第四章 点燃式内燃机低排放设计

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1、第四章点燃式内燃机低排放设计曲轴箱排放物的控制蒸发排放物的控制冷起动、暖机和怠速排放控制低排放供给系统低排放点火系统低排放燃烧系统排气再循环其他低排放技术南昌大学机电学院§4.1曲轴箱排放物的控制窜气的定义：点燃式内燃机运转时，气缸内的高压可燃混合气和已燃气体，在压缩和膨胀过程会或多或少通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱空间内，称为窜气（blow-bygas）。若曲轴箱与大气相通，则窜气中的大量未燃碳氢化合物及其不完全燃烧产物会排入大气形成污染。车用汽油机采用曲轴箱强制通风装置（PCV,PositiveCrankcaseVentila

2、tion）新鲜空气经空气滤清器后引入曲轴箱，和箱内的窜气混合，经气缸盖罩、计量阀吸入进气管，实现窜气的再燃烧。一、曲轴箱强制通风装置南昌大学机电学院当进气管真空度大（如怠速或小负荷运转）时，阀芯被真空度吸引克服回位弹簧的弹力向右移动（a图），斜槽的有效流通断面积变小，避免通风量过大，以保护供油系统的小负荷加浓功能不受过大干扰。系统保证曲轴箱中的压力永远不超过大气压力。二、计量曲轴箱强制通风量的PCV阀PCV阀实质是流通断面积随阀两端压差变化而变化的单向阀。根据弹簧力和进气管真空度的平衡情况开闭气体通路。当进气管真空度小（大负荷）时阀芯所

3、受真空吸力减小，在回位弹簧作用下向左移动（b图），右端斜槽流通断面积变大。当阀芯退到接近阀座时，流通断面积又要减小若发生进气管回火，压力突然升高会使PCV阀芯压紧阀座，防止波及曲轴箱引起爆炸事故。而右侧的缓冲弹簧能防止阀芯过分右移使斜槽完全关闭，同时避免阀芯卡死南昌大学机电学院§4.1曲轴箱排放物的控制三、发动机的窜气特性和PCV阀的流量特性发动机的窜气流量一般随发动机负荷的加大而加大，因此进气管真空度越小，窜气量越大。PCV阀理想的流量特性应该与发动机的窜气量成正比且有一定余量，以保证发动机老化、窜气量增大后PCV系统仍能很好地工作。

4、实际的PCV阀流量特性是对理想特性的近似。压燃式内燃机曲轴箱窜气中由于未燃HC很少，污染物浓度远低于汽油机。用不带PCV阀控制（柴油机对空燃比变化不如汽油机敏感）的闭式曲轴箱通风系统。南昌大学机电学院§4.2蒸发排放物的控制一、燃油蒸发损失车用汽油机燃油系统产生的蒸发排放物占总HC排放量的20％左右。蒸发排放的4个来源：1）运转损失：指汽车行驶时从发动机燃油系统逃逸出的燃油蒸气。一般正常情况下这种损失可忽略不计。2）热烤损失：指汽车停止行驶时，由于发动机周围失去风扇和迎面风的冷却，发动机的残余热量使燃油温度升高而造成的蒸发损失。它主要发

5、生在汽车停车后1h或更短的时间内。化油器的热烤损失非常大。3）昼夜损失：指昼夜温度变化造成的燃油系统的燃油蒸发损失。燃油箱内的汽油蒸气因温度变化流出箱外现象，是构成昼夜损失的主要部分。4）加油损失：指汽车在加油过程所造成的汽油蒸发损失。包括加油时油箱中汽油蒸气的溢出，加油时燃油液滴飞溅和燃油的泄漏。这部分损失数量很大。需要对汽油营销分配系统的管理和技术设施进行改造。南昌大学机电学院§4.2蒸发排放物的控制一、燃油蒸发损失不同来源对HC排放量的贡献汽油雷德蒸气压RVP：汽油挥发度表示方法的一种,指汽油在摄氏三十七点八度(华氏一百度),蒸气

6、燃油体积比为四比一时之蒸气压。图中显示，HC排放与RVP的关系较小，但是加油损失、热烤损失、昼夜损失都随RVP的增大而明显增加；两图比较得出，汽油喷射发动机的热烤损失大大低于化油器式发动机。南昌大学机电学院§4.2蒸发排放物的控制二、蒸发排放控制系统燃油蒸发控制的方法：曲轴箱存储式活性炭罐吸附式曲轴箱存储式蒸发控制系统结构简单，应用曲轴箱空间存储燃油蒸气，通过PCV系统清除，但是效果较差。活性炭罐吸附式蒸发控制系统较复杂，但是控制效果好，已经得到广泛应用为了防止汽油机排放的燃油蒸气扩散到空气中，常用活性炭罐作为汽油蒸气的暂存空间，实现对

7、汽油蒸发排放物的控制。工作原理：当发动机不运转时，来自化油器、燃油箱的汽油蒸气进入活性炭罐中被吸附在活性炭上；当发动机运转时，利用进气管真空度将吸附在活性炭上的汽油蒸气与进入炭罐的新鲜空气一起吸入发动机燃烧室烧掉。活性炭罐式汽油机蒸发排放控制系统南昌大学机电学院化油器式发动机用的活性炭罐式汽油蒸发排放物控制系统§4.2蒸发排放物的控制二、蒸发排放控制系统系统中化油器控制阀（4或b图）的作用：控制化油器浮子室3和平衡孔2的通道在适当的时候开闭，既保证化油器在运转时能正常工作，又保证浮子室内汽油蒸气不进入大气。停机时化油器控制阀使浮子室不通

8、平衡孔，不会使浮子室中的汽油蒸气经平衡孔和空气滤清器1逸入大气，蒸气经开启的膜片阀（5或c图）进入活性炭罐9。膜片阀的作用：防止发动机运转时浮子室与大气相通，损害化油器工作性能汽油喷射发动机喷油装置的运转蒸