汽油機(jī)排氣污染物的影響因素分析

1、167第三節(jié)汽油機(jī)排氣污染物的影響因素分析一、汽油機(jī)的運轉(zhuǎn)工況及其對污染物排放的影響汽油機(jī)的運行條件有瞬態(tài)（過渡）運行和穩(wěn)態(tài)運行。本節(jié)在分析排氣污染物的影響因素時，若無特別說明，則均指穩(wěn)態(tài)運行條件。瞬態(tài)運行工況主要有啟動、加速、減速等。發(fā)動機(jī)低溫啟動時由于轉(zhuǎn)速及溫度低空氣流速低汽油霧化差，各缸分配均勻性差，還有混合氣通常較濃等，這些都使發(fā)動機(jī)的燃燒不良：發(fā)動機(jī)燃燒過程產(chǎn)生高濃度的C0及HC，加上排氣溫度低三效催化器尚未達(dá)到啟燃溫度，因此

2、排氣中的污染物濃度高。為了保證汽車的良好加速性化油器式汽油機(jī)在加速工況時，通常由加速泵增加進(jìn)人缸內(nèi)的燃油量，即供給較濃的混合氣使發(fā)動機(jī)的燃燒不完全，導(dǎo)致排氣中的C0及HC濃度增大對電控汽油機(jī)而言，由于節(jié)氣門突然增大，噴人缸內(nèi)的燃油量突然增多而此時缸內(nèi)溫度還較低因此霧化不良，也會導(dǎo)致排氣中的C0及HC增加。在汽車減速時，發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度的突然減小，進(jìn)氣管內(nèi)的真空度增大附著在進(jìn)氣道壁面上的燃油油膜會迅速蒸發(fā)，使進(jìn)人氣缸的混合氣變濃對化油器式

3、汽油機(jī)而言，由于從化油器的主量孔中流出燃油的慣性作用燃油流入進(jìn)氣管的停止時間滯后于節(jié)氣門關(guān)閉時間，這將使進(jìn)氣管中混合氣變濃，較濃的混合氣使缸內(nèi)的燃燒惡化最終導(dǎo)致排氣中的C0及HC濃度增大，燃油經(jīng)濟(jì)性變差。汽車等速行駛時，發(fā)動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運行工況，對采用三效催化器和氧傳感器閉環(huán)反饋控制的汽油機(jī)而言，工作在理論空燃比附近發(fā)動機(jī)燃燒狀態(tài)良好三效催化器轉(zhuǎn)化效率最高，因而，這種工況下污染物排放少。二、混合氣制備質(zhì)量的影響缸內(nèi)汽油和空氣混合氣制備質(zhì)量

4、對汽油機(jī)燃燒有重要影響。采用三效催化器和氧傳感器閉環(huán)反饋控制的汽油機(jī)通常工作在理論空燃比如果汽油和空氣均勻混合，則所有混合氣可快速燃燒CO和HC的生成量減少，NO生成增加3如果出現(xiàn)局部過濃或過稀，則由火焰?zhèn)鞑ニ俣葧兟?，使后期燃燒的燃油氧化不完?CO和HC的生成量增加。對于采用均質(zhì)燃燒的汽油機(jī)而言汽油和空氣混合制備質(zhì)量可用可燃混合氣中空燃比分布的均勻性衡量。常見的保證汽油和空氣充分混合的措施主要有兩個:一是燃油噴霧方面如提高燃油的噴霧

5、射程、增大噴霧錐角和減小噴霧粒徑等二是提高缸內(nèi)氣體流動速度高速氣流可以將燃油帶到遠(yuǎn)離噴霧的地方，通過砬撞」吏噴霧干的a滴粒徑更為細(xì)小其結(jié)果是汽油和空氣混合得更為均勻。圖515為空氣輔助噴射系統(tǒng)與普通燃料噴射系統(tǒng)的噴霧比較：空氣輔助燃料噴射系統(tǒng)通常在電子燃油噴射系統(tǒng)的噴嘴的前端安裝高壓空氣導(dǎo)入孔，使燃料和空氣混合后噴出?？梢娍諝廨o助噴射系統(tǒng)噴霧的錐角明顯大于普通燃料噴射系統(tǒng)噴霧的錐角：由于空氣輔助燃料噴射系統(tǒng)的燃料和空氣在噴嘴噴出前已開始

6、混合，故噴出的燃料微粒更為微小，燃油和空氣的混合更為充分。采用空氣輔助噴射系統(tǒng)的噴霧中燃料的粒徑可由普通噴射噴霧中的200jjLm細(xì)化到20(xm。噴霧粒徑對HC排放的影響如圖5對于采用稀薄混合氣分層燃燒的汽油機(jī)而言，汽油和空氣的混合應(yīng)能保證可燃混合氣可靠點火和快速、完全燃燒。保證可靠點火的措施主要有圖517所示的空氣引導(dǎo)、壁面引導(dǎo)和噴霧引導(dǎo)等方法：這三種方法分別依靠空氣流動、壁面形狀和噴油器噴霧范圍保障點火時刻火花塞附近有易于點火和火

7、焰快速傳播的混合氣存在，以便使噴射的燃油完全燃燒，污染物生成數(shù)量減少?？焖?、完全燃燒主要依靠提高火焰?zhèn)鞑ニ俣葘崿F(xiàn)。三、缸內(nèi)氣體流動的影響現(xiàn)代四氣門汽油機(jī)缸內(nèi)氣體流動主要有圖518所示的渦流及滾流兩種形式。渦流的旋轉(zhuǎn)軸心與氣缸軸心平行，滾流的旋轉(zhuǎn)軸心與氣缸軸心垂直。由于普通汽油機(jī)的噴油時刻較早，因此，氣體流動對混合氣的形成所起的作用是有限的但缸內(nèi)氣體流動對汽油機(jī)燃燒過程的影響明顯。燃燒過程中缸內(nèi)氣體流動速度越高火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇烊紵^程越短

8、。因此，隨氣體流動速度增大燃燒變得更為完全污染物生成量減少。圖519為渦流比與滾流比之和不同時的平均指示壓力變動率COV(Pi)(平均指示壓力凡的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均指示壓力凡的平均值之比）、有效油耗、HCCONO的排放隨空燃比的變化情況。缸內(nèi)渦流比與滾流比之和是一個表示缸內(nèi)氣流運動的典型參數(shù)這個參數(shù)越大表明缸內(nèi)氣體流動越強(qiáng)。隨著氣體流動的增加，汽油和空氣混合更為均勻，燃燒速率增大稀燃界限擴(kuò)大。因而燃燒的循環(huán)變動、有效燃料消耗、HC和C0排放