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(yùn)轉(zhuǎn)工況及其對(duì)污染物排放的影響汽油機(jī)的運(yùn)行條件有瞬態(tài)（過(guò)渡）運(yùn)行和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。本節(jié)在分析排氣污染物的影響因素時(shí)，若無(wú)特別說(shuō)明，則均指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件。瞬態(tài)運(yùn)行工況主要有啟動(dòng)、加速、減速等。發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)的燃燒不良：發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)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(chē)的良好加速性化油器式汽油機(jī)在加速工況時(shí)，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(dòng)機(jī)的燃燒不完全，導(dǎo)致排氣中的C0及HC濃度增大對(duì)電控汽油機(jī)而言，由于節(jié)氣門(mén)突然增大，噴人缸內(nèi)的燃油量突然增多而此時(shí)缸內(nèi)溫度還較低因此霧化不良，也會(huì)導(dǎo)致排氣中的C0及HC增加。在汽車(chē)減速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)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(huì)迅速蒸發(fā)，使進(jìn)人氣缸的混合氣變濃對(duì)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(shí)間滯后于節(jié)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)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(chē)等速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況，對(duì)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(dòng)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(duì)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(guò)濃或過(guò)稀，則由火焰?zhèn)鞑ニ俣葧?huì)變慢，使后期燃燒的燃油氧化不完全.CO和HC的生成量增加。對(duì)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(jiàn)的保證汽油和空氣充分混合的措施主要有兩個(gè):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(dòng)速度高速氣流可以將燃油帶到遠(yuǎn)離噴霧的地方，通過(guò)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?jiàn)空氣輔助噴射系統(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(kāi)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(duì)HC排放的影響如圖5對(duì)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(diǎn)火和快速、完全燃燒。保證可靠點(diǎn)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(dòng)、壁面形狀和噴油器噴霧范圍保障點(diǎn)火時(shí)刻火花塞附近有易于點(diǎn)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?shí)現(xiàn)。三、缸內(nèi)氣體流動(dòng)的影響現(xiàn)代四氣門(mén)汽油機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)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(shí)刻較早，因此，氣體流動(dòng)對(duì)混合氣的形成所起的作用是有限的但缸內(nèi)氣體流動(dòng)對(duì)汽油機(jī)燃燒過(guò)程的影響明顯。燃燒過(guò)程中缸內(nèi)氣體流動(dòng)速度越高火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇烊紵^(guò)程越短

8、。因此，隨氣體流動(dòng)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(shí)的平均指示壓力變動(dòng)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(gè)表示缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的典型參數(shù)這個(gè)參數(shù)越大表明缸內(nèi)氣體流動(dòng)越強(qiáng)。隨著氣體流動(dòng)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(dòng)、有效燃料消耗、HC和C0排放