二、汽油机排放污染控制措施
由于汽车的排放物对动植物的生存产生了许多危害性,各个国家和地区都在采取措施以控制汽车所带来的日益严重的环境污染。汽油机的控制措施主要从以下几个方面进行阐述。
1.点火控制
(1)适当推迟点火提前角
点火提前角对发动机的动力性、经济性、排放特性和噪声有重要影响,推迟点火提前角是最简单易行,最普遍应用的排放控制技术,随着点火提前角的减小碳氢化合物和氮氧化合物排放明显降低,但推迟点火提前角会使平均有效压力下降和油耗上升,因而靠推迟点火提前角降低排放是有限的,应综合考虑排放特性、动力性及经济性来确定最佳点火提前角。
(2)加大点火能量
采用高能点火系统,使点火系初级电流由3~5A 提高到 5~7A 可加强火花强度及加长火花持续时间,加强了燃烧,可降低碳氢化合物的排放。尤其在稀薄燃烧时,配合高能点火可促进火焰核心的形成,提高着火性。为了提高发动机点火能量,零件制造商专门为改装车提供一种高能量高压点火线,即“矽导线”。这种高压点火线比普通高压点火线的内阻要低很多,可以增加点火能量。
2.燃烧系统的优化设计
(1)紧凑的燃烧室形状
汽油机燃烧室的设计对发动机动力性、经济性、工作稳定性及排放特性有很大影响,用燃烧室的面容比-燃烧室表面积与其容积之比来表征燃烧室的紧凑性。 面容比小,燃烧室结构紧凑,火焰传播距离短,燃烧可在短时间内完成、使爆燃倾向减小,还可以提高发动机压缩比。同时,由于单位体积的表面积较小,相对散热面积小,热损失减小,发动机热效率高,面容比小,使缸壁激冷区减小,碳氢化合物排放量减少。燃烧室面容比大小取决于气缸直径与然烧室的形状,在采用小燃烧室情况下,为减少单位体积的表面积,多用半球形燃烧室
。
(2)改善缸内气流运动
增强缸内混合气的涡流和紊流,即加强油气混合,能实现快速和完全燃烧,降低废气排放。采用螺旋进气道,在进气门上设置导气屏或采用可变的截止阀,可控制缸内的涡流与紊流。挤气面的变化能增强燃烧室内紊流扰动,提高火焰传播速度,减少淬熄层厚度,降低碳氢化合物排放。
(3)优化压缩比
压缩比是发动机设计的重要参数之一,压缩比的提高能使发动机的动力性和经济性均得到提高,但对排气净化不利,会增大排气的污染。在实际中往往是采取特殊处理措施后提高压缩比,以在不增大排放的基础上提高发动机的动力性和经济性。
(4)减少参与燃烧的缝隙容积
采取减少不参与燃烧的缝隙容积的措施,如将活塞第一环槽适当上移,尽量缩小活塞头部与气缸的间隙,减小了活塞、活塞环与气缸壁之间形成的缝隙对发动机碳氢化合物排放的影响。
3.新型燃烧系统
采用实用新型燃烧系统的目的在于改造现有汽油机的燃烧室,提高汽油机燃烧效率。比如汽油机旋流分层、微涡流燃烧、电控喷射的分层稀燃发动机及均质混合气压燃的新型燃烧系统,属于发动机燃烧技术。方法是在气缸盖上设置包括有旋流室、挤压面、导流面、微涡流室等的燃烧系统,实现稀燃和速燃,使汽油机的燃烧效率和热效率大大提高,从而使经济性、动力性大幅度提高,排放指标大幅度降低。
可以看出汽油发动机的排放控制不是单一的,是与多方面因素有关的,以上只是从几个方面进行了阐述,汽油机的排放控制还有很多措施,比如废气再循环系统、曲轴箱通风控制系统、燃油蒸发控制系统、三元催化转化器、二次空气供给系统等。
三、结束语
综上所述,汽油机的有害排放物(一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物)形成及影响因素较多,汽油机的排放控制措施也有很多,因此,在改进措施中要综合考虑,同时,还需结合发动机的动力性和经济性的要求,以取得整体最优化。随着电子控制技术的飞速发展和发动机燃烧系统的不断改进,新的排放控制技术将会不断涌现,进而进一步提高汽油机排放性能,减少排放的污染。