摩托车排放控制技术

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1、摩托车排放控制技术1引言我国是摩托车生产和消费大国，2004年摩托车产销量均超过1500万辆°目前我国摩托车保有量约在1亿辆左右。我国生产的摩托车主要以1OOmL、llOmL^125mL和150mL5种排量车型为主导车型，这5种车型产量合计占总产量比例在90%左右，其屮大都为两轮四冲程摩托车。随国家排放法规和燃油经济性法规的不断加严，二冲程摩托车的市场占有率呈逐年下降趋势，已不到10%。我国摩托车生产企业技术水平参差不齐，摩托车产品生产一致控制也很难保证，加之路况和车况相対较差、用户普遍缺乏环保意识，导致摩托车排放污染问题日益严峻。尤其是近年来，随国家对汽车排放污染控制力度不断加大，汽车

2、排放控制技术水平提高相对较快，汽车排放污染贡献度不断降低，更突出了摩托车排放污染的严重性。为此,国家颁布和实施了摩托车第2阶段排放标准，以解决H趋严重的摩托车排放污染问题，推动国内摩托车排放控制技术的发展。2摩托车污染产生机理及排放特性2.1污染物产生机理摩托车排放污染主要是CO、HC和NOx,还包括硫酸盐及烟尘等固体杂质等。产生CO、HC和NOx的排放源主要有三部分，分别是：一一曲轴箱通风，主要成份是HC,占总排放量的20—50%。——燃油箱至化油器整个油路内的汽油蒸发，主要成份是HC,占总排放量的15—20%。一一一排气管废气，主要成份是CO、HC和NOx等，占总排放量的60%以上。

3、可见排气管废气是摩托车最大的污染源。曲轴箱通风和燃油蒸发排放主要是物理过程，主要与油路系统的密封性能好坏及环境温度等因素有关。排气管废气中的CO、HC和NOx的产生机理则与发动机运行状态、摩托车整车车况、车辆行驶条件以及燃油品质等众多因素有关。co是发动机缸内燃烧在局部缺氧或低温下条件，发生不完全燃烧而产生的产物。发动机空燃比和运载负荷等因素对缸内co的生产量影响很大。当摩托车在全负荷下运行时，为保证动力性，要求燃油和空气的混合气偏浓（空燃比小于14.7）,燃烧过程缺氧，CO生成量较高。当摩托车在低负荷下运行时，燃烧温度相対偏低，也会导致CO生成量增加。当摩托车在中等负荷下运行时，燃烧温

4、度相对较高而油气混合气接近理论空燃比（14.7）,燃料燃烧最完全，CO排量最低。摩托车排放的HC化合物由上百种物种组成，所以也称总碳氢化合物THC,是一种HC混合物。HC主要是由未燃的燃料，以及燃料因高温裂解而产生的各种短链HC,或因部分氧化而产生的醛、酮、醇、酸等各种含氧化合物等组成。HC产生的原因与油气混合不均（如雾化不良）、燃烧组织不良、温度过低、壁面激冷效应及窜机油等因素有关。NOx是在燃烧的高温、高压条件下，由空气屮的氧气和氮气的反应形成的。另外，燃料屮含有的氮元素经气缸燃烧后也会产生NOx,但这部分的贡献很小。缸内燃烧过程NOx的生成量主要取决于火焰温度和火焰前锋中是否富氧及

5、高温持续吋间的长短等因素有关。高温富氧环境有利于NOx的生成，而反应时间越长生成量越大。摩托车排放的NOx也是一种混合物,主要包括N20、NO和NO2,从排气管排出的废气中主要是NO。总的来说，摩托车HC、CO和NOx生成过程和排放量与发动机的空燃比、燃烧温度和燃烧时间等因素有关，而相关因素对三种主要污染物生成量的影响程度不尽相同，如图1所示。摩托车排放机内控制就是通过分析这类因素的分析与研究，找到最佳的排放控制技术途径。2.2影响有害废气形成的主要因素NOx的形成主要取决于反应物氧气和氮气的浓度、反应进行时的温度（主要由火焰高峰温度决定），以及反应进行的吋间长短。为减少NOx的生成量，

6、应降低火焰高峰温度，缩短空气在高温停留的时间。显然发动机的燃烧温度越高，热效率也就越高.但排气中的NO的含量也就越大。可见，提高发动机的性能指标与降低发动机的排放指标（减少NO的含量）之间存在着一定的矛盾。凡是能降低燃烧温度，减少火焰前峰屮氧的浓度以及缩短高温持续时间的因索，均可减少发动机排气中NO的含量。如：降低压缩比、推迟点火提前角、降低进气温度、废气再循环和使用浓混合气等。HC、CO是燃料不完全燃烧的产物。因此，所有影响燃烧过程进行的因素都会对HC、CO的生成和排放产生影响。点火提前角加大，燃烧预热时间较长、燃烧温度和压力增加，有利于降低CO的生成量。而由于燃烧温度较高、压力较大，

7、NOx的生成量明显增加。另外由于后燃时间较短，在燃烧后期和膨胀过程中，从淬冷壁血和燃烧室缝隙中挥发出来的大量的HC得不到很好的燃烧而导致HC的排放量较大。点火推迟，燃烧温度和压力较低，后燃时间较长。由于燃烧温度较低,NOx生成量相对较小。又因为后燃时间较长，HC的排量较少。也即配气相位对排气污染物的生成也有较大的影响。气门重壳角减小，HC排放量减少，但是，重亮角过小会使发动机的动力性下降。影响排放的发动机结构因素主要包括压缩比、燃烧