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收稿日期:2010-02-10;修回日期:2010-06-07基金项目:北京工业大学/星火基金0项目(XH -2009-05-18);北京交通大学优秀博士生科技创新基金(141050522)作者简介:王 欣(1989)),男,本科,研究方向为气体燃料发动机的燃烧与排放;w an gxin0901@ 。
小负荷时天然气发动机点火提前角对排放影响的试验研究王 欣1,张红光1,姚宝峰2,韩雪娇1,田小飞1,王道静1(1.北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124;2.北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044)摘要:在1台改装的JL465Q5天然气发动机上进行了点火提前角对H C,N O x ,CO 排放影响的试验研究。
试验结果表明:在理论过量空气系数附近,相同过量空气系数条件下,CO 排放量随点火提前角变化不大,H C 和N O x 排放随点火提前角增大而升高;稀燃时,点火提前角对排气中各成分的影响减弱,CO 和HC 排放几乎不随点火提前角变化而变化,NO x 排放随点火提前角增大略有升高。
在试验转速及负荷条件下,点火提前角对排放中各成分的影响具有一致性。
关键词:天然气发动机;点火提前角;排放中图分类号:T K 437 文献标志码:B 文章编号:1001-2222(2010)03-0086-04当今我国石油对外依存度已经超过50%,发展和使用替代能源可以使该问题在一定程度上得到缓解。
发动机燃料作为石油消耗中的一个大户,寻找适合的替代燃料迫在眉睫。
天然气被认为是最有潜力的发动机替代燃料[1]。
我国天然气储量丰富,在发展天然气发动机方面具有得天独厚的优势。
在一些地区,天然气发动机已经被用作出租车、公交车等公共交通工具的动力源使用,并初具规模。
目前,国内外对天然气发动机的研究已有一定的基础,本研究在前人的基础上就点火提前角(H ig )对车用天然气发动机排放影响进行了试验研究。
1 试验条件和方法1.1 试验条件试验采用JL465Q5发动机,4缸,水冷,单顶置凸轮轴,每缸两气门,缸径65.5mm ,行程74mm,排量1012mL 。
发动机排放污染物的生成机理和影响因素主要内容：介绍了汽车尾气中的主要污染物CO、HC、NO X和微粒的生成机理及其影响因素。
1 一氧化碳1.1 汽车尾气中CO的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。
影响一氧化碳生成的因素理论上当α在14.7以上时，排气中不存在CO，而只生成CO2。
实际上由于燃油和空气混合不均匀，在排气中还含有少量CO。
即使混合气混合的很均匀，由于燃烧后的温度很高，已经生成的CO2也会由于一小部分分解成CO和O2，H2O也会部分分解成O2和H2，生成的H2也会使CO2还原成CO，所以，排气中总会有少量CO存在。
可见，凡是影响空燃比的因素，即为影响CO生成的因素。
1. 进气温度的影响一般情况下，冬天气温可达零下20℃以下，夏天在30℃以上，爬坡时发动机罩内进气温度超过80℃。
随着环境温度的上升，空气密度变小，而汽油的密度几乎不变，化油器供给的混合气的空燃比α随吸入空气温度的上升而变浓，排出的CO将增加。
因此，冬天和夏天发动机排放情况有很大的不同。
图2-3为一定运转条件下，进气温度与空燃比的关系，大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致。
进气温度/℃海拔高度/m 怠速转速/(r/min)图2-3 进气温度与空燃比的关系图2-4 海拔高度与大气压力的关系图2-5 怠速转速对CO和HC排放的影响V/(km/h)图2-6 某汽油机等速工况排气成分实测结果2. 大气压力的影响大气压力P 随海拔高度而变化，由经验公式()5.256010.02257 kPa P P h =- (2-4)式中：h 一海拔高度，km 。
当海平面0P =100kPa 时，可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线，如图2-4所示。
当忽略空气中饱和水蒸气压时，空气密度ρ可用下式表示：()32731.293 kg/m 273760P T ρ=+ （2-5） 式中：T －温度，℃。
可以认为空气密度ρ和大气压力P 成正比，从简单化油器理论可知，空燃比和空气密度的平方根成正比，所以进气管压力降低时，空气密度下降，则空燃比下降，CO 排放量将增大。
螁序言莆车用汽油发动机是大气的主要污染源之一，因为其焚烧方式与柴油机不相同，造成较大的未燃HC排放。
跟着环境污染的日趋严重，人们对发动机的排放提出了严格的法例，HC的促进对未燃生成机理与排放进行更为深入的研究。
本文在比较和概括古人研究成就的基础上，阐述了车用汽油机HC有害排放物的生成机理和降低排放的举措。
羆1汽油HC的生成机理机袄(1)不完整焚烧(氧化)。
发动机运行时，若混淆气过浓或过稀，或许废气被严重稀释，或许点火系统发生故障，则火花塞可能不跳火，或许跳火后不可以使混淆气着火，或许着火后又在流传过程中熄灭，以致混淆气中部分燃料，甚至所有燃料以未燃HC形式排出，使HC排放显然高升。
芈(2)壁面淬熄效应。
壁面淬熄效应是指温度较低的焚烧室壁面对火焰的快速冷却(也称激冷)，使活化分子的能力被汲取，链式反响中止，在壁面形成～的不焚烧或不完整焚烧的火焰淬熄层，产生大批未燃的HC。
莈(3)狭缝效应。
狭缝主要指活塞头部、活塞环随和缸壁之间的狭窄缝隙，火花塞中心电极的缝隙，火花塞的螺纹、喷油器四周的空隙等处。
汽油机工作时总有一些液态油滴或燃油蒸气隐蔽在这些缝隙中，因火焰没法传人此中而不可以焚烧，于是成为未焚烧HC的一个根源。
肄(4)壁面油膜和积炭吸附。
在进气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以及堆积在活塞顶部、焚烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭，会吸附未燃混淆气和燃料蒸气，在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸气柱随之进入气态的焚烧产物中。
这样HC的少部分被氧化，大多数则随已燃气体排出气缸。
芃HC生成的要素2影响羈空燃比的影响膅空燃比对HC排放浓度的影响甚大。
往常HC排放浓度和数目有随混淆气变稀而降落的趋向，可是，当混淆气空燃比大于17：1时，混淆气过分稀疏，易发排生火焰不完整流传以致断火，使放量快速增添。
所以，凡影响空燃比和排气后反响的要素，如大气压力、进气温度、排气温度、排气中的含氧量等，也必定影响HC的排放。
气门正时对柴油燃料hcci燃烧影响的初步实验研究本文通过实验研究探究了气门正时对柴油燃料HCCI燃烧的影响。
实验结果表明，适当的气门正时可以提高燃烧效率，降低排放物的含量。
同时，本文还对HCCI燃烧的机理进行了分析，为进一步优化燃烧过程提供了参考。
关键词：气门正时，柴油燃料，HCCI燃烧，燃烧效率，排放物引言：随着环保意识的不断提高，对于发动机的燃烧效率和排放物的减少要求越来越高。
HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）燃烧技术因其高效、低排放的特点，受到了广泛关注。
然而，HCCI燃烧的稳定性和控制难度也是目前研究的热点问题。
气门正时作为发动机控制的重要参数之一，其对HCCI燃烧的影响还需要进一步研究。
实验方法：本文采用柴油燃料，利用实验室自主设计的HCCI燃烧装置，进行了一系列实验。
实验中，调节气门正时，记录燃烧过程中的压力变化及排放物的含量，分析气门正时对燃烧效率和排放物的影响。
实验结果：1.气门正时对HCCI燃烧的影响实验中采用的气门正时分别为150度、160度、170度、180度。
结果表明，随着气门正时的增加，燃烧开始时间推迟，燃烧期缩短，最大压力减小。
当气门正时为170度时，燃烧效率最高，最大压力最小。
2.气门正时对排放物的影响实验中记录了CO、HC、NOx三种排放物的含量。
结果表明，随着气门正时的增加，CO和HC的含量逐渐降低，而NOx的含量则先升高后降低。
当气门正时为170度时，CO、HC、NOx的含量均达到最低值。
分析与讨论：根据实验结果，可以得出气门正时对HCCI燃烧的影响是显著的。
适当的气门正时可以提高燃烧效率，降低排放物的含量。
其中，气门正时为170度时效果最好。
这是因为，当气门正时为170度时，气缸内的压力和温度分布均匀，燃烧开始时间和燃烧期都比较合适，从而提高了燃烧效率，降低了排放物的含量。
此外，HCCI燃烧的机理也是影响燃烧效率和排放物的重要因素之一。
第11卷第4期2005年8月燃 烧 科 学 与 技 术Journ al of Co m bustion Sc i ence and T echno l ogyV o.l11N o.4Aug.2005燃烧室参数对小型柴油机突增负荷工况燃烧及HC排放的影响*孙万臣1,刘忠长1,刘巽俊1,宫本登2,小川英之2,河辺隆夫2(1.吉林大学内燃机工程系,长春130025;2.北海道大学工学部,日本札幌060-8628)摘 要:应用自行开发的柴油机瞬态工况控制系统及排气采集装置,对小型柴油机突增负荷工况下的燃烧及HC 排放特性进行了实验研究,利用气相色谱仪分析了HC排放成分.设计了不同参数的燃烧室,研究了不同压缩比(13～19)和燃烧室形状对柴油机燃烧及HC排放的影响.研究结果表明,同一燃烧室在突增负荷工况,燃油开始增加后,THC排放量急剧增加,最大值达到稳态工况的100倍.随循环数的增加,滞燃期缩短,HC排放逐渐减少.HC 排放成分中LHC占有很大比例,其中乙烯和丙烯最多.随压缩比的降低,滞燃期延长,HC排放明显增加.压缩比相同时适当缩小燃烧室直径,有助于降低HC排放.关键词:柴油机;突增负荷;燃烧室;燃烧;排放中图分类号:TK421.5 文献标志码:A 文章编号:1006-8740(2005)04-0336-05E ffects of Co mbustion Cha mber Para m eters on Co mbustion and HC Em issions ofa S m all D iesel Engine at Sudden Load-up O perating Cond itionsSUN W an-chen1,LI U Zhong-chang1,LI U Xun-j u n1,M i y a m o to N obo r u2,Oga w a H ir oyuki2,K a w abe Takao2(1.D epart m ent of Interna l Co m bustion Eng i ne,Jili n Un i ve rsit y,Changchun130025,China;2.D epa rt m an t o f Enginee ri ng,H oka i do Un i ve rsit y,Saapo ro060-8628,Japan)Ab stract:The combusti on and HC em issions a t s udden l oad-up ope ra ting conditi ons we re inve sti ga ted on a s m a ll diese l en-gine under differen t combusti on cha m be r pa rame tersw ith a hom e-m ade transi ent ope ra tion con tro l and exhaustm eas u re m ent sy ste m.HC e m issi ons components w ere ana l yzed by g as chro m a t og ra m.Effects o f differen t compression ra ti o s(13～19) and designed combustion chamber shapes on co m bustion and HC em issions we re st udied.Expe ri m en t a l results showed t hat by usi ng t he same cha m be r THC e m issions rap i d l y i ncreased unde r sudden load-up ope ra ting conditions,and t he peak ap-proxi m ate l y reached100ti m es of st eady operati ons.W it h t he i ncrea se of sa m pli ng cy cle ti m es,t he i gn ition de lay w as de-creased and HC e m issi ons w ere reduced.L HC espec iall y e t hene and propy lene w ere the m ajorit y co m ponents of HC e m is-sions.W it h t he dec rease o f comp ress ra tio,HC em issions w ere inc reased and the i gnition de lay w as p ro l onged.R educ i ng co m bustion cha m be r dia m e t e r w as propitious t o reduce HC e m issions under the sa m e co m pre ss ra tio.K ey w ord s:diese l engine;sudden l oad-up;co m bustion cha m be r;co m bustion;e m ission 随着人们环保意识的不断加强,世界各国针对车用柴油机的排放法规日益严格.以前的排放法规所规定的排放测试循环多是以稳态工况为主,作为车用发动机,其加速、减速、冷起动等转速和负荷急剧变化的瞬态过渡工况在发动机的运行中占有很大的比例[1～4],造成的环境污染更加严重.美国联邦车用柴油*收稿日期:2004-11-04. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50476007);国家重点基础研究发展规划(973)资助项目(2001CB209205);吉林省科技发展计划资助项目(20040512);教育部留学回国人员科研起动基金资助项目(2004-5278);吉林大学创新基金资助项目(200408). 作者简介:孙万臣(1968— ),男,博士,副教授;联系人:刘忠长,L i uzc@jl .机排气污染物测试方法从1984年起就开始采用瞬态循环.欧洲2000年1月开始实行的欧Ⅲ排放法规也增加了瞬态循环实验,从欧Ⅳ排放法规开始,全部采用ETC 瞬态循环.日本2005年开始实施的新长期法规也增加了过渡工况测试.因此,未来的排放法规将以控制瞬态工况下排气污染物为主,有必要深入研究柴油机瞬态工况下燃烧及排放随循环的变化规律,探索改善瞬态燃烧、降低排放的途径.由于瞬态工况的控制及排放的测量比较困难,目前详细的研究报道较少.笔者利用自行开发的柴油机过渡工况控制系统及排气采集装置,对柴油机突增负荷工况下的燃烧及排放特性进行了实验研究,利用气相色谱仪对HC 排放成分进行了分析,找到了一定的规律性,为进一步控制柴油机瞬态工况下的HC 排放奠定了基础.1 主要实验设备及排放控制方案1.1 实验发动机及燃烧室参数 实验采用日本洋马公司的NFD -13型单缸柴油机,其主要参数如表1所示.燃烧室形状及参数见图1和表2.采用2号柴油为燃料.表1 实验发动机主要技术参数类型标定功率/标定转速/kW /(r m i n -1)工作容积/L 压缩比进气方式缸径×冲程/(mm )喷油器四冲程单缸直喷式柴油机8.46/26000.63817.7自然吸气92×96Υ0.26mm ×4孔×150°图1 燃烧室形状表2 压缩比ε、燃烧室直径D 及深度H序号εD /m m H /m m 11354202165416319541341648201.2 燃油喷射量及排气采集装置的控制方案 为了模拟实际的发动机突增负荷状态,开发了喷油泵齿条的控制装置,通过控制与喷油泵齿条相连的压缩空气缸来控制燃油的喷射量.调整压缩空气缸的动作范围,可设定不同的当量比,通过循环计数器控制的电磁阀来调整压缩空气的供给,从而实现发动机燃油量的控制.实验转速为1300r /m i n 时,该控制装置从发动机低负荷稳态工况(当量比为0.2)调节到高负荷稳态工况(当量比为0.6)大约需要100m s 的时间,对应大约一个工作循环.燃料增加后,为了测定排气成分随循环的变化规律,制作了能够在任意时刻进行排气全量采集的装置,见图2.该装置由脉冲计数器、循环计数器、蝶形阀、采样袋及电磁阀等组成.脉冲计数器通过检测与喷油泵驱动轴相连的光电信号发生器输出的脉冲信号来实现对采样系统的控制,脉冲计数器的动作触发信号与循环计数器保持一致.燃料增加后,开始排气采样的循环及采样循环数事先通过脉冲计数器进行设定.当到达采样开始的循环设定值时,脉冲计数器使排气控制电磁阀动作,通过压缩空气关闭蝶形阀,切断排气管的排气通路,同时采样电磁阀打开,排气全量采集到采样袋中.从脉冲计数器发出触发信号到蝶形阀完全关闭排气管大约需要32m s ,可以满足排气采集的要求.经过设定的采样循环(本研究中设定为2循环)后,脉冲计数器使电磁阀断电,恢复原始状态,采样结束.通过以上的动作,可以在燃料增加后的任意时刻进行任意循环的排气全量采样.1—喷油泵;2—循环触发器;3—循环计数器;4—脉冲计数器;5—排气电磁阀;6—蝶形阀;7—采样电磁阀;8—采样袋;9—废气分析仪;10—真空泵图2 排气采集控制装置337 2005年8月 孙万臣等:燃烧室参数对小型柴油机突增负荷工况燃烧及HC 排放的影响1.3 HC排气成分的分析装置 为了深入分析突增负荷工况下HC的排气成分,应用气相色谱仪对采集到的气体进行分析,其中总碳氢(T HC)的分析用日本岛津公司的GC-9A型带FI D 检测器的气相色谱仪,色谱峰采用C-2RAX仪器处理.低沸点碳氢(L HC)的分析采用岛津公司的GC-14B型带FI D检测器的气相色谱仪,色谱峰采用C-R8A仪器处理.载气为高纯度的氮.1.4 缸内压力采集装置 缸内压力采用K I STLER公司的6061B型水冷式压力传感器测量,采集的压力信号经K I STLER公司5007型电荷放大器放大后,传输到数字示波器,通过A/D转换卡进行A/D转换后存储到计算机中.曲轴转角信号采用光电式转角检测器采集.测量瞬态缸内压力时,曲轴每1°CA采集1点,每循环共采集128点(从-60°CA ATDC到67°CA ATDC),共采集125循环.应用燃烧分析程序对采集的压力及曲轴转角数据进行计算,得到燃烧放热率、燃烧温度、指示热效率等.2 实验结果及分析2.1 不同压缩比下HC排放特性 对直径相同,压缩比ε分别为13、16、19的3种燃烧室(表2中1～3号燃烧室)进行突增负荷实验.实验时,冷却水温保持80℃,机油温度50℃,供油提前角为6°C A BTDC.转速恒定为1300r/m in,负荷由平均有效压力0.36MPa(对应当量比0.2)突然增大为0.6MPa(当量比0.6),负荷变化时间为100m s时, THC排放浓度随循环数N的变化规律如图3.其中横坐标代表循环数.(循环数10代表10和11两个循环的平均浓度).从图中可见,在所有的压缩比下,THC 浓度在燃油开始增加后急剧增加,其最大排放量达到低负荷稳态工况的100倍.随循环的增加逐渐降低,到1000循环以后基本达到稳定工况状态.随压缩比的降低,T HC排放增加更加明显,并且HC排放峰值所在的循环随压缩比的降低而推迟.压缩比提高到19时,其HC排放明显降低,但此时由于滞燃期缩短,扩散燃烧量增加,导致排气烟度增加[5].与压缩比19相比,HC 排放在压缩比为16时增加5倍,压缩比为13时增加近10倍.其原因主要是在低负荷稳态运转时,燃烧室壁面温度较低,突增的燃油较多地附着于燃烧室壁面,随着壁面温度增加而逐渐蒸发、热分解,作为HC成分排出.压缩比越低,燃烧室壁面温度越低,燃油喷雾附着于壁面的燃料量越多,同时壁面温度上升较慢,导致随压缩比降低T HC浓度增加.图3 不同压缩比时,突增负荷工况下的THC排放 图4为与图3相对应的THC排放中,作为燃料热分解产物的L HC随循环数N的变化规律.它们在THC 排放中占有很大的比例,且各种LHC成分的变化趋势与THC基本一致.低沸点成分中乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)的排放量最大,其次是乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、丁炔(C4H6)、苯(C6H6)等,其主要原因是附着于燃烧室壁面的燃油组分随温度的增加产生高温裂解、脱氢反应,结果大部分作为不饱和烃排出. 图5为不同压缩比下,突增负荷后缸内压力及放热率的变化.从图中可见,随压缩比降低,滞燃期增加.在所有的压缩比下,燃料开始增加后,随着循环的增加,滞燃期缩短,到100循环几乎与高负荷稳态工况没有差异,这种趋势随压缩比增加而更加明显.其主要原因是,燃料开始增加后,壁面温度逐渐升高,结果使着火延迟期缩短,着火始点提前.这进一步说明了HC排放浓度与燃烧室壁面温度相关联.2.2 不同燃烧室形状下HC的排放特性 图6表示压缩比为16,燃烧室直径及深度不同时,突增负荷工况HC排放成分的对比,这时冷却水温度为15℃,机油温度为30℃,供油提前角为6°CA BTDC.图7所示为两种燃烧室下HC排放成分的对比.从中可见,THC排放的变化趋势基本一致,燃烧室直径D=48mm时,与D=54mm相比,T HC峰值所在的循环较晚,T HC排放除燃料热分解产生的L HC以外降低约350︺0.同时,在各个循环排出的HC成分中除燃料热分解产生的L HC以外,作为燃料成分的高沸点HC(HHC)所占的比例很大,最大放热率下降,结果使预混合燃烧量减少,扩散燃烧份额增加,最终导致燃料热分解的HC成分减少,而作为燃料成分的HC排放增加.338燃 烧 科 学 与 技 术 第11卷第4期图4 不同压缩比时,突增负荷工况下LH C排放图5 不同压缩比时,突增负荷工况下示功图及放热率对比339 2005年8月 孙万臣等:燃烧室参数对小型柴油机突增负荷工况燃烧及HC 排放的影响图6 不同燃烧室形状时,突增负荷工况下TH C排放对比(a )D =48mm ,H =20mm(b )D =54mm ,H =16mm图7 不同燃烧室形状时,突增负荷工况下TH C 和LHC 排放对比3 结 论 (1)燃油开始增加后,T HC 排放浓度急剧增加,而随循环数的增加逐渐减少,经过1000循环左右,降低到与稳定工况相同的水平. (2)在突增负荷工况,随循环数的增加,滞燃期缩短,燃烧始点提前. (3)随着压缩比的降低,柴油机的滞燃期延长,突增负荷工况时,HC 排放明显增加. (4)在压缩比相同时,适当缩小燃烧室直径,有助于减小燃烧室面容比,降低HC 排放.参考文献:[1] 宮本 登.始動日寺にディーゼルエミッションの過渡特性[J ].日本機械学会論文集(B 編),2000,66(641):300—306.M iya m o t o N obo ru .T ransien t cha rac t e ristics of diese l e m is -sions during stading [J ].Tr ans actions of t he J apan Societ y of M echanica l Engineers (B ),2000,66(641):300—306(in Japane se ).[2] F uji mo to H.C o m bustion i n a s ma ll D I diese l [A ].In :SA EPaper [C ].1992,920697.[3] 金野 满.DM E 圧縮着火機関の未燃成分に関する研究[J ].日本機械学会論文集(B 編),2001,67(659):1849—1854.konno M itsuru .T he unburned e m issions from a C I eng ine op -e ra t ed w ith di me t hy l e t her [J ].Tr ans ati ons of the Jap an Soci -et y of M echanica l Engi neers (B ),2000,67(659):1849—1854(in Japanese ).[4] N obo ru M i y a m oto .Cy cle -t o -cyc l e transien t cha rac t e ristics ofdiese l em issions du ri ng sta rting [A ].In :SA E Paper [C ].1999,1999-01-3495.[5] 孙万臣,刘巽俊,宫本登,等.燃料挥发性对柴油机性能及排放的影响[J ].内燃机学报,2004,22(4):317—324.Sun W anchen ,L iu Xunj un ,M i y arnoto N obo ru ,et a.l Eeffects o f f ue l vo latilit y of pe rfo r mances and em issions of a diese l engine [J ].T r ans altio ns of CS I CE ,2004,22(4):317—324(i n Chine se ).340 燃 烧 科 学 与 技 术 第11卷第4期。
文章编号:100020909(2002)0420292205200064降低汽油机起动及暖机过程中HC排放的探讨Ξ程 勇,王建昕,吴 宁,庄人隽(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084) 摘要:根据实测的催化器入口、出口HC排放浓度及排气管不同位置的温度,结合示功图对电喷汽油机冷起动时HC排放量在台架上进行了模拟分析,将起动过程以节气门突开为界划分为3个阶段,其中HC的主要排放量发生在开始起动到节气门开这一段时间内。
通过控制点火提前角使缸内发生不完全燃烧,将燃烧延续到排气管内,即可降低HC排放量,也有助于加速催化器起燃。
关键词:汽油机;冷起动;排放中图分类号:T K411.5 文献标识码:A引言 据文献介绍,在装有三效催化转化器的车用汽油机中,60%～80%的未燃碳氢化合物(HC)是在冷起动阶段产生的[1]。
起动过程的最初几个循环需要较浓的混合气,且由于燃烧不稳定导致HC排放量较大,而且此时催化转化器尚未起燃,使碳氢直接排入大气[2]。
欲降低冷起动时HC的排放量,一般要从以下两方面着手:一是改善冷起动时的燃烧过程,减少HC实际发生量;二是加快催化器的起燃过程[3]。
其中推迟点火提前角经常被用来作为加速催化器起燃的手段。
本文根据实测的汽油机冷起动至催化器起燃时的HC排放、排气管不同位置的温度以及示功图,探讨了汽油机冷起动与暖机过程中不同点火提前角对HC排放的影响。
1 试验装置 试验是在一台多点进气门喷射的EQ491汽油机上进行的,汽油机参数如表1所示。
它配有一台D EL2 PH I催化器,该催化器经过相当于100000km的台架老化。
催化器置于排气口约1.2m处,在催化器前后分别设有HC采样取气口。
HC排放量由AVL GE M2 110排放检测仪测量,通过电磁阀切换,可控制测取催化器前面或后面的HC排放值。
在排气管路中布置有8个K型热电偶(温度分别为T1～T8),用以检测排气温度的变化,温度传感器的安装位置如图1所示。
螁前言莆车用汽油发动机是大气的主要污染源之一，由于其燃烧方式与柴油机不一样，造成较大的未燃HC排放。
随着环境污染的日益严重，人们对发动机的排放提出了严格的法规，促使对未燃HC的生成机理与排放进行更加深入的研究。
本文在比较和归纳前人研究成果的基础上，论述了车用汽油机HC有害排放物的生成机理和降低排放的措施。
羆1 汽油机HC的生成机理袄(1)不完全燃烧(氧化)。
发动机运转时，若混合气过浓或过稀，或者废气被严重稀释，或者点火系统发生故障，则火花塞可能不跳火，或者跳火后不能使混合气着火，或者着火后又在传播过程中熄灭，致使混合气中部分燃料，甚至全部燃料以未燃HC形式排出，使HC排放明显升高。
芈(2)壁面淬熄效应。
壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却(也称激冷)，使活化分子的能力被吸收，链式反应中断，在壁面形成0.1～0.2mm的不燃烧或不完全燃烧的火焰淬熄层，产生大量未燃的HC。
莈(3)狭缝效应。
狭缝主要指活塞头部、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙，火花塞中心电极的空隙，火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。
汽油机工作时总有一些液态油滴或燃油蒸气隐藏在这些缝隙中，因火焰无法传人其中而不能燃烧，于是成为未燃烧HC的一个来源。
肄(4)壁面油膜和积炭吸附。
在进气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以及沉积在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭，会吸附未燃混合气和燃料蒸气，在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸气柱随之进入气态的燃烧产物中。
这样HC的少部分被氧化，大部分则随已燃气体排出气缸。
芃2 影响HC生成的因素羈2.1 空燃比的影响膅空燃比对HC排放浓度的影响甚大。
通常HC排放浓度和数量有随混合气变稀而下降的趋势，但是，当混合气空燃比大于17：1时，混合气过分稀薄，易发生火焰不完全传播以至断火，使HC排放量迅速增加。
因此，凡影响空燃比和排气后反应的因素，如大气压力、进气温度、排气温度、排气中的含氧量等，也必然影响HC的排放。
