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1、二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理天津内燃机研究所第一研究室天津内燃机研究所第一研究室20112011年年6 6月月2828日日1主要内容主要内容v 汽油机工作原理及其关键部件汽油机工作原理及其关键部件v汽油机主要污染物生成机理汽油机主要污染物生成机理v二冲程发动机排放特点及主要影响因素二冲程发动机排放特点及主要影响因素v二冲程发动机降排路线分析二冲程发动机降排路线分析2汽油机工作原理及其关键部件汽油机工作原理及其关键部件3内燃机分类内燃机分类4内燃机内燃机水冷发动机风冷发动机内燃机内燃机 内燃机内燃机 内燃机内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式
2、发动机电控喷射式发动机 内燃机内燃机单列式发动机双列式发动机发动机基本术语发动机基本术语 (1)v基本术语基本术语上止点，Top Dead Center, TDC下止点， Bottom Dead Center, BDC 5发动机基本术语发动机基本术语 (2)v压缩比，Compression ratio, CR6发动机基本术语发动机基本术语 (3)v曲轴箱压缩比曲轴箱压缩比 kk=(Vk+Vs)/Vk Vk为活塞位于下止点时曲轴箱容积为活塞位于下止点时曲轴箱容积；Vk+Vs(工作容积工作容积)为为活塞位于上止点时曲轴箱容积。活塞位于上止点时曲轴箱容积。7四冲程发动机与二冲程发动机四冲程发动机与二
3、冲程发动机8四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理9v四冲程发动机：四冲程发动机：活塞往复四个冲活塞往复四个冲程完成一个循环的发动机。程完成一个循环的发动机。v 四个循环：四个循环：进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程四冲程汽油四冲程汽油机的工作机的工作过程程四冲程发动机工作过程四冲程发动机工作过程10活塞活塞活塞活塞进气压缩作功排气二冲程发动机机体基本构造二冲程发动机机体基本构造11二冲程发动机二冲程发动机12第一冲程第一冲程：压缩、进气：压缩、进气第二冲程第二冲程：做功、排气：做功、排气v两个活塞行程内，即曲轴旋转一两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一
4、个工作循环。周的时间内完成一个工作循环。二冲程发动机工作循环二冲程发动机工作循环13二冲程发动机工作过程二冲程发动机工作过程14v二冲程内燃机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过二冲程内燃机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程，这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最大的程，这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最大的是换气过程。在膨胀行程的末期，活塞下行首先打开排是换气过程。在膨胀行程的末期，活塞下行首先打开排气口，开始排气，而后扫气口开启，具有一定压力的新鲜气口，开始排气，而后扫气口开启，具有一定压力的新鲜充量由扫气口流人气缸，并强迫废气由排气口流出，进行充量由扫气口流人气缸，并
5、强迫废气由排气口流出，进行充量更换，然后，活塞到达下止点后又上行，在压缩行程充量更换，然后，活塞到达下止点后又上行，在压缩行程的开始，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。新的开始，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。新鲜充量由扫气泵提供，扫气泵的作用是对新鲜充量进行压鲜充量由扫气泵提供，扫气泵的作用是对新鲜充量进行压缩，使其压力提高后，再进入气缸。缩，使其压力提高后，再进入气缸。进气过程进气过程v进气方式：进气方式：对称进气i1 = i2利用活塞阀控制的曲轴箱进气;曲轴箱进气口开启角和关闭角对称于上止点;非对称进气i1 i2簧片阀式15对称进气相位图簧片阀进气方式簧片阀进气方式v在进气
6、道中安装一个单向簧在进气道中安装一个单向簧片阀片阀16v1e40f-6发动机发动机17簧片阀进气特点簧片阀进气特点vi1 i2且且i1 i2 。v中低速不会产生反喷，稳定性和经济性好。中低速不会产生反喷，稳定性和经济性好。 v由由于于在在进进气气道道中中安安装装簧簧片片阀阀而而存存在在阻阻力力，高高速充量比活塞阀式低，结构稍复杂。速充量比活塞阀式低，结构稍复杂。18进气过程衡量指标进气过程衡量指标v给气比给气比衡量曲轴箱进气过程的主要指标是给气比 。 也称扫气过量空气系数。 =每循环供给的新气质量/在大气状态下气缸工作容积Vs所占有的空气质量由于是衡量进入曲轴箱的新气量的多少， 愈大动力性愈好
7、。 19影响换气的部件及其参数影响换气的部件及其参数v影响换气过程的部件及其参数主要有：影响换气过程的部件及其参数主要有：气口尺寸形状扫气泵形式曲轴箱压缩比20气口尺寸气口尺寸va a曲线表示因气口尺寸过大而出现进曲线表示因气口尺寸过大而出现进气反喷。因从气反喷。因从IO到上止点曲轴箱压力到上止点曲轴箱压力很快达到大气压线很快达到大气压线(虚线虚线)，当活塞从，当活塞从上止点向下行走时多曲轴箱受压缩，上止点向下行走时多曲轴箱受压缩，因气口过大而未关故产生曲轴箱向进因气口过大而未关故产生曲轴箱向进气管倒流，使气管倒流，使IC点点pk低，当扫气口刚低，当扫气口刚打开时，气缸内压力高于曲轴箱内压打开
8、时，气缸内压力高于曲轴箱内压力，使得燃烧废气倒流入曲轴箱内，力，使得燃烧废气倒流入曲轴箱内，扫气不完全，给气比扫气不完全，给气比较小。较小。v曲线曲线(b)表示对该转速下，气口尺寸适表示对该转速下，气口尺寸适中。在中。在IC点点pk高，高，SC点点pk低低最大。最大。v曲线曲线(c)表示气口尺寸过小。在表示气口尺寸过小。在IC因尺因尺寸过小阻力大，寸过小阻力大，pk上升慢，直到上升慢，直到IC时时pk还很低。在扫气期间，其压力下降还很低。在扫气期间，其压力下降也慢，直到扫气口关闭也慢，直到扫气口关闭(SC)时，压力时，压力pk还很高，故给气比还很高，故给气比也较小。也较小。 21气口形状气口形
9、状v在同样的气口面积下在同样的气口面积下, ,高度小，高度小，宽度大的气口宽度大的气口大。反之，高大。反之，高度大，宽度小则在所有的转速度大，宽度小则在所有的转速下下都低。都低。 v一种气口尺寸仅对应一个最佳一种气口尺寸仅对应一个最佳转速，转速过高和过低都会使转速，转速过高和过低都会使给气比给气比降低。因此，在选择降低。因此，在选择气口尺寸时应根据该发动机的气口尺寸时应根据该发动机的转速选择。转速选择。 22二冲程发动机扫气泵二冲程发动机扫气泵v二冲程发动机换气过程的特点是进、排气过程基二冲程发动机换气过程的特点是进、排气过程基本同时进行，并利用新鲜充量扫除废气，所以，本同时进行，并利用新鲜充
10、量扫除废气，所以，新鲜充量会与废气混合，废气排出不彻底，容易新鲜充量会与废气混合，废气排出不彻底，容易损失新鲜充量。如按曲轴转角计算，二冲程发动损失新鲜充量。如按曲轴转角计算，二冲程发动机换气过程很短，为机换气过程很短，为130150曲轴转角，大约曲轴转角，大约是四冲程发动机换气过程的是四冲程发动机换气过程的1/3左右。因此，二冲左右。因此，二冲程发动机换气过程的组织比较困难，其关键环节程发动机换气过程的组织比较困难，其关键环节是扫气泵和扫气形式。是扫气泵和扫气形式。v为了利用新鲜充量扫除废气，二冲程发动机必须为了利用新鲜充量扫除废气，二冲程发动机必须设置扫气泵，使新鲜充量压力高于气缸内废气压
11、设置扫气泵，使新鲜充量压力高于气缸内废气压力。力。23扫气泵形式（扫气泵形式（1）v曲轴箱作扫气泵曲轴箱作扫气泵 将曲轴箱封闭，利用活塞运动实现曲轴箱进气过程，并压缩曲轴箱内气体，提高其压力，起到扫气泵作用。 曲轴箱内最高压力与曲轴箱压缩比有关。曲轴箱容积大，故压缩比低（ e k = 1.3 1.55 ），这种扫气泵的充气效率低，扫气压力pk低，约为108 k Pa 。24扫气泵形式（扫气泵形式（2）v设置专门扫气泵设置专门扫气泵 这种结构二冲程发动机的这种结构二冲程发动机的扫气压力扫气压力pk适中，适中，pk = 109 150 k Pa ，因为，因为不希望消耗较多的功率驱不希望消耗较多的功
12、率驱动扫气泵，所以不采取较动扫气泵，所以不采取较高扫气压力。高扫气压力。v因扫气气体损耗大，多用因扫气气体损耗大，多用于二冲程柴油机。于二冲程柴油机。25带扫气泵的柴油机扫气泵形式（扫气泵形式（3）v 废气涡轮增压做扫气泵废气涡轮增压做扫气泵 这种结构二冲程发动机驱动扫气泵时不消耗这种结构二冲程发动机驱动扫气泵时不消耗额外功率，并和废气涡轮增压技术相结合，额外功率，并和废气涡轮增压技术相结合，故扫气压力较高，故扫气压力较高，pk = 140200 k Pa，根据需要，还可以提高扫气压力。用于二根据需要，还可以提高扫气压力。用于二冲程柴油机。冲程柴油机。26曲轴箱压缩比曲轴箱压缩比vk高则高速高
13、则高速 大。大。 k低则低则低速低速大。这是因为大。这是因为k大，大，曲轴箱的压力变化大，各曲轴箱的压力变化大，各气口前后压差大，气流运气口前后压差大，气流运动加快，动加快，k大，大， max偏偏向高速。向高速。 k大低速大低速 小是小是因为压差大造成涡流损失因为压差大造成涡流损失大，能量消耗大所致。大，能量消耗大所致。v增加曲轴箱的压缩比受结增加曲轴箱的压缩比受结构的限制不可能太大，一构的限制不可能太大，一般般k=1.251.4之间。之间。 27二冲程发动机换气过程二冲程发动机换气过程v二冲程内燃机的换气过程分为三个阶段二冲程内燃机的换气过程分为三个阶段自由排气阶段扫气阶段额外排气阶段28自
14、由排气阶段自由排气阶段v自由排气阶段自由排气阶段 排气口开启到新鲜充量进入气缸，为排气口开启到新鲜充量进入气缸，为自由排气阶自由排气阶段段。排气口一般在下止点前。排气口一般在下止点前 60 75(CA ) )开启，开启，排气口刚开启时，气缸压力较高，约为排气口刚开启时，气缸压力较高，约为300 600 kPa，压力比，压力比p/pr超过超过1.9，是超临界排气。在该，是超临界排气。在该阶段，排气流量与排气管内的气体状态无关，只阶段，排气流量与排气管内的气体状态无关，只取决于缸内气体的状态和排气口流通截面的大小。取决于缸内气体的状态和排气口流通截面的大小。自由排气阶段是二冲程内燃机换气过程的最重
15、要自由排气阶段是二冲程内燃机换气过程的最重要阶段，也包括超临界排气和亚临界排气，排出大阶段，也包括超临界排气和亚临界排气，排出大约约70% 80%的废气。的废气。29扫气阶段扫气阶段v扫气阶段扫气阶段 随着活塞下行及废气迅速外流，缸内气体随着活塞下行及废气迅速外流，缸内气体压力骤降，可形成较高的真空，此时扫气压力骤降，可形成较高的真空，此时扫气口开度也已加大，使新鲜充量急速流入气口开度也已加大，使新鲜充量急速流入气缸。随后，扫气口与排气口开度均较大，缸。随后，扫气口与排气口开度均较大，扫气气流经过扫气口进入气缸，将缸内废扫气气流经过扫气口进入气缸，将缸内废气从排气口压向排气管，实现扫气。气从排
16、气口压向排气管，实现扫气。 30额外排气阶段额外排气阶段v额外排气阶段额外排气阶段 扫气口关闭到排气口关闭，为扫气口关闭到排气口关闭，为额外排气阶段额外排气阶段。因为结构原因，二冲程发动机扫气口关闭时刻因为结构原因，二冲程发动机扫气口关闭时刻早于排气口。在这一阶段，由于活塞上行的排早于排气口。在这一阶段，由于活塞上行的排挤和排气气流的惯性作用，部分废气与新鲜充挤和排气气流的惯性作用，部分废气与新鲜充量的混合气继续排出，直到排气口关闭为止。量的混合气继续排出，直到排气口关闭为止。对于扫气口关闭时刻晚于排气口的发动机而言，对于扫气口关闭时刻晚于排气口的发动机而言，由于可以获得新鲜充量的额外加入，故
17、这一阶由于可以获得新鲜充量的额外加入，故这一阶段被称为过后充气阶段。段被称为过后充气阶段。31理想扫气模式理想扫气模式v完完 全全 扫扫 气气 (perfect scavenging) 完完全全扫扫气气也也称称排排挤挤扫扫气气或或称称全全驱驱扫扫气气。它它是是扫扫气气用用新新鲜鲜气气进进入入气气缸缸后后不不与与废废气气混混合合，并并将将废废气气向向前前排排挤挤，当当废废气气全全部部被被排排挤挤出出排排气气口口时时，新新气气刚刚好好到到达达排排气气口口。这这种种情情况况最最为为理理想想，流流入入气气缸缸的的新新气气体体积积等等于于被被排排挤挤出出的的废废气气体体积积。当当 =l时时， s =10
18、0%，在在扫气曲线上为一倾斜扫气曲线上为一倾斜45的直线。的直线。32v完全混合扫气完全混合扫气(perfect mixing scavenging) 扫气用新气进入气缸后，立即与气缸中的废气均扫气用新气进入气缸后，立即与气缸中的废气均匀混合，从排气口排出与进气量相等积体的混合匀混合，从排气口排出与进气量相等积体的混合气。这种扫气是靠新气不断流入，并不断排出混气。这种扫气是靠新气不断流入，并不断排出混合气，从而使气缸的混合气中，废气浓度逐渐稀合气，从而使气缸的混合气中，废气浓度逐渐稀释来实现，故也称稀释扫气，如图曲线释来实现，故也称稀释扫气，如图曲线2 2所示。所示。 33v短路扫气短路扫气
19、扫扫气气空空气气毫毫无无扫扫气气作作用用立立即即从从排排气气口口排排出出。它它在在扫气曲线上为扫气曲线上为s等于零的一条横线曲线等于零的一条横线曲线3。34实际扫气方式实际扫气方式v上述三种标准扫气型式都是理想化的，在上述三种标准扫气型式都是理想化的，在实际二冲程发动机上是三种实际二冲程发动机上是三种型式在一台机型式在一台机子上交互存在而有所接近。子上交互存在而有所接近。35扫气形式扫气形式v 废气和新鲜充量在气缸中的流动方式称为废气和新鲜充量在气缸中的流动方式称为扫气形式扫气形式，也对换气过程的效果起着重要，也对换气过程的效果起着重要作用。作用。v 扫气形式有以下几种基本类型：扫气形式有以下
20、几种基本类型：横流扫气回流扫气直流扫气36横流扫气横流扫气v扫气口和排气口沿着气缸圆周扫气口和排气口沿着气缸圆周布置，各在相对的一侧，扫气布置，各在相对的一侧，扫气口沿圆周和气缸中心线都有倾口沿圆周和气缸中心线都有倾斜角，控制气流方向，以提高斜角，控制气流方向，以提高换气质量。换气质量。v排气、扫气定时关于下止点对排气、扫气定时关于下止点对称，扫气口比排气口先关，有称，扫气口比排气口先关，有额外排气阶段。在气缸死角额外排气阶段。在气缸死角（图中（图中A区域）容易积存废气，区域）容易积存废气，容易出现新鲜充量短路，即新容易出现新鲜充量短路，即新鲜充量直接从扫气口流向排气鲜充量直接从扫气口流向排气
21、口，如图中口，如图中B路线。路线。37回流扫气回流扫气v扫气口不是正对着排气口扫气口不是正对着排气口设置，两者常位于气缸同设置，两者常位于气缸同侧侧 。v扫气口有倾斜角扫气口有倾斜角，以控制以控制气流方向。气流方向。 v扫、排气定时对称，产生扫、排气定时对称，产生额外排气。额外排气。v克服横流换气中新鲜充量克服横流换气中新鲜充量短路的现象，扫气效果比短路的现象，扫气效果比横流好。横流好。 38直流扫气直流扫气v扫气口沿切线方向排列扫气口沿切线方向排列，形成形成气垫气垫，沿气缸轴线运动，将废沿气缸轴线运动，将废气推出气缸气推出气缸 。v可以实现不对称换气，使排气可以实现不对称换气，使排气门关闭较
22、早，以实现过后充气。门关闭较早，以实现过后充气。 v扫气效果最好。扫气效果最好。v结构复杂。结构复杂。 39气门气口式扫气效果评价参数扫气效果评价参数v扫气系数扫气系数 为换气后留在缸内的新鲜气质量为换气后留在缸内的新鲜气质量 为换气后留在缸内气体的总质量为换气后留在缸内气体的总质量40关键部件及其参数对扫气的影响关键部件及其参数对扫气的影响vS/D的影响的影响:在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下，S/D增加，扫气效率增加，扫气效率下降；下降；v扫气压力的影响扫气压力的影响:扫气压力增压，容易造成新气与废气的扫气压力增压，容易造成新气与废气的混合，从而使扫气效率下降；混合，从而使扫
23、气效率下降；v发动机转速发动机转速n： n增加，扫气压力增加，气流紊流加剧，增加，扫气压力增加，气流紊流加剧，新气与废气混合，扫气效率新气与废气混合，扫气效率s下降；下降；v扫气道仰角扫气道仰角：一般在一般在20以内。以内。v水平夹角及焦距水平夹角及焦距：v扫气道形状：扫气道形状：无气流分离，如渐缩型气道。无气流分离，如渐缩型气道。41二冲程发动机换气过程特点二冲程发动机换气过程特点v换换气气时时间间短短，换换气气质质量量差差。在在扫扫气气期期间间，将将有有较较多多的的新新鲜鲜充充量量经经过过排排气气口口直直接接流流入入到到排排气气管管中中，增加了新鲜充量的消耗量。增加了新鲜充量的消耗量。v进
24、进排排气气过过程程同同时时进进行行，新新鲜鲜充充量量与与废废气气易易于于掺掺混混，残余废气系数较大。残余废气系数较大。v扫扫气气消消耗耗功功大大，再再加加上上扫扫气气损损失失，其其指指示示热热效效率率明显低于四冲程内燃机，因此燃油消耗率较高。明显低于四冲程内燃机，因此燃油消耗率较高。v排排放放高高，对对于于化化油油器器式式二二冲冲程程汽汽油油机机而而言言，由由于于在在扫扫气气期期间间有有较较多多新新鲜鲜充充量量短短路路而而直直接接流流入入排排气气管，导致其未燃管，导致其未燃HCHC排放较高。排放较高。 42二冲程发动机工作特点二冲程发动机工作特点v曲轴旋转一周即为一个工作循环，压缩和进曲轴旋转
25、一周即为一个工作循环，压缩和进气（新鲜混合气进入曲轴箱）为一个冲程，气（新鲜混合气进入曲轴箱）为一个冲程，燃烧和排气在一个冲程；燃烧和排气在一个冲程；v理论上二冲程发动机功率是四冲程发动机功理论上二冲程发动机功率是四冲程发动机功率的率的2倍，事实上，由于各类损失等原因，倍，事实上，由于各类损失等原因，这一数值约为这一数值约为1.51.7倍左右；倍左右；v没有单独的换气过程，利用扫气将燃烧废气没有单独的换气过程，利用扫气将燃烧废气扫出，不可避免存在新鲜混合气损失，未燃扫出，不可避免存在新鲜混合气损失，未燃HC排放高。排放高。43其他关键部件及其对发动机性能影响其他关键部件及其对发动机性能影响v散
26、热片散热片散热片多少、形状及其分布直接影响冷却效果，进而影响进气密度和发动机动力性；冷却空气通过时，空气阻力要求小，制造散热片的材料要有良好的导热性，散热片要有一定的机械强度；通过CAE 等现代设计手段可以很方便的研究各参数对散热性能的影响，从而达到择优的目标。v化油器化油器空燃比影响发动机的动力性、排放性和热负荷，在一定程度上需要折中，需根据具体情况进行空燃比调整匹配。 44汽油机排放污染物生成机理汽油机排放污染物生成机理45主要污染物主要污染物46CO的生成机理的生成机理vCO是燃料在燃烧过程中生成是燃料在燃烧过程中生成的中间产物；的中间产物；v燃料燃烧过程中局部空间和燃料燃烧过程中局部空
27、间和瞬时存在下列条件之一，则瞬时存在下列条件之一，则CO不能继续燃烧生成不能继续燃烧生成CO2而就被排出机外：而就被排出机外：反应着的气体温度突然过低；反应着的气体突然缺乏氧化剂；反应物停留在合适于反应条件（如温度和浓度等）的时间过短；47NOx生成机理生成机理v空气中的空气中的N2，在燃烧室内由于高温发生氧化反应产生，在燃烧室内由于高温发生氧化反应产生NO 及及NO2，统称氮氧化，统称氮氧化物（物（NOx），排气中），排气中NO2浓度比浓度比NO低很多，大约占低很多，大约占5%；v热热NO（发动机（发动机NO排放的主要来源）：排放的主要来源）： 燃烧过程中空气中的O2与N2反应生成NO（ Z
28、eldovich链反应机理）O22O，N2+O NO+N，O2 +N NO+O，OH+N NO+H 主要受以下因素影响：燃烧温度混合气浓度（氧含量）高温下滞留时间 v快速型快速型NO(5%)：空气中的N2通过两步反应生成NO（Fenimore）,只发生在存在碳氢团的不完全燃烧区域，与温度关系不大。 N2+CH HCN+N， N+ O2 NO+Ov燃料型燃料型NO：燃料中的氮氧化物生成NO48HC生成机理及排放生成机理及排放v排气排气：在缸内工作过程中生成并随排气排出，称为HC的排气排放物，主要是在燃烧过程中未来得及燃烧或未完全燃烧的燃料或润滑油。壁面淬熄狭隙效应润滑油膜的吸附和解吸燃烧室中沉积
29、物的影响v曲轴箱：曲轴箱：从燃烧室通过活塞与气缸之间的间隙漏入曲轴箱的窜气，含有大量HC。v蒸发：蒸发：从汽油机和其他轻质液体燃料点燃机的燃油系统，即从燃油箱、化油器、燃油管接头等处以及停车后进气管中的油膜蒸发的燃油蒸气，如果进入大气，同样构成HC排放物，称为蒸发排放物。v换气过程换气过程（二冲程发动机）49硫氧化物生成机理硫氧化物生成机理v燃油中约燃油中约95%的硫都会释放到空气中，的硫都会释放到空气中，5%以硫酸盐的形式存在于灰分或颗粒中。以硫酸盐的形式存在于灰分或颗粒中。 燃料S +O2 SO2 SO2 +O2 SO3 2SO2 +O2 2SO350主要污染物生成影响因素主要污染物生成影
30、响因素v燃烧室结构燃烧室结构v过量空气系数过量空气系数v点火提前角点火提前角51二冲程发动机排放特点及主二冲程发动机排放特点及主要影响因素要影响因素52小通机分类及排放法规小通机分类及排放法规53EPA 3阶段排放法规限值EPA 发动机分类方法v目前，二冲程发目前，二冲程发动机多用于手持动机多用于手持式通机产品；式通机产品；vCO能满足排放法能满足排放法规要求；规要求；vHC+NOX是主要是主要控制对象控制对象二冲程汽油机主要污染物二冲程汽油机主要污染物vNOx比例小：比例小： 浓混合气的使用浓混合气的使用vHC比例高：扫气过程中新鲜混合气与废气掺混致使比例高：扫气过程中新鲜混合气与废气掺混致
31、使未燃混合气直接排出未燃混合气直接排出v二冲程汽油机控制关键在于二冲程汽油机控制关键在于UHC54二冲程汽油机二冲程汽油机UHC主要来源主要来源v燃烧产生的燃烧产生的UHC大概为大概为300400ppm，而，而通常排放中大概有通常排放中大概有1500（小负荷）（小负荷）5000（大负荷）（大负荷）ppm的的UHC,大部分来自大部分来自于扫气过程。于扫气过程。v二冲程发动机的二冲程发动机的UHC大概是四冲程发动机大概是四冲程发动机的的310倍。倍。55换气过程中的换气过程中的UHC损失损失v新鲜混合气的短路损失新鲜混合气的短路损失（影响目前（影响目前HC排放的主要因素）排放的主要因素）：混合于废
32、气中由排气道排出的新鲜混合气；混合于废气中由排气道排出的新鲜混合气；直接由排气口逃逸的新鲜混合气（气道形状及位置设计不佳时）；直接由排气口逃逸的新鲜混合气（气道形状及位置设计不佳时）；56二冲程汽油机排放的关键控制参数二冲程汽油机排放的关键控制参数v气道仰角气道仰角v气道参数气道参数v气口位置气口位置v结构参数结构参数57气道仰角气道仰角v决定了新鲜混合气气流进决定了新鲜混合气气流进入缸内角度，影响扫气气入缸内角度，影响扫气气流在缸内的运动轨迹，进流在缸内的运动轨迹，进而影响新鲜混合气逃逸和而影响新鲜混合气逃逸和HC排放。排放。58气道参数气道参数v气道形状直接决气道形状直接决定了各扫气道扫定
33、了各扫气道扫气气流之间及扫气气流之间及扫气气流与燃烧废气气流与燃烧废气之间的相互作气之间的相互作用，因而对换气用，因而对换气过程和过程和HC排放的排放的影响很大。影响很大。59气口位置气口位置v排气气口位置（排气定排气气口位置（排气定时）时） 决定了排气口开启时刻缸内的排气压决定了排气口开启时刻缸内的排气压力大小，影响了排气初始速度。此外，力大小，影响了排气初始速度。此外，排气口关闭时刻直接决定了新鲜混合气排气口关闭时刻直接决定了新鲜混合气逃逸的多少。逃逸的多少。v扫气气口位置（扫气定扫气气口位置（扫气定时）时） 决定了扫气口打开时的缸内压力与曲轴决定了扫气口打开时的缸内压力与曲轴箱之间的压力
34、差，进而影响扫气气流进箱之间的压力差，进而影响扫气气流进入缸内的速度和扫气效率，是决定发动入缸内的速度和扫气效率，是决定发动机工作过程中新鲜混合气量多少的关键机工作过程中新鲜混合气量多少的关键因素。因素。60废气中燃料含量的变化废气中燃料含量的变化结构参数结构参数v缸径：缸径大小影响燃烧室的面容比及罅缸径：缸径大小影响燃烧室的面容比及罅隙，进而影响燃烧过程中形成的隙，进而影响燃烧过程中形成的HC；v曲轴箱容积：曲轴箱容积大小影响了扫气曲轴箱容积：曲轴箱容积大小影响了扫气压力的变化，进而影响了进入气缸内氧气压力的变化，进而影响了进入气缸内氧气的质量和的质量和HC逃逸。逃逸。61二冲程发动机降排技
35、术路线二冲程发动机降排技术路线分析分析62二冲程发动机降排技术路线二冲程发动机降排技术路线v分层扫气技术路线：是目前排放控制效果分层扫气技术路线：是目前排放控制效果比较好的技术，比较好的技术， 原机排放即可满足排放法原机排放即可满足排放法规要求；规要求；v非分层扫气技术路线：优化的非分层扫气技术路线：优化的4-通道扫气道通道扫气道催化器方案。催化器方案。63减排技术路线对比减排技术路线对比64分层扫气优点：排放低，油耗低。是满足未来更严格排放法规的技术路线。问题：1.专利；2.加工成本。非分层扫气优点：结构简单，易加工。加上后处理能满足现行法规要求。缺点：优化至一定程度后，新鲜气逃逸损失难以避免。
