一、点燃式发动机类

点燃式发动机一般使用汽油、液化石油气(LPG)、压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)等不同类型的燃料，这些燃料的主要成分都是HC化合物，与空气混合并发生燃烧时，主要与空气中的O2进行化学反应，这种化学反应的条件与状态不同，所产生的废气成分就会有所不同，其中对环境产生危害的污染物主要是CO(一氧化碳，属于有毒气体)、HC和NOX。

(一)点燃式发动机排放污染物的产生机理

1．CO的生成机理

CO的生成主要与混合汽的浓度有关。当混合汽较稀时，O2比较充足，燃料中的C(碳)与O2可以进行充分反应，即进行完全燃烧，所产生的废气为CO

2(二氧化碳，属于无毒气体)；当混合汽较浓时，O2不够充足，燃料中的C与O2的反应不够充分，即燃烧不完全，所产生的废气为CO。

可见，CO主要是由于缺氧而造成燃料不完全燃烧所产生的，因此，凡是引起燃料在缺氧条件下进行燃烧的因素都会造成CO排放的升高，例如：混合汽过浓、燃料与空气混合不均匀(局部混合汽过浓)等。

压缩压力对CO的形成也有一定的影响，压缩压力高时，C与O2可以“亲密接触”，有利于完全燃烧；反之，压缩压力不足，C与O2“远距离牵手”，不利于完全燃烧，CO排放会随之升高。

另外，残余废气对CO的形成也有一定的影响，残余废气过多，C与O2的“亲密接触”被干扰，不利于完全燃烧，CO排放会随之升高；反之，残余废气较少，C与O2“亲密接触”比较容易，利于完全燃烧，CO排放会随之降低。

因此，对于点燃式发动机而言，CO排放过高的原因包括：喷油量过大、喷油雾化不良、进气不畅、点火过迟(造成燃烧时间不足)、排气不畅(造成燃烧室内残余废气过多)、三元催化器失效(CO未被转化就排入大气)、压缩压力不足、残余废气过多、燃油蒸汽回收系统故障(燃油蒸汽量过大，造成混合汽过浓)等。

2．HC的生成机理

燃料没有参加燃烧，或没有充分参加燃烧就排入大气，就会造成HC排放增大。可见，HC排放与CO排放的机理有所不同。CO排放机理是燃料燃烧了，但燃烧进行得不彻底；HC排放机理则是燃料根本就没有燃烧，或一部分燃料燃烧了，而另有一部分却没有燃烧。由此可见，HC排放过高的原因要比CO的复杂，大致包括以下几个方面。

①火焰不稳定，在传播过程中发生了熄灭现象，原因包括：混合汽过浓或过稀、混合汽中残余废气过多、汽缸压力过低、淬灭效应等。

由于燃烧室表面温度远低于火焰温度，造成火焰无法到达燃烧室表面0.1 ~0.7mm范围内，在燃烧室表面形成薄薄的一层没有燃烧“气膜”，同时，火焰也无法到达活塞与汽缸之间的间隙之中，这些区域都称为淬灭区，其中包含大量没有燃烧的HC化合物，这就是淬火效应。如图1所示，这部分气体随废气排出，造成HC排放的升高。一般来讲，燃烧室温度越低(如发动机较冷)，淬灭区越大，HC排放也越高。

②点火失败，原因包括：没有点火火花、火花过弱(如点火系统漏电或其他故障、火花塞间隙不当或火花塞不良)、混合汽过浓或过稀、混合汽中残余废气过多、汽缸压力过低等。

③汽缸压力不足，压缩压力高时，燃料与O2可以“亲密接触”，有利于完全燃烧，HC排放较少；反之，压缩压力不足，燃料与O2“远距离牵手”，不利于完全燃烧，HC排放会随之升高。

④进排气门重叠区，新鲜混合汽泄漏到排气管中(如配气正时不当)。

⑤机油窜入燃烧室，未能参加燃烧而随废气排出(如曲轴箱通风系统阻塞，造成曲轴箱压力升高；活塞环装反或磨损，产生“泵油作用”等)。

⑥曲轴箱窜气直接排入大气(曲轴箱通风系统泄漏)

⑦燃料蒸汽直接排入大气，或活性炭罐饱和(燃料蒸汽回收系统失效)。

3．NOx的生成及原因

NOX的生成与燃料没有直接关系，主要是空气在高温条件下，其中的N2(氮气)会与O2发生化学反应，生成NOX。温度越高，高温持续时间越长，生成的NOX越多。只不过发动机燃烧室内部具有这样的高温条件，从而造成了NOX排放的产生。

点燃式发动机的燃烧温度远高于压燃式发动机，因此，点燃式发动机的NOX排放远大于压燃式发动机。正因如此，排放法规中对NOX排放的限制也主要针对点燃式发动机，但随着排放法规的不断严格，在欧IV、欧V标准中，已经开始对压燃式发动机的NOX排放进行了限制。

点燃式发动机的燃烧为预混式(即燃料与空气预先混合后再开始燃烧)，其特点是蓝色火焰传播式，蓝色火焰温度较高，相当于煤气灶的火焰为蓝色时，温度较高，烧水很快；压燃式发动机的燃烧为扩散式(即燃料在向空气中扩散时，仅在与空气的交界、混合区域发生燃烧)，其特点为黄色火苗“喷射式”(即燃烧开始后，喷油器看起来像喷出一个或几个黄色火苗，这种火苗的温度较低，而且会产生炭烟，相当于煤气灶的火焰为黄色时，温度较低，烧水较慢，且很快在锅底形成炭黑)。

部分汽车发动机采

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