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1、1载重发动机降低排放的措施载重发动机降低排放的措施目目 录录摘要摘要 31.1.前言前言 32.2.汽车排气污染来源及与各种因素的关系 32.1 汽车污染物来源 32.2 汽车排气对环境的污染 43. 使用因素对排气污染物的影响 43.1 负荷得影响 43.2 发动机转速的影响 63.3 燃料的影响 63.4 发动机热工况的影响 73.5 运行工况的影响 73.6 汽车技术状态的影响 74降低排放的措施 84.1 低涡流燃烧过程 824.2 在优化燃烧过程中可采用可变正时的高效燃油喷射系统 84.3 可变涡流的四气门机构 84.4 为达到混合气形成和燃烧的基本要求，应对燃烧过程作如下控制 94
2、.5 废气再循环 . 94.6 降低机油消耗量 104.7 低含硫燃油和氧化催化器 105 5、结束语、结束语 10参考文献参考文献 11摘要摘要:随着各国汽车保有量的与日俱增，汽车尾气污染逐渐成为影响环境的主要因素之一，为了减少汽车尾气对环境的污染，各国根据本国国情都制定了相应的法规来限制汽车尾气的排放，为了满足汽车排放法则的要求各种车型都采用了许多改进措施。本文主要论述载重汽车发动机为降低排放而采用的一些措施。关键字关键字: :发动机 优化燃烧 降低排放 尾气3:正文1前言随着中国汽车保有量的急剧增加，汽车尾气排放已经成为中国大气污染的主要来源。中国政府正在实施越来越严格的汽车尾气排方法规
3、，到目前为止我国以基本实行欧 III 排放法规，欧 III 排放法规的使用使过去几十年载重汽车发动机主要以燃油消耗、功率、扭矩和寿命为目标的观点逐渐淘汰，为了适应环境的要求对载重汽车的排放有了决定性的要求，如何降低排放成为未来发动机的开发重点之一。2. 汽车排气污染来源及与各种因素的关系 2.1 汽车污染物来源目前,汽车主要有汽油机车和柴油机车.汽油机车占汽车总量的 70%以上,不同类型发动机其排放的尾气的成分也不相同.汽油车排放的污染物主要来自三个方面:一是由发动机排气管排出的燃烧废气,二是曲轴箱窜气,三是燃料蒸发.柴油机排放的主要污染源为颗粒物,时常产生大量的黑烟,危害最大的有一氧化碳(C
4、O),碳氢化合物(CH),氮氧化合物(NOx),铅的化合物和微粒.随着燃料油的种类(如重油,汽油,丙烷)或运行状态不同,其产生的排气成分也不同.(1)一氧化碳主要是由汽车发动机的燃料不完全燃烧产生的.地球大气圈中的一氧化碳有 80%以上是由汽车排放出来的.美国洛杉矶,华盛顿等城市,一氧化碳来源于汽车的比例占 97.98%,干道附近一氧化碳在短期(5 分钟)内的最大浓度可高达 120%.4(2)碳氢化合物它是缸壁冷,燃油蒸发及不完全燃烧的产物,是一种十分复杂的混合物,是形成光化学烟雾的主要成分.(3)氮氧化合物汽油在高温燃烧过程中产生一氧化氮,部分一氧化氮与空气中的氧相结合,生成二氧化氮,(4)
5、微粒是柴油发动机的主要排放污染物之一,主要是以碳粒为核心的高分子化合物.光化学烟雾是汽车排出废气中的碳氢化合物和氮氧化合物,在空气中经阳光照射发生一系列复杂的光化学反应生成的一种浅蓝色的烟雾,是一种二次污染物.光化学烟雾的形成条件除汽车排放大量废气外,还受到地理环境及气象条件的影响,如强烈的日照,地理纬度低,风速小和强逆温等情况,造成空气不流动,使有害气体不易扩散,逐渐累积产生光化学反应.光化学烟雾最早出现于美国洛杉矶,因此又有洛杉矶型光化学烟雾之称.此后世界各国如日本的东京,大阪,奈川,千叶,爱知县等,俄罗斯的莫斯科,意大利的热那亚,澳大利亚的悉尼,印度的孟买及欧洲,加拿大南部,墨西哥北部的
6、许多大城市,都曾发生过严重的光化学烟雾污染.2.2 汽车排气对环境的污染汽车排气对环境及健康的影响(定性)洁净的空气通常是氮占 78%,氧占21%,氩占 1%,由于人类活动的影响,空气中增加了多种有害成分,危害人的身体健康,妨碍植物的正常生长,腐蚀建筑材料和器物.据法国能源局测定,一辆轿车每年排出的有毒废气比轿车本身重量大 3 倍.按我国汽车保有量8 亿计算,每年排向大气的有害气体达 10.15 亿吨.居民特别是交通民警和马路行人首先是受害者.汽车保有量的急剧增加给人民的生活质量和可持5续发展带来巨大的潜在影响.汽车排气对大气污染越来越严重.汽车消耗的燃料占全世界石油消费的一半,汽车排放的废气
7、占全世界温室气体排放总量的近 1/5.调查表明,造成全球温室效应的二氧化碳气体 80%来源于车辆。3. 使用因素对排气污染物的影响3.1 负荷得影响对于汽油机，发动机满负荷时，由于供给较浓的混合气，燃烧不完全，生成的 CO 量增多；中等负荷时，混合气略稀，燃烧率最高，CO、HC 减少但(NOx)增多；在怠速和小负荷时，供给的混合气由稀变浓，NOx 排放量减少而 CO 和 HC 显著增加。汽油机中，混合气的成分是比较均匀的，火焰传播较快，在正常条件下产生碳烟数量很少。6对于柴油机，其负荷时喷油量调节的。在怠速和轻负荷时，由于混合气很稀，有些过稀区域不能着火，因此 HC 排放相对较高。随着负荷增加
8、喷油量增加，HC 排放逐渐减少，CO 在怠速和低负荷时也较高，在中等负荷时最低，在接近全负荷时由于混合气很浓，有燃烧不完全区域，CO 排放增加；柴油机在大负荷条件下工作时，缸内温度较高，供给的空气是充足的，但柴油机是缸内形成混合气，混合气形成时间短，易造成混合气不均，在某些区域有过量空气，局部温度很高，使 NOx 大量生成。柴油机在低负荷时温度较低，汽缸内较大的稀薄混合区域处于可燃极限之外而不能燃烧，从而有较多的微粒，在大负荷时，在燃烧室的局部地方混合气有过浓现象，从而由于氧气不足烃分子发生分裂而形成较多碳烟。73.2 发动机转速的影响汽油机怠速运转时，由于混合气过浓，混合不均燃烧不充分，CO
9、、HC排放量较大，提高怠速转速可使 CO、HC 排放浓度下降，这是由于进气节流减小，充气量增加，残余气体稀释程度有所减小，使燃烧得到改善的缘故。随着发动机转速的增加，混合气变稀，燃烧室内气体的紊流增强，改善了混合和燃烧，使排气中的 CO、HC 含量减少。排气中的 CO、HC 随曲轴转速提高而下降，而 HC 排放量在高速时，由于燃烧时间短，易于产生未燃烃，则又有所提高。发动机的转速对不同空燃比混合气的 NO 的生成速度有不同的影响，当用稍浓混合气时，由于燃烧速度快，燃烧室内温度升高，NO 生成速度较快。在怠速和低速工况，HC 和 CO 排放较多，随着转速增加都有所下降，在最大转速时，CO 继续下
10、降而 HC 和 NO 增大，这是由于燃烧的时间短，混合气形成的时间也短，汽缸内燃烧条件恶化，发动机工作强度大的缘故。3.3 燃料的影响8汽油成分对 NOx 排放影响较大，而对 CO 排放影响较小，对 HC 的排放总量影响不大，但派出的成分有很大变化。当燃料中的芳香烃含量增加时，排气中的芳香烃、酚类和芳醛增加，由燃烧引起的烯烃减少，而以甲醛为主的总醛类略有减少。柴油成分主要对 NOx 排放有影响。随着柴油的十六烷烃值得降低，NOx 的生成量增加。其原因是十六烃值较低的燃油具有较长的滞燃期，并使燃烧开始时在稀火焰区有较多的燃油，于是在循环早期燃烧时就产生较高的气体温度，为 NO 的形成提供了有利的
11、条件。3.4 发动机热工况的影响 发动机的热工况直接影响到废气有害成分的排量。发动机冷却液的温度一般在 7095。在汽车运行过程中，环境温度变化很大（-4040） ，发动机的负荷和转速的变化也很大，会产生过热或过冷现象。对废气污染有重要影响的是燃烧室温度，它取决于发动机的冷却方式和冷却液温度。汽车在低温使用条件下，发动机从启动到暖机过程中，冷却液温度较低，HC 和 CO 排放浓度最高，这是因为发动机在冷态运转，燃油雾化不良，燃烧不充分，缸壁激冷作用大。随冷却液温度提高，缸壁温度也提高，在汽缸壁区域内的氧化反应的条件得到改善，排出的 HC 减少，特别是浓混合气时更为显著。NOx 的排放量与燃烧的
12、最高温度有关。当缸壁温度提高时，NOx 的排放量也增加。汽油机冷却温度从 30提高到 80时，NOx 增加 500*10（-96）700*10（-6） 。载货汽车和公共汽车与小轿车相比，由于载货汽车和公共汽车车速低，发动机罩下布置紧张，所以其工矿比轿车差，排气污染增大。3.5 运行工况的影响在汽车使用过程中，发动机经常处于多变的工况下，发动机经常处于多变的工况下，发动机的负荷和转速随时间不断变化。汽油机在减速和转速不高的工况下，废气中不完全燃烧的物质 HC 较多，而柴油机由于混合气的空气充足，HC 浓度很小。汽油机废气中的 CO 含量也很高，怠速时可达 7%，而柴油机的含量甚微。NO 浓度在加速和高速时有明显的增大，发动机在加速时，由于要求发出较大功率，须将汽缸内燃汽的温度提高，因此既会产生大量的 NOx，而且由于在短时间内供应过量的燃料，又会引起一部分燃料不完全燃烧，导致 CO 和 HC 排放量增加。3.6 汽车技术状态的影响汽车随着行使里程的增加，技术状况逐渐变坏，将导致汽车的排气污染
