发动机原理中碳氢化合物生成机理解析

汽车排放到大气中的HC，约60%是经排气管排出，20%经曲轴箱窜气排出，20%由燃油系统的蒸发排出。

1.汽油机未燃HC的生成机理

汽油机燃烧室中HC的生成主要有以下几条途径：

（1）多种原因造成的不完全燃烧；

（2）燃烧室壁面的淬熄效应；

（3）燃烧过程中的狭隙效应；

（4）燃烧室壁面润滑油膜和多孔性积炭的吸附和解吸作用。

1）不完全燃烧

在以预均匀混合气进行燃烧的汽油机中，HC与CO一样，也是一种不完全燃烧的产物。大量试验表明，碳氢燃料的氧化根据其温度、压力、混合比、燃料种类及分子结构的不同而有着不同的特点。各种烃燃料的燃烧实质是烃的一系列氧化反应，这一系列的氧化反应有随着温度而拓宽的一个浓限和稀限，混合气过浓或过稀以及温度过低将可能导致燃烧不完全或失火。

2）壁面淬熄效应

发动机的燃烧室表面受冷却介质的冷却，温度比火焰低得多。壁面对火焰的迅速冷却称为冷激效应。(www.xing528.com)

冷激效应使火焰中产生的活性自由基复合，燃烧反应链中断，使反应变缓或停止。火焰不能传播到燃烧室壁表面，在表面留下一薄层未燃烧或不完全燃烧的可燃混合气，称为淬熄层。

冷起动、暖机和怠速工况时，壁温较低，淬熄层较厚，已燃气体温度较低及混合气较浓使后期氧化作用减弱，HC排放增加（在此类工况下，壁面火焰淬熄是造成未燃HC的主要原因）。

3）狭隙效应

燃烧室中存在的狭窄缝隙，当缸内压力升高（压缩、燃烧过程）时，会将一部分未燃可燃混合气挤进缝隙中去，由于缝隙很窄，面容比大，因此混合气流入缝隙中会很快被壁面冷却；当火焰前锋面到达各缝隙时，火焰或者钻入缝隙全部烧掉混合气，或者烧掉一部分，或者在入口处淬熄。

一般情况下，火焰无法使缝隙中存在的燃油（也包括润滑油）全部燃烧完全。若发生淬熄，则部分已燃气体也会被挤入缝隙；当压力降低（膨胀、排气过程）时，若缝隙中的压力高于气缸内（上止点后15°～20°）压力，则陷入缝隙中的气体会流回气缸。但此时气缸内温度已经下降，氧的浓度很低，流回缸内的大部分可燃气都不能被氧化，是以未燃HC的形式排出气缸。

4）燃烧室中沉积物的影响

发动机运行一段时间后，会在燃烧室壁面，活塞顶，进、排气门上形成沉积物，积炭和沉积物对燃料及燃烧系统的危害主要有：燃烧室积炭形成局部热点而导致爆震，损失动力；气门积炭导致关闭不严，损失气缸压力，使燃油不能充分燃烧；对于电喷发动机来讲，除喷油嘴积炭造成雾化不良外，影响更多的是各种传感器。

2.柴油机未燃HC的生成机理

柴油机在接近压缩终了时才喷射燃油，燃油、空气混合分布不均匀。柴油机的燃料以高压喷入燃烧室后，直接在缸内形成可燃混合气并很快燃烧，燃料在气缸内停留的时间较短，因此缝隙容积内和气缸壁附近多为新鲜空气。换言之，缝隙容积和激冷层对柴油机未燃HC排放的影响相对汽油机来说小得多。这是柴油机未燃HC排放浓度一般比汽油机低得多的主要原因。燃料在空气中不能燃烧或不能完全燃烧，主要是因为：温度或压力过低；混合气浓度过浓或过稀；超出了富燃极限或稀燃极限。局部温度和瞬时温度过低，此外，局部浓度和瞬时浓度过浓和过稀等都是产生未燃HC的原因。