汽油机上进行,点火提前角上止点前30°,进气管内压力为O.WSMPa。NO排放随n的变 化在理论空燃比附近发生突变。在用稀混合气工作时NO生成量主要取决于燃烧产物在 高温下的停留时间长短,由于低转速下燃烧产物在高温下的停留时间长,因而NO生成量 随着转速降低而增加。在用浓混合气工作时.NO生成量主要取决于燃烧温度及压力提 高的幅度,低转速下火焰传播速度低,最高燃烧温度低,因而NO生成量随着转速增加而 增加。
4. 负荷
如果维持混合气空燃比及转速不变,点火提前角调整到最佳点,则负荷增加对HC排 放基本上没有影响。因为,负荷增加虽使缸内压力及温度升高,淬熄层变薄,HC在膨胀 及排气冲程的氧化加速,但压力升高使缝隙容积中的未燃烃的储存量增加,而进气流量增 加,使排气在排气管高温段停留的时间缩短.从而抵消了前者对HC排放的有利影响。
负荷变化对C0和HC的排放浓度影响较小.但对NO的排放浓度有影响。负荷增 加,进气歧管压力增加,缸内温度提高,\\0排玟浓度也增加,在使用稀混合气时更为明 显,如图5-23所示。汽油机是采用节气门来控制负荷的,因此,随着负荷的加大,进气量 就增加,这降低了残余废气的稀释作用,火焰传播速度得到了提高a因此,通常在点火定 时装置上设有真空点火提前装置,以便在负荷减小时.能提前点火,弥补由于火焰传播速 度减慢对热效率造成的不利影响3显然,如果不用真空点火提前装置,即点火提前不随负 荷变化而变化,则负荷减小会使后燃变得严重.从而使NO排放浓度减少。由于在浓混合 气条件下氧气不足,故NO生成受负荷增加而引起的温度上升的影响不大.随着混合气变 稀,负荷的影响增大,如图5 -23所示,空燃比为16时的影响非常明显:
5.冷却液温度
提高汽油机冷却水及燃烧室壁面温度,可降低缝隙容积中储存的HC的浓度,减少淬 熄层的厚度,改善缝隙容积逸出的HC及淬熄层扩散出来的燃油的氧化条件,而且可改善 燃油的蒸发、分配,提高排气温度,这些都能使HC排放物减少。图5 -24所示的是HC排 玫浓度随冷却水温增加而减少的情况,《和化分别表示过量空气系数和点火提前角(上 止点前的曲轴转角),随着混合气变稀,冷却水温对HC排放的影响变小。不过,冷却水温 及燃烧室壁温的提高,也使燃烧最高温度增加,从而NO排放也增加。
五、发动机结构参数的影响
在发动机的结构参数中,与排放关系比较大的有工作容积、行程缸径比(S/D)、燃烧
室形状、压缩比、活塞顶结构尺寸、配气定时以及排气系统等。这些参数的影响遵循:一是 在上止点时燃烧室内的表面积与容积之比S/K越大,进入活塞的间隙的混合气越多,HC 的排出量增大;二是燃烧室壁面散失的热量减少,残留气体减少,NO的排放增大。
1. 工作容积的影响
在燃烧室形状相似时,工作容积增大时,S/V变小,HC的排放减少;火焰传播距离增 加,NO的排放增多。 2. 压缩比e的影响
s增大后,S/V'增加,HC的排放变大。NO的排放受 两方面影响:一方面,压缩比升高后,燃烧温度上升导致 NO增多;另一方面,S/F增加使NO减少。压缩比对HC 及NO,排放的影响如图5 -25所示,试验转速/I、平均有 效压力A和空燃比a各有3个。试验结果看不出NO的 排放随压缩比有明显的变化趋势。
3. 燃烧室形状的影响
工作容积和压缩比保持一定时,变化燃烧室形状时,HC的排出童与S/V成正比,即S/V增大,HC的排出量 也增加。NO的排放与HC正好相反,有与S/F成反比的 倾向,这是因为随着S/F的增大,热损失变大,燃烧气体 的最高温度降低。但是对于N(^的排放浓度,即使S/V 相同,由于点火位置等的差异,燃烧速度及燃烧温度也受 到很大的影响,故不能认为NO的排放是S/F的函数。
图5 -26表示了不同燃烧室形状时的HC及NO排放测 试结果。试验用燃烧室共10种,HC及N0t的测试条件 如图5 -26所示,MBT表示点火提前角为最佳值。
4. 气门定时的影响
气门定时对发动机NO及HC排放的影响如图5 -27所示。图中/>,表示平均指示压 力,图(a)、(b)中横坐标数值前的“—“和“+”分别表示上止点前和后。NO受残留气体变化的影响,即受气门重叠的影响,随进气门早开、排气门迟闭,NO的排放减少,这是因
为残留气体的增加使燃烧温度下降。排气门关闭过迟,则进气量减少,燃烧温度下降,NO 的排放减少。排气门开启角过早时,正在燃烧的HC会排出,NO,过早冻结,因而HC和 NO,增多。
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活塞顶环隙容积的影响
进人活塞和缸壁构成的小间隙(活塞顶环隙)的混合气,在燃烧时,火焰很难到达因 而影响HC的排放量。图5 -28为其影响的一个试验结果,图中j表示活塞顶环隙的宽度
5.
J表示活塞顶环隙的深度,试验时发动机的转速、转矩、空燃比及点火时间(最佳点火 时
间MBT)如图所示。可见,随着活塞顶环隙容积的增大,进人顶环隙的混合气增多,HC 的排出量增大。
6. 火花塞的位置
火花塞在燃烧室的位置不同时,发动机的燃烧放热速率不同,故火花塞的位置对排放 有重要影响。若火花塞距燃烧室的缝隙远,则发动机排放中的HC增大;反之亦然。火花 塞的位置对HC排放的影响还与燃烧室的结构形状有关,一般来说,对非紧凑型燃烧室的 影响比紧凑型的大。如在圆盘形燃烧室上,由于火花塞位置的不同可使发动机HC的排 放差别高达81% ;而半球形燃烧室上,火花塞位置的改变仅能使发动机HC的排放产生 35%的差别。火花塞位置与燃烧室形状共同决定了质量燃烧率,在燃烧过程前期燃烧质 量的增加,会使NO的排放增加,但对改善油耗有利。
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六、大气条件的影响
发动机吸人其气缸的大气的状态(湿度、气压、温度)也影响其排放特性。 1. 大气湿度
湿度对NO的影响特别大,因此在排放试验规范中使用湿度修正系数。大气湿度对 排放特性的影响可以从两个方面考虑:第一,由于湿度的变化,使空燃比的变化超过了反 馈控制区域;第二,由于大气湿度的增加,燃烧室内气体的热容量增大,使最高燃烧温度降 低。空燃比随大气湿度而变化,其关系为
空燃比=p . ,(1-HJ/Qt式中:仏为发动机进气流量(m3/h);P为空气的密度(kg/m3);认为燃
料消耗量(kg/h);
为绝对湿度(kg/kg)。
可见,随绝对湿度//?增大.空燃比减小;大气湿度增大后,还使水分带走了燃烧放出 的热量,最高燃烧温度降低,故NO的排放降低。
2. 大气压及气温的影响
空气的密度随大气压力和气温而变化,因而对无空气质量流量传感器的车辆来说,进 入气缸的混合气空燃比偏离理想空燃比,使三效催化净化系统转换效率降低,污染物排放 增大。
图5-28活塞顶环隙容积对HC排放的影响