浅析如何减少汽油机CO的排放

论文题目：浅析如何减少汽油机

一氧化碳的排放

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2012 年1 0月9日

目录

摘要 (3)

关键字 (3)

一、汽油机的工作原理 (3)

二、汽油机排出物分析 (4)

1、CO的危害及形成 (4)

2、影响CO排放的因素 (4)

三、减少汽油机CO排放的措施 (6)

1、汽油机机内净化技术 (6)

2、汽油机机外净化技术 (6)

3、采用清洁代用燃料 (6)

4、稀薄燃烧技术 (6)

5、缸内直接喷射技术 (6)

6、车用汽油机的催化转化技术 (6)

7、均质混合气压燃 (7)

8、混合气的空燃比技术 (7)

四、对未来汽油机的展望 (7)

五、参考文献 (7)

摘要：汽车给人们的工作和生活带来了极大的便利,已成为人类不可或缺的交通运输工具;但是在汽车产业得到高速发展,汽车产量和保有量不断增加的同时,汽车在运行过程中给

人们带来了副产品——汽车排放物,也带来了越来越严重的大气污染。为了改善人们的居住环境，充分利用汽油机排除物，本文着重讨论了汽油机排气排放物的形成机理和设计因素及使用因素的影响，并提出控制措施。

关键字：汽油机一氧化碳回收利用

一、汽油机工作原理

为了了解汽油机的排放物，我们先了解汽油机工作原理。

汽油机气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。

活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。

活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL 表示。

四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。

进气行程

化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。

压缩行程

为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。

压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示：

压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，

功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。

作功行程

在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为

2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。

排气行程

可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。

当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。在排气行程中气缸内压力稍高于大气压力，约为0.105-0.115Mpa。排气终了时，废气温度约为900-1200K。

由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。

综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。

二、汽油机排出物分析

汽油机各种有害排放物的生成机理根据燃料燃烧的热化学基本知识,由碳、氢、氧组成的燃料在汽油机汽缸中进行完全燃烧的产物是二氧化碳、水以及未被利用的氧气和氮气。这几种气体在正常情况下被认为是无害的。但是,燃烧过程并非如此简单,汽油机所用的燃料往往含有其他有害杂质和添加剂,而且燃料燃烧总是不完全的,加上内燃机工作过程中的许多复杂原因,使得汽油机排气中还有一定量的一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和臭气等有害物质;同时,油箱的燃油蒸发和曲轴箱的窜气也带来了一定量的碳氢化合物(HC)。针对汽油机汽车,造成环境污染的有害气体主要是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)。下面对产生的CO作进一步分析。

1、CO的危害及形成

1）形成

对于汽油机，根据燃烧化学反应，在不同空燃比AF下，燃烧产物各成分的计算值如图1所示。理论上当过量空气系数α=1（AF≈14.8）时，燃料完全燃烧，其产物为CO2和H2O。当空气不足，AF＜14.8时，则有部分燃料不能完全燃烧，生成CO。