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汽油机燃烧与排放

课程大纲第一部分：汽油机基础知识汽油机的工作原理汽油机的主要构造汽油机的工作参数第二部分：汽油机燃烧过程分析燃烧过程的五个阶段火花点火及其参数混合气浓度对燃烧的影响气缸内压力波动分析第三部分：汽油机排放物成分及来源碳氢化合物(HC)一氧化碳(CO)氮氧化物(NOx)颗粒物(PM)第四部分：汽油机排放控制技术燃料供给系统优化点火系统控制三元催化转换器颗粒捕集装置

一、汽油机基础知识汽油机是汽车的重要组成部分，它将燃料的化学能转化为机械能，驱动汽车行驶。了解汽油机的基础知识对于理解其燃烧和排放过程至关重要。

1.汽油机的工作原理1进气行程活塞向下运动，吸入新鲜空气或混合气。2压缩行程活塞向上运动，压缩进气，提高混合气的温度和压力。3做功行程混合气被点燃爆炸，膨胀推动活塞向下运动，输出动力。4排气行程活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。

2.汽油机的主要构造气缸盖汽油机气缸盖是发动机的重要部件之一，它封闭了气缸，并容纳了进气门、排气门、火花塞等关键部件。活塞活塞在气缸内上下运动，将燃烧产生的气体能量转化为机械能。活塞的材质和结构直接影响发动机的性能和寿命。曲柄连杆机构曲柄连杆机构将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，它是发动机动力传递的关键部件。进气系统进气系统负责将空气吸入气缸，并与汽油混合形成可燃混合气。进气系统的效率直接影响发动机的燃烧效率和功率输出。

汽油机的工作参数转速汽油机转速是指曲轴每分钟旋转的圈数，单位为转/分钟（rpm）。转速是汽油机的重要参数，它决定了汽油机的功率输出，同时也会影响汽油机的燃油消耗和排放。负荷汽油机负荷是指汽油机实际输出功率与最大功率的比值，通常用百分比表示。负荷决定了汽油机的燃油消耗量，负荷越高，燃油消耗量越大，但功率输出也越大。除了转速和负荷，其他重要参数还包括：压缩比：压缩比是指汽缸活塞在压缩冲程结束时气体体积与活塞在进气冲程开始时气体体积的比值。压缩比越高，燃烧效率越高，但对燃油品质要求也更高。点火提前角：点火提前角是指火花塞点火时刻与活塞到达压缩冲程上止点时刻的提前时间。点火提前角过大或过小都会影响燃烧效率和排放。气门正时：气门正时是指进气门和排气门的开启和关闭时间。气门正时决定了气缸内进气和排气的效率，影响燃烧效率和排放。

二、汽油机燃烧过程分析汽油机燃烧过程是一个复杂的过程，涉及多个阶段、多个参数，并受到多种因素的影响。本节将深入分析汽油机燃烧过程，包括燃烧阶段、点火过程、混合气浓度对燃烧的影响以及气缸内压力波动分析。

汽油机燃烧过程分析1点火延迟期从火花点燃到混合气开始燃烧的这段时间。这段时间内，混合气温度升高，反应速度加快，但还没有开始燃烧。2火焰传播期火焰从点火中心向四周传播，直到整个混合气燃烧完毕。这段时间内，燃烧速度最快，气缸内压力急剧上升。3燃烧后期混合气燃烧完毕，火焰熄灭，气缸内压力达到峰值，然后逐渐下降。这段时间内，燃烧速度逐渐减慢，气缸内温度逐渐降低。4排气期燃烧后的废气通过排气门排出气缸，为下一循环做准备。这段时间内，气缸内压力继续下降，气缸内温度也继续降低。5进气期新鲜的混合气进入气缸，为下一个燃烧循环做准备。这段时间内，气缸内压力降低，气缸内温度也降低。

2.火花点火及其参数火花点火是汽油机燃烧的关键步骤，它通过点火系统产生的高压电火花，点燃混合气，引发燃烧。点火提前角是决定燃烧开始时间的重要参数，它直接影响发动机性能和排放。点火能量是指火花塞放电时的能量，它决定了火花塞点燃混合气的能力，并影响燃烧效率。

混合气浓度对燃烧的影响过浓混合气过浓混合气是指空气量不足，汽油比例过高，燃烧不完全，产生大量黑烟，并降低发动机功率。过稀混合气过稀混合气是指空气量过剩，汽油比例不足，燃烧温度过高，容易产生爆震，导致发动机功率下降，甚至损坏发动机。最佳混合气最佳混合气是指空气与汽油的比例恰当，燃烧充分，效率最高，发动机动力性能最佳。

4.气缸内压力波动分析压力波动原因燃烧压力急剧上升火花点火后，混合气快速燃烧，产生高温高压气体压力下降阶段燃烧结束，膨胀做功，压力逐渐降低排气压力排气门打开，气缸内压力迅速下降

三、汽油机排放物成分及来源汽油机在燃烧过程中产生的排放物对环境造成了严重污染，其中主要包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。这些排放物会对空气质量、气候变化和人体健康造成负面影响。碳氢化合物(HC)未完全燃烧的燃料一氧化碳(CO)燃料燃烧不充分产生的氮氧化物(NOx)高温高压下氮气与氧气反应产生的颗粒物(PM)燃料燃烧过程中产生的固体颗粒

碳氢化合物(HC)来源未燃烧的燃料、汽油蒸汽和机油蒸汽是汽油机排放中碳氢化合物的主要来源。当汽油机燃烧不完全时，燃料中的碳氢化合物分子没有完全氧化，就会以碳氢化合物的形