热工基础与发动机原理 教学课件 作者 刘永峰 第7章.pptVIP

7.1.2 HC的生成机理 未燃HC的生成与排放主要有如下三个来源。 （1) 在燃烧过程中未燃烧或未完全燃烧的HC燃料在气缸内的排气工作过程中随排气排出。 （2)曲轴箱废气排放物中含有的HC燃料。 （3) 燃油供给系统由于燃油蒸发产生的HC燃料。 HC的生成机理： 1.壁面火焰淬熄 2.狭隙效应 3.润滑油膜的吸附和解吸 4.燃烧室中沉积物的影响 5.体积淬熄 6.碳氢化合物的后期氧化 7.1.3氮氧化物生成机理 7.1.3氮氧化物生成机理 1.一氧化氮生成机理： O2 → 2O O ＋ N2 → NO ＋ O N ＋ O2 → NO ＋ O N ＋ OH → NO ＋ H 在φa 1的稀混合气区内，XNOe随温度 的提高而迅速增大。 φal以后，XNOe随φa的减小而急剧下降。 结论：高的温度、高的氧浓度和长的反应时间，增加了生成的NO量。 2.二氧化氮的生成机理 NO+ HO2→NO2+OH NO2+O→NO+ O2 7.2 汽油机排放污染物控制方法 7.2.1曲轴箱排放控制 现代汽油机均采用曲轴箱强制通风装置或称闭式曲轴箱通风装置(缩写PCV) 在PCV系统中最重要的控制元件是PCV阀，其工作原理（如图） 7.2.2燃油蒸发控制 汽油蒸发控制装置就是将汽油蒸气引进发动机燃烧室进行燃烧，以防止燃油蒸气进入大气造成污染，又减少蒸发造成的汽油损耗，提高燃油的经济性。现代汽油机都装有电控燃油蒸发系统。（如图7-6） 7.2.3 燃烧系统的优化设计 7.2.3 燃烧系统的优化设计 1. 紧凑的燃烧室形状优化设计 2. 改善缸内气流运动 提高缸内混合气的涡流和湍流程度，有助于加强油气混合，保证快速燃烧和完全燃烧。 汽油机中加强气流运动的方法主要有加强进气涡流和采用挤气面设计。 3. 优化压缩比 现代电控汽油机提高了压缩比，使汽油机在大部分工况下正常工作提高了发动机的热效率。 4. 减少不参与燃烧的缝隙容积 在燃烧室和活塞组设计中尽量减少在活塞头部、火花塞和进排气门处存在着S/V很大的缝隙。 7.2.4 新型燃烧系统 7.2.4 新型燃烧系统 1.稀薄燃烧 稀薄燃烧是指汽油机燃用空燃比大于18或更稀的混合气。 实现稀薄燃烧的具体措施 ①应用可变涡流控制系统，在部分负荷工况下，产生较强的涡流，得到高的输出转矩；在全负荷时，为了得到高的充气效率，保证高功率输出，要减小涡流强度甚至不用涡流。 ②采用结构紧凑的燃烧室，提高燃烧速率，减小热损失，并采用尽可能高的压缩比。 ③采用电控顺序喷射系统，扩展稀燃失火极限。 ④应用高精度空燃比控制系统，把NOx排放降到足够低的水平。 ⑤应用分层燃烧技术，在火花塞周围形成较浓混合气，使着火稳定。 ⑥采用废气再循环，使排气中的NOx进一步降低。 采用：紊流型燃烧室、喷流阀燃烧室、火球型燃烧室及射流型燃烧室，它们的特点均是在实现稀混合气稳定燃烧的同时，加快燃烧速度，以此达到提高经济性和降低排放的目的。 稀薄燃烧的分类： (1)均质 (2)非均质 2. 分层燃烧 分层燃烧，需要将燃烧室中的混合气分为两部分，其中 火花塞附近的一小部分较浓，可以保证点火，其余大部分则 是很稀的混合气。 常用方法： （1）采用分隔燃烧室实现分层燃烧 采用：采用了主、副分隔型双燃烧室。 （2）缸内直喷系统（GDI） 缸内直接喷射技术是将喷油器安装 在燃烧室内，汽油直接喷入燃烧室， 空气则通过进气门进入燃烧室与汽 油混合成混合气被点燃作功。 缸内直喷汽油机特点： 采用立式进气道、弯曲顶面活塞、 高压旋转喷射器等技术。 2) 降低缸内直接喷射式汽油机的排放措施 采用“两级混合”、两级燃烧以及稀—NOx后处理系统等。 (1)“两级混合” 两级混合是指在进气冲程开始时第一次喷油，在缸内生成很稀的均质混合气，第二次喷射在压缩上止点前，在气缸滚流和活塞顶形状的作用下产生分层混合气，然后点火燃烧。 两级混合的好处是： ①抑制敲缸的发生，原因是第一次喷射均质混合气很稀不可能产生敲缸，第二次喷射燃油在缸内停留的时间短，来不及完成着火前的低温氧化反应； ②促进炭烟烧尽，分层燃烧产生炭烟，但第一次喷射的稀混合气中产生的过氧化物将有助于燃烧，此时的高温炭烟将成为稳定的点火源，将自己燃尽。至于NOx排放仍依靠稀NOx催化系统，且要经常应用短期浓混合气，来还原被捕捉的NOx。 (3）采用充气和旋流运动来实现分层燃烧 1）轴向分层稀燃系统 如图7-15所示