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车用汽油机HC生成机理及排放控制技术--第1页

前言

车用汽油发动机是大气的主要污染源之一，由于其燃烧方式与柴油机不一样，造成较大的未燃HC

排放。随着环境污染的日益严重，人们对发动机的排放提出了严格的法规，促使对未燃HC的生成

机理与排放进行更加深入的研究。本文在比较和归纳前人研究成果的基础上，论述了车用汽油机

HC有害排放物的生成机理和降低排放的措施。

1汽油机HC的生成机理

(1)不完全燃烧(氧化)。发动机运转时，若混合气过浓或过稀，或者废气被严重稀释，或者点火系统

发生故障，则火花塞可能不跳火，或者跳火后不能使混合气着火，或者着火后又在传播过程中熄

灭，致使混合气中部分燃料，甚至全部燃料以未燃HC形式排出，使HC排放明显升高。

(2)壁面淬熄效应。壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却(也称激冷)，使活化

分子的能力被吸收，链式反应中断，在壁面形成0.1～0.2mm的不燃烧或不完全燃烧的火焰淬熄

层，产生大量未燃的HC。

(3)狭缝效应。狭缝主要指活塞头部、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙，火花塞中心电极的空隙，火

花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。汽油机工作时总有一些液态油滴或燃油蒸气隐藏在这些缝隙

中，因火焰无法传人其中而不能燃烧，于是成为未燃烧HC的一个来源。

(4)壁面油膜和积炭吸附。在进气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以及沉积在活塞顶部、燃

烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭，会吸附未燃混合气和燃料蒸气，在膨胀和排气过程中

这些吸附的燃料蒸气柱随之进入气态的燃烧产物中。这样HC的少部分被氧化，大部分则随已燃气

体排出气缸。

2影响HC生成的因素

2.1空燃比的影响

空燃比对HC排放浓度的影响甚大。通常HC排放浓度和数量有随混合气变稀而下降的趋势，但

是，当混合气空燃比大于17：1时，混合气过分稀薄，易发生火焰不完全传播以至断火，使HC排

放量迅速增加。因此，凡影响空燃比和排气后反应的因素，如大气压力、进气温度、排气温度、排

气中的含氧量等，也必然影响HC的排放。

2.2点火提前角的影响

点火提前角推迟，后燃严重。一方面，降低了混合气燃烧时的燃烧室面积，激冷壁面面积减小；另

一方面，导致排气温度上升，促进HC在排气系统中的氧化。这些都使最终排出的HC减少。

2.3转速的影响

发动机转速对HC排放浓度的影响非常明显。转速较高时，增大了混合气的扰流混合和涡流扩散，

同时也增加了排气的扰流和混合，使HC排放浓度明显下降。转速较低时，汽油雾化差、混合气很

浓、残余废气系数大，HC排放浓度较高。

2.4负荷的影响

发动机试验结果表明，当空燃比和转速保持不变，并按最大功率调节点火时间时，改变负荷对HC

排放浓度几乎没有影响，但在负荷增加时，HC排放量会因废气流量变大而几乎呈线性增长。

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2.5冷却水及燃烧室壁面温度的影响

提高汽油机冷却水及燃烧室壁面温度，可降低狭缝容积中储存的HC含量，减少淬熄层的厚度，改

善狭缝容积逸出的HC及淬熄层扩散出来的燃油的氧化条件，而且可改善燃油的蒸发、分配，提高

排气温度，使HC排放物减少。

2.6排气背压的影响

当排气管上装上催化转化器或消声器后，排气背压增加，留在缸内的废气增多，未燃的烃会在下一

循环中被烧掉，排气中的HC含量将降低，然而，如果背压过大，则留在缸内的废气过多，稀释了

混合气，燃烧恶化，排出的HC会增加。

2.7燃烧室壁面沉积物的影响

沉积在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭，会吸附未燃混合气和燃料蒸气，

在排气