性降低、动力性变差。

图3.37 吸入废气量对NO生成及动力性的影响

四、工况的影响

如表3.3所示,对于不同的运行工况,各种有害排放物的差异很大。例如,怠速与减速工况是HC生成的主要工况。在怠速工况下,燃烧环境温度比较低,缸内残余废气量比较大,混合气比较浓,致使燃烧恶化,HC排放浓度增加;在减速工况下,很高的进气管真空度使进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发,这是HC增加的重要原因。

表3.3 不同工况下的排气成分

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