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汽车排放技术发展趋势研究报告 随着汽车工业的高速发展，汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的交通工 具。但与此同时，汽车尾气排放也成为城市空气污染的重要来源。对车辆排放的 限制，已成为政治、经济、决策的一个焦点。改善发动机燃烧状况，降低油耗， 减少污染物排放，或是开发清洁能源汽车，已经成为现代汽车工业的发展趋势。 电子控制缸内直喷+精确控制空燃比+三元催化器可使发动机能耗及排放大 幅降低。多气门技术、稀燃技术、连续气门正时及升程可变技术、分层充气、废 弃再循环（EGR）与电控技术相结合，是目前车用汽油机的发展方向。 1 发动机控制技术 通过优化发动机自身工作过程来降低油耗及排放污染物，是节能减排的主要 方法之一。 1.1 电控 EGR EGR（Exhaust Gas Recirculation）是将部分废气从排气管直接引入进气管， 在λ=1 时，降低排放和提高部分负荷性能的一种方法。引入进气管的废气可以 大大增加新鲜混合气中已燃气体的比例，这样可以减少可燃混合气的发热量，增 大了混合气的热容，使最高燃烧温度下降，因而可以有效地抑制NOx的生成。 EGR总体布局简图 发动机控制单元（ECU）根据发动机转速、负荷以及冷却液温度等传感器的 信号，按照标定的EGR脉谱对EGR阀、节流阀等执行机构进行控制。在低速、小 负荷时，由于供油量小，燃烧变得相对不太稳定，系统会降低EGR率（EGR率=EGR 气体流量/（吸入空气量 +EGR 气体流量）×100%）。在高速、大负荷时，为了 获得较高的输出功率也要降低EGR率。怠速时，由于燃烧温度较低，则NOx的排 放量不多，一般会关闭EGR阀，否则将导致发动机工作不稳定。水温过低时，混 合气供应不均匀，燃烧不稳定，而且燃烧温度低，一般系统会关闭 EGR 阀。在电 子控制中，系统会随水温升高而逐渐使阀的开度增大。 EGR 技术对降低 Nox 的效果明显且效率高。另外采用 EGR 后缸内的最高燃烧 温度下降，有效降低了爆燃倾向，因此EGR与提高压缩比相结合可以同时改善热 效率和排放。EGR技术对发动机的改动小，成本低，即使是采用较为复杂的电控 EGR，许多元件也可以和发动机电控系统共用或整合，因此作为一项降低 NOx 的 有效措施得到了广泛的关注。 1.2 稀薄燃烧 所谓稀薄燃烧，是指通过提高发动机内混合气的空燃比，让混合气在空燃比 大于理论空燃比数值的状态下燃烧。说得直白一些，就是让很少的汽油在很稀的 混合状态下燃烧。它可以使燃料的燃烧更加完全，同时，辅以相应的排放控制措 施，汽油机的有害排放物C O 、HC……，将大大地减少。 汽油机稀薄燃烧包括进气道喷射稀燃系统(PFI:High Pressure Injection )、 直接喷射稀燃系统(GDI: GasolineDirect Injection)和均质混合气压燃系统 (HCCI: Homogeneous ChargeCompression Ignition)。 1.2.1进气道喷射稀燃系统（PFI） 普通汽油机工作时保证可靠点火所对应的空燃比为10～20，与此相比，稀燃 汽油机的空燃比要大得多。为了保证可靠点火，点燃式稀燃汽油机在点火瞬间火 花塞周围必须形成易于点燃的空燃比为12.0～13.5 的混合气。这就要求混合气 在气缸内非均质分布。而要实现混合气的非均质分布，必须使混合气在气缸内分 层。混合气分层主要依靠气流的运动结合适时的喷油实现。进气道喷射稀燃系统 根据进气流在气缸内的流动形式不同，可分为涡流分层和滚流分层两种。 涡流分层稀燃方式一般是通过对进气系统的合理配置，使缸内产生强烈的涡 流运动。该涡流的轴线与气缸中心线大体一致，形成沿气缸轴线的涡流运动。在 进气冲程初期，随着活塞向下运动，缸内形成较强的涡流。通过控制喷油时刻使 喷油器在进气后期喷油，进入气缸的燃油大部分就保持在气缸的上部，气缸内的 强涡流起到维持混合气分层的作用，气缸内将形成上浓下稀的分层效果，火花塞 周围有较浓的混合气。这样形成的涡流在压缩后期虽然随着活塞的上行逐渐衰 减，但涡流的分层效果仍可大体一直保持到压缩上止点，有利于点火燃烧。不难 看出，在这种燃烧系统中影响稀燃效果的主要因素是缸内涡流的强度和喷油定 时。一般说来，涡流越强，