汽油机和柴油机排放控制技术探究—课程论文.doc

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1、内燃机废气净化技术课程论文汽油机和柴油机排放控制技术探究如今，随着时代的发展，人们越来越关注环境污染问题。从2008年开始，我国率先在北京实行国四排放法规，这对于一个发动机研发工作者来说无疑是更具挑战性的工作。文中主要对汽车发动机，包括汽油机和柴油机的排放物及其控制策略进行了探讨，同时也是对于一个学期的学习的总结。一、汽油机和柴油机的排放物内燃机的排放物主要是指，CO，HC化合物，NOx，碳烟微粒（PM）。这些排放物在汽油机和柴油机中都有排放，但汽油机中排放物主要是指CO，HC化合物，柴油机中主要排放物是指NOx和PM。不过近年来，随着排放法规越来越严格，汽油机NOx和PM的排放控制也

2、提上日程，甚至CO也作为控制排放的对象。二、汽油机的主要排放控制技术（一）汽油机排放控制技术随着对内燃机燃烧过程的研究以及对排放物本身化学物理生成过程的研究，现在控制汽油机的排放主要分为机内净化技术和机外净化技术。其中机内净化技术主要包括：电子控制燃油喷射系统，可变进气流通截面及可变配气定时系统，废气再循环，燃烧系统优化设计。机外净化技术主要包括：三元催化转化器，曲轴箱强制通风装置、二次空气喷射控制系统和燃油蒸发控制系统。除了上述机内和机外净化技术以外，现在还在燃料方面进行研究，比如清洁代用燃料的应用，混合燃料如甲醇汽油，乙醇汽油等已经应用在实际发动机工作过程中，正丁醇汽油混合燃料目前

3、尚在研究当中，相信不久将来也会应用到实际工作当中。目前的混合动力汽车（HEV）也是研究的热点（二）汽油机机内净化技术的优缺点（1）电子控制燃油喷射系统电子控制燃油喷射系统(EFI)利用传感器检测发动机的各种状态，经微机判断、计算,使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。利用电控喷油技术可以实现缸内直接喷射（GDI）和均质混合气压燃（HCCI）技术。GDI汽油机是在部分负荷时用混合气的分层实现超稀薄燃烧，得到同柴油机一样低的燃油消耗率；在高负荷时用预混合汽油机的均匀混合方式，得到高功率特性的理想汽油机。然而，该类汽油机也面临着排放问题，其主要是未然碳氢化合物和NOx的排放，虽然其

4、解决了低温启动时未燃碳氢大量的排放问题，但在中小负荷时气未燃碳氢排放依然很多。另外一个优点就是它避免了像气道喷射会在气道壁面沉积的问题，更精确的控制空燃比。由于其可实现稀薄燃烧，这也可以加大其压缩比，提高发动机的热效率，降低油耗；使发动机能很容易实现分层燃烧。均质混合气压燃（HCCI）技术。在起动和高负荷时以火花点火(SI)方式或柴油机燃烧(DI)运转，在中、低负荷和怠速时以HCCI方式工作。该技术融合两种燃烧方式，从而获得和汽油机一样的高功率输出和低PM排放，而且在部分负荷和怠速时获得和柴油机一样或更高的经济性，同时NOx排放又很低。HCCI汽油机的碳氢排放介于电喷汽油机和分层燃烧直

5、喷汽油机之间。由于混合气在压缩行程开始之前就已形成，燃烧室壁上的缝隙成为碳氢排放的重要原因。如果采用较高的压缩比，更多的混合气将被压入燃烧室壁的缝隙中，使未燃碳氢化合物排放增加。如果负荷进一步下降，混合气变得更稀，不完全燃烧增加，碳氢排放持续上升，对燃烧效率和热效率产生显著影响。（2）可变进气流通截面及可变配气定时系统采用可变进气流通截面可改善中速运转及部分负荷时的汽油机性能，并可控制燃烧速率。采用可变配气定时系统可调节缸内剩余废气量，降低NOx排放，改善怠速性能。比如VVT，VVL，可变进气歧管等技术的应用，降低HC，CO的排放。（3）废气再循环（EGR）该技术是将部分废气再导入气缸

6、中进行燃烧，一方面降低缸内最高燃烧温度，抑制了NOx的排放，另一方面EGR率过大会使燃烧恶化，燃油消耗率增大，HC排放上升。目前主要将EGR与电控技术结合起来，使得EGR率的控制范围大，控制自由度也大，可实现非线性控制，使EGR率控制更符合发动机工作和净化的要求。现如今，废气再循环分为由进气道引入废气的分层废气再循环(分层EGR)方式和由节气门前引入废气再循环(总管EGR)方式两种。有研究表明，分层EGR的汽油机燃烧EGR率比总管EGR方式范围要大，而且指示热效率都高。相同负荷下，分层EGR的汽油机连续循环下，指示平均有效压力更加集中，而且燃烧更加稳定两种EGR方式下汽油机排气中单位体

7、积内的核态颗粒物和表面积数随着EGR率的增加而降低，而且在相同EGR率下，分层EGR方式下的值比总管EGR下的值高。单位体积内积聚态颗粒物数和总表面积随着EGR率的增加，先减少后增加，但在相同EGR率下，分层EGR方式下的值要比总管EGR下的值低。（4）燃烧系统优化设计燃烧室越紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，以缩短火焰传播距离，可直接使汽油机的热效率提高，HC和CO排放降低；与推迟点火提前角或EGR联用，可同时降低NOx排放。（三）汽油机机外净化