火花点火发动机实现稀薄燃烧的技术措施.pdf

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浅析稀薄燃烧与汽油机的排放
王晓薇,夏峥
(空军工程大学电讯工程学院,陕西西安 710077)
摘要:简要介绍了稀薄燃烧技术对汽油机排放量的影响,着重从空燃比、过量空气系数两参
数方面分析了稀薄燃烧与汽油机各主要排放量的关系。
关键词:稀薄燃烧;空燃比;过量空气系数
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1003—4250一(2001) 03—0012—02
1 引言聚会对地球环境造成不良影响。面对当今世界石油
汽油机排气中包含的成分基本分为两大类:一资源日趋枯竭以及 O0 温室气体大量积聚带来的
类是燃料在空气中完全燃烧后的产物,基本成分是“地球温室效应”对人类生存威胁的严峻形势,解决
二氧化碳 c02、水蒸汽 H2O、过量空气、残余的氮 N2 这一矛盾便成为当务之急。大量的研究证明,由图
等。它们对人体和生物不造成直接危害。另一类则 1中 a线所示也可知,当a值远超过 ,障
为燃料的不完全燃烧产物和有害的氧化物,如一氧了可降低油耗,也使得各有害物质的排放均得以改
化碳 CO、未燃碳氢 HC、氮氧化合物 NOY、二氧化硫善。即在汽油机中采用稀薄燃烧方式将是提高汽油
s 、微粒子(碳烟、高沸点可溶性碳氢、铅化物)、臭机热效率同时也是降低排污的有效途径。
气(甲醛、丙烯醛、未燃醇等)。第二类排放物在不同 2 稀薄燃烧对排放量的影响分析
程度上都会对人体及生物构成威胁而且汽油机的所谓稀薄燃烧,就是将过量空气系数从=1左
一次有害排鼓物的主要成分 HC及 NOx-会在一定右提高到 n远超过 。由理论循环热效率
的环境条件下发生复杂的化学反应,诱发新的有害 1
的公式=1一—南可知,热效率将随着绝热指数
物,形成二次有害排放物。降低汽油机排人大气的 E
有害成分,一般可通过改进汽油机的燃烧及有关结 K 的增加而增加,如图 2所示。汽油机的工质是汽
构和将气缸内排人排气管的废气进行后处理净化两油蒸汽与空气以及燃烧产物的混和体,汽油是多种
种途径解决。而目前使用广泛的后处理净化的三效碳氢化合物的混合物;而碳氢化合物是多原子的;燃
催化转化器Converter)既能氧 way (Three Catalytic 烧产物的主要成分 O 和 C0 等也是多原子的。
化 HC和 CO,还能还原 NOx,但由于三种有害物质所以,当混合气较浓时,多原子成分的比例较大,绝
经三效催化器处理后的浓度随过量空气系数 a变化热指数 K值较小,而当混合气较稀时,K值则增大。
的规律各不相同,如图 1所示可知,HC、CO转化后或者说,混合气较浓时,热效率较低,混合气较稀时,
的浓度随着 a的增加而降低,当a超过 1后可达到热效率较高。由于汽油机的实际循环的压缩行程和
最低;而NOx转化后的浓度则在 a<1时保持较低膨胀行程都不是绝热而为变指数的多变过程,其平
水平,当a超过 1后又迅速上升。所以要兼顾三种均多变指数比绝热指数小,这就形成了实际循环效
有害物质的净化,则要求严格控制 a在 —1的率比理论循环热效率低的原因之一,即从理论上讲,
范围进行变化。这种