影響汽油機(jī)排氣污染物生成的因素

1、影響汽油機(jī)排氣污染物的生成因素發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒時(shí)過(guò)程是將燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程，進(jìn)入汽缸燃料燃燒的完全成都直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出廢氣的成分，而燃燒時(shí)間或燃燒相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角的位置，又關(guān)系到熱量的利用和汽缸壓力的變化，所以燃燒過(guò)程是影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過(guò)程所謂燃燒的過(guò)程就是指由定時(shí)的火花點(diǎn)火開(kāi)始，且火焰前鋒以一定的正常速度傳遍到整個(gè)燃燒室的過(guò)程著火延遲期：火花塞點(diǎn)火到火焰中心形成階段明顯燃燒期：火焰中心燒遍整個(gè)燃燒室階段在均質(zhì)混合氣中當(dāng)火焰中心形成以后，火焰向四周未然混合器傳播，形成一個(gè)近似球面的火焰層即火焰前鋒，從火焰中心開(kāi)始層層相四周未然混合氣傳播直到連續(xù)不斷的火

2、焰前鋒掃過(guò)整個(gè)燃燒室后燃期:相當(dāng)于明顯燃燒期終點(diǎn)至燃料基本上完全燃燒為止（燃燒室主要容積已被火焰充滿，混合氣燃燒速率開(kāi)始降低，活塞向下止點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)）在后燃期中主要是湍流的火焰前鋒后面沒(méi)有沒(méi)有完全燃燒掉的燃料以及附著在汽缸壁上的混合層繼續(xù)燃燒另外汽油燃燒產(chǎn)物CO和水的離解現(xiàn)象比柴油嚴(yán)重，在膨脹過(guò)程中溫度下降后又部分恢復(fù)放出熱量湍流：由物體質(zhì)點(diǎn)組成的微元?dú)怏w所進(jìn)行的無(wú)規(guī)則脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)二、汽車(chē)的主要污染物汽車(chē)的主要污染物是CO、HC、NOX和微粒CO 是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，是汽車(chē)及內(nèi)燃機(jī)排氣中有害物質(zhì)最大的產(chǎn)物碳?xì)浠衔镏饕俏慈己臀赐耆紵娜加?、?rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物氮氧化物是燃料高溫燃燒過(guò)程中剩余的

3、氧和氮化和形成的產(chǎn)物微粒絕大多數(shù)為直徑小于1um的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)以氣溶膠、煙霧、塵埃等狀態(tài)存在于大氣中影響汽油機(jī)排氣污染物生成的因素1 空燃比隨空燃比的增加，CO的排放濃度逐漸下降，HC排放濃度兩頭高中間低，而NOx排放濃度確是兩頭低中間高， NOx的濃度峰值出現(xiàn)在理論空燃比附近并且靠近稀混合一側(cè)，而HC 排放濃度的谷值則出現(xiàn)在較理論空燃比更稀的地方CO的排放濃度隨空燃比的增加而下降，這是因?yàn)殡S空氣量的增加，燃料能充分的燃燒。當(dāng)空燃比大于理論空燃比后，CO 仍保持一定濃度，這主要是由于混合氣空燃比分布不均，高溫分解及反應(yīng)凍結(jié)所形成?？杖急冗M(jìn)一步增加，混合氣變稀是燃燒溫度降低，減少了高溫分解，因

4、此CO的排放濃度進(jìn)一步下降在過(guò)稀混合比的情況下，因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ゲ怀浞趾蛿嗷?，HC排放濃度有所增加，當(dāng)混合氣過(guò)濃時(shí)，空氣量不足，不能完全燃燒，燃油消耗率和HC排放率都增加，混合氣過(guò)稀時(shí)，火焰?zhèn)鞑ゲ怀浞只驍嗷?，也使燃油消耗率和HC 排放率增加NOx的排放 當(dāng)空燃比為16左右時(shí)，由于燃燒溫度高，燃?xì)庵醒鹾砍浞?，故NOx的排放濃度出現(xiàn)峰值，較此更濃的混合氣由于燃燒后的溫度和氧的濃度較低， NOx生成量減少，濃度下降。較此更稀的混合氣，由于火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，燃?xì)鉁囟纫驳?，也使NOx生成量減少， NOx濃度下降2 點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角主要影響汽油機(jī)HC和NOx的排放規(guī)律：空燃比一定時(shí)，隨點(diǎn)火提前角的推遲，

5、 NOx和HC 的同時(shí)減低，燃油消耗卻明顯惡化原因：點(diǎn)火時(shí)刻相對(duì)于最佳點(diǎn)火時(shí)刻的推遲，后燃加重，熱效率變差。但點(diǎn)火提前角的推遲會(huì)導(dǎo)致排氣溫度上升，使得在排氣行程以及排氣管中HC氧化反應(yīng)加速，使最終排出的HC減少NOx排放降低的原因由于隨點(diǎn)火提前角的推遲，上止點(diǎn)后燃燒的燃料增加，燃燒的最高溫度下降造成的2、汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度排氣背壓燃燒室壁面沉積物冷啟動(dòng)加速減速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，冷卻水及潤(rùn)滑油的溫度趨于平衡發(fā)動(dòng)機(jī)在恒定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速一般當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，缸內(nèi)氣體流動(dòng)增強(qiáng)，燃燒的霧化質(zhì)量及均勻性得到改善，紊流

6、強(qiáng)度增大，燃燒室溫度提高從而有利于降低CO和HC 的排放在燃用稀混合氣、點(diǎn)火時(shí)間不變的條件下，從點(diǎn)火到火焰核心形成的點(diǎn)火延遲時(shí)間受轉(zhuǎn)速影響較小，火焰?zhèn)鞑サ钠鹗冀莿t隨轉(zhuǎn)速的增加而推遲。雖然隨著轉(zhuǎn)速的增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫灿兴岣?，但提高的幅度不如燃用濃混合氣的大，因此有部分燃料在膨脹行程壓力及溫度均較低的情況下燃燒，NO 生成量減少，當(dāng)燃用較濃的混合氣時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S轉(zhuǎn)速的提高而提高，散熱損失減少，缸內(nèi)氣體溫度升高，NO生成量增加負(fù)荷激冷層：鑄鐵外表面被鑄型快速冷卻形成的一層很薄的細(xì)晶組織區(qū)域如果維持混合氣空燃比及轉(zhuǎn)速不變，點(diǎn)火提前角調(diào)整到最佳則負(fù)荷增加對(duì)HC的排放幾乎無(wú)影響原因：因?yàn)樨?fù)荷增加使

7、缸內(nèi)壓力及溫度提高，激冷層變薄，HC在膨脹 及排氣沖程的氧化加速，但壓力升高使縫隙容積中的未燃烴的儲(chǔ)存量增加從而抵消了對(duì)HC 排放的有力影響。汽油機(jī)是采用節(jié)氣門(mén)控制負(fù)荷的，負(fù)荷增加，進(jìn)氣量就增加，降低了殘余廢氣稀釋作用，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊玫搅颂岣吒變?nèi)溫度升高NOx排放增加汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度提高汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度，可降低縫隙容積中的HC的含量、減少淬熄層的厚度，改善縫隙容積逸出的HC及淬息層擴(kuò)散出來(lái)的燃油氧化條件，而且可改善燃油的蒸發(fā)、分配提高排氣溫度，使HC 排放減少。排氣背壓定義：排氣的時(shí)候氣體所受到的反推壓力排氣背壓增加，留在缸內(nèi)廢氣增加，其中未燃烴會(huì)在下一循環(huán)中燒掉，因此

8、排氣中HC含量將降低，如果排氣背壓過(guò)大，則留在缸內(nèi)廢氣過(guò)多稀釋了混合氣，燃燒惡化，排出的HC 增加 燃燒室壁面沉積物沉積物沉積在活塞頂部、燃燒室壁面和進(jìn)排氣門(mén)上的多孔性積碳會(huì)吸附未燃混合氣和燃料蒸汽，在排氣過(guò)程中再釋放出來(lái)因此沉積物增加將會(huì)使HC排放量增加汽油機(jī)在小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)芳香烴儲(chǔ)存于沉積物中，而在重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)釋放出來(lái)，燃油的芳香烴含量高，則排氣芳香烴也高，但沒(méi)有足夠的時(shí)間形成沉積物那么即使使用芳香烴含量高的燃油排放時(shí)芳香烴也較低隨沉積物的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比也增加，導(dǎo)致最高燃燒溫度升高，NO 排放量增加四、非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)冷啟動(dòng)加速減速冷啟動(dòng)汽油機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速及溫度低，空氣流速低，燃油的蒸發(fā)程度不夠以及較多的燃油沉積在進(jìn)氣管壁上，因此需要增加燃油的供油量，以便汽油機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致過(guò)量空氣系數(shù)小于1 ，混合氣中的燃油部分以蒸氣存在部分以液體進(jìn)入氣缸，從而導(dǎo)致CO的排放升高，部分液體燃油在燃燒結(jié)束后才從壁面上蒸發(fā)，沒(méi)有燃燒完全就被釋放出去，造成HC的大量排放。由于溫度低以及過(guò)濃的混合氣使得冷啟動(dòng)NOx的排放量很低。加