【文章內容簡介】 氣中飽和水蒸氣壓時，空氣密度 ? 可用下式表示： ? ? 32731 . 2 9 3 k g /m2 7 3 7 6 0PT? ? ? （ 22） 式中： T －溫度，單位 ℃ 。 可以認為空氣密度 ? 和大氣壓力 P成正比，從簡單化油器理論可知，空燃比和空氣密度的平方根成正比，所以進氣管壓力降低時，空氣密度下降，則空燃比下降，CO 在尾氣中的含量就會增大。 （ 3）進氣管真空度的影響 汽車在緊急剎車時，車速突然降低，進氣管的真空度會在 68 千帕以上，此時燃料在進氣系統(tǒng)中在高的真空度作用下急劇蒸發(fā)并進入氣缸中，導致發(fā)動機內可燃氣頓時過濃，以致燃燒的狀況惡化。尾氣中 CO含量會顯著的增加。 （ 4）怠速轉速的影響 怠速轉速和排氣中 CO、 HC 濃度的關系如下述。怠速轉速 600r/min 時， CO 濃度大致為 %， 700r/min 時，降低到 1%左右，這說明提高怠速時的發(fā)動機轉速，能夠有效地降低尾氣中 CO 含量，但是，怠速過高會加大挺桿的響聲，對液力變扭汽車來說，還可能發(fā)生溜車的危險。如果這些問題能夠得到 很好解決，一般從環(huán)境湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 9保護方面來說，規(guī)定的怠速轉速越高越好。 （ 5）發(fā)動機工況的影響 當發(fā)動機的負荷固定時， CO 在尾氣中的含量隨著發(fā)動機轉速的增加而減少，到一定的車速以后，變化就不大了。圖（ ）是某發(fā)動機 CO濃度在負荷固定、勻速工況下的變化圖。當車速增加時， CO 濃度降低很快，中速以后變化的幅度就不大了，這是由于化油器供給發(fā)動機的混合氣的空燃比，在流量的增加過程中接近理論上的空燃比（ ）的原因。 圖 汽油機等速工況排氣成分實測結果 影響碳氫化合物生成的因素 未燃 HC 排放 主要是由于缸內混合氣過濃、過稀或是局部混合不均引起燃燒不完全而導致的，造成燃燒不完全的因素大致有混合氣質量、發(fā)動機運行條件、燃燒室結構參數(shù)及點火與配氣正時等。 （ 1） 混合氣質量的影響 混合氣質量的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在燃油霧化蒸發(fā)程度、混合氣的均勻性、空燃比以及缸內殘余廢氣系數(shù)的大小等方面?；旌蠚獾木鶆蛐栽讲顒t HC 排放量就會越多。當空燃比略大于理論空燃比時， HC 排放有最小值；混合氣過濃或過稀都會發(fā)生不完全燃燒，廢氣相對過多則會使火焰中心的形成與火焰的傳播受阻嚴重時還會有斷火現(xiàn)象發(fā)生，導致 HC 在尾氣中含量相對增多。 （ 2） 運行條件的影響 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 10 1）汽油機運行條件的影響 負荷的影響：我們對發(fā)動機進行試驗，其結果說明：當發(fā)動機轉速及混合氣空燃比均保持不變，并把點火時刻調節(jié)到等于最大功率時的點火時刻，變動發(fā)動機的負荷，對 HC 在尾氣中的含量影響幾乎是沒有。不過增加發(fā)動機的負荷時， HC 在尾氣中的含量的值會隨著廢氣流量的加大其增加幾乎是呈線性的。 發(fā)動機轉速的影響：發(fā)動機的轉速不會直接對 HC 在尾氣中的含量發(fā)生影響，而是通過進氣、混合氣形成以及燃燒起作用。隨著發(fā)動機的轉速的升高，混合氣的流速和活塞運動速度隨之加快，缸內紊流變強，促使混 合，改善了缸內的燃燒，減少了激冷層的厚度，這就致使 HC的排放減少。 點火時刻的影響：點火時刻對 HC 排放濃度的影響主要體現(xiàn)在點火提前角上。點火延遲（點火提前角減小）會使 HC 排放下降，這是因為點火延遲使混合氣燃燒時的激冷壁面的面積減小，同時使排氣的溫度增高，促進 HC 在排氣管內的氧化。但采用推遲點火，靠犧牲燃油經(jīng)濟性來降低 HC排放是得不償失的。 燃燒室面容比的影響：燃燒室的面容比大，單位容積的激冷面積也會隨之增大，激冷層中的未燃烴總量也必然增大。因此，降低燃燒室面容比是降低汽油機 HC 排放的一項重要的措施。 2） 柴油機運行條件的影響 噴油時刻的影響：柴油機噴油時刻（噴油提前角）決定了氣缸內溫度。噴油提前角 ? 增大，缸內溫度較高， HC 排放量下降 。在一臺自然吸氣式的直噴柴油機上進行試驗證實：在 13 工況下，當 ? 偏離最佳值時，缸內溫度和反應區(qū)氣體環(huán)境均發(fā)生變化。 ? 平均減小 1176。CA ， HC的體積分數(shù)平均增加了 %； ? 平均增加 1176。CA ，HC 平均下降了 %。 噴油嘴上的噴孔的面積的影響： 如果噴油的壓力和循環(huán)噴油量保持不變時，單改變噴油孔的面積就會直接的改變噴油的時間長短，與此同時也會改變噴射的油霧的顆粒的大小以及噴油 射程的遠近，也就是說會影響混合氣的混合質量，一定會致使 HC 排放量變化 進入循環(huán)的冷卻水溫度的影響：冷卻水的溫度降低，就會引起氣缸內溫度的降低， HC 在尾氣中的含量就會上升。試驗證明：我們把 75℃ 冷卻水作為為進水溫度的比較標準，當進水溫度下降到 65℃ 時， 13工況下的 HC 體積分數(shù)平均增加 %。 進氣密度影響：進入柴油機空氣密度降低，使缸內空氣量減少，燃燒不完善，湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 11HC 的排放量一般會增加。試驗證明：進氣壓力在 ～ 的變化范圍內，空氣密度每下降 1%， 13工況下 HC 平均減少 %。 影響 NOX 生成的因素 （ 2） 影響汽油機 NOX 排放因素 1）過量空氣系數(shù)和燃燒室溫度影響 由于 a? 直接影響燃燒時的氣體溫度以及可利用的氧濃度，所以對 NOX 生成的影響很大。當 a? 小于 1時，由于缺氧即使燃燒室內溫度很高 NOX 的生成量會隨著 a? 的降低而降低，此時氧濃度起著決定性的作用；當 a? 大于 1時， NOX 生成量隨溫度升高而迅速增大，此時溫度起著決定性作用。由于燃燒室最高溫度通常在 a? ≈ ，且此時也有適量的氧濃度， NOX 排放濃度出現(xiàn)峰值。如果 a? 進一步增大，溫度下降的作用占優(yōu)勢， NO生成量減少。 2）殘余廢氣分數(shù)的影響 汽油機中燃燒室內的混合氣由空氣、已蒸發(fā)的燃油蒸氣以及已燃氣組成，后者是前一工作循環(huán)留下的殘余廢氣，或是燃燒廢氣在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（ EGR）作用下，從排氣管回流到進氣管并進入氣缸。殘留的廢氣分數(shù) X1 定義為：殘留氣缸內的廢氣的質量 mi 和氣缸內在進氣終了時的充量質量 mC 之比，即 X1 = mi / mC (23) 式中： mC =me ＋ mi ＋ mr ， me 是進入氣缸的空氣的質量和 mr 是燃油的質量。 殘余廢氣分數(shù)取決于發(fā)動機的轉速及負荷。減小節(jié)氣門開度的和提高發(fā)動機的轉速就可以減小發(fā)動機負荷，都加大了進氣阻力，使殘余廢氣分數(shù)增大。壓縮比較高的發(fā)動機殘 余廢氣分數(shù)較小。 通過廢氣再循環(huán)可大大增加氣缸中的殘余廢氣分數(shù)。當可燃混合氣中 廢氣分數(shù)增大時，既減小了可燃氣的發(fā)熱量又增大了混合氣的比熱容，都使最高燃燒溫度下降，從而使 NO排放降低。 （ 3）點火時刻的影響 由于點火時刻對燃燒室內溫度及壓力有明顯影響，所以其對 NO 生成的影響也很大。圖（ ）表示了三種空燃比下排氣中 NO的 體積分數(shù)隨點火提前角 ? 的變化趨勢。從該圖可以看出：隨 ? 的減小， NO 排放 量不斷的下降；當 ? 值很小時，下降速率趨緩。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 12 圖 NO的體積分數(shù)隨點火提前角的變化 增大點火提前角使較大部分燃料在壓縮上止點前燃燒，增大了最高燃燒壓力值，從而導致較高的燃燒溫度， 并使已燃 氣在高溫下停留的時間較長，這兩個因素都將導致 NO 的 排放量增大。因此延遲點火和使用比理論混合氣較濃或較稀的混合氣都能使 NO 排放 來量 降低，但同時也會導致發(fā)動機熱效率 的 降低，嚴重影響發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性 以及 運轉穩(wěn)定性，因此應慎重對待 。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 13 第 3 章 尾氣分析實驗 儀器的組成 本次實驗使用 NHA4502 廢氣分析儀。 如圖 所示，儀器主要由儀器本體、短導管、前置過濾器、取樣管、取樣探頭、嵌入式微型打印機等組成。 圖 儀器的組成 ? 1 儀器主機：控制檢測過程、分析氣體成分； ? 2 嵌入式微型打印機； ? 3 取樣管：連接前置過濾器與廢氣分析儀的氣樣入口； ? 4 前置過濾器：對氣體進行前置過濾； ? 5 短導管：連接前置過濾器和取樣探頭； ? 6 取樣探頭：取樣汽車排出的廢氣。 儀器的前面板 儀器的前面板的布置和各部分的名稱如圖 所示。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 14 圖 儀器前面板布置圖 前面板各部分功能： ? 1 液晶顯示屏：顯示中文菜單及測量數(shù)據(jù)； ? 2 功能鍵 1：對應該按鍵正上方的儀器顯示屏下部的功能菜單，執(zhí)行菜單相應的操作； ? 3 功能鍵 2：同上； ? 4 功能鍵 3：同上； ? 5 功能鍵 4：同上； ? 6 功能鍵 5：同上； 實驗過程 安裝 （ 1）如圖 ， 首先將取樣管一端與取樣探頭的末端連接 ，另一端與附件中的前置過濾器的入口相連。然后將短導管一端與前置過濾器的出口相連 ， 另一端與儀器的 樣氣入口連接。檢查各連接處 ， 確認連接牢靠 、 無泄漏。 （ 2）確認前置過濾器、分水過濾器、粉塵過濾器及二次過濾器里已分別裝入潔凈的濾芯和濾紙。 （ 3）將電源線、外置打印機 、 油溫測量探頭和轉速測量鉗 分別連接到儀器的電源 插座、打印信號插座、油溫信號插座和轉速信號插座上。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 15 圖 安裝轉速測量鉗 儀器預熱 將電源線插到 220V 的交流電源的插座上， 接通儀器電源開關 ， 預熱儀 器儀器液顯示屏下部將出現(xiàn)提示 ： “正在預熱 ， 請等待，剩余 600 秒”。 泄漏檢查 儀器預熱完成后會自動進入“泄漏檢查”菜單，檢查氣路系統(tǒng)有無泄漏，這時液晶顯示屏下部會出現(xiàn)提示：“用密封套堵住探頭 然后按任意鍵執(zhí)行檢漏”。按此提示操作，按任意鍵。之后會出現(xiàn)提示：“正在檢漏? ? 10 秒”。 自動調零 泄露檢查后，儀器進入自動調零，顯示屏下部會出現(xiàn)提示：“正在調零 請等待”（如圖 ） ，其中“正在調零”字樣閃爍。如果調零完成，顯示屏右下角會顯示，停頓幾秒鐘后，下部的就會提示消失，顯示屏進 入主菜單。如果調零不正常，顯示屏下部會顯示：“調零錯誤 ” ，停頓數(shù)秒鐘后，顯示屏也會進入主菜單。 圖 正在調零 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 16 校準 儀器在使用過程中會產(chǎn)生漂移和化學傳感器老化 等現(xiàn)象，因此，儀器使用一定時間（一般是 3 到 6 個月）后應進行量距校準。由于老化等原因，氧傳感器和 NO傳感器使用約 12 個月需要進行更換。傳感器更換之后，應進行清除老化標志操作，并重新校準該測量通道才能再度使用。 設置 （ 1） 設置測量模式 在“設置”菜單界面下（圖 ），按“▲”功能鍵或者“▼”功能鍵，使光標“→”移動到項目“測量模式設置”，再按壓“確認”功能鍵，進入測量模式設置界面。 圖 “設置”子菜單 本次試驗采用的是雙怠速測量。 在測量模式設置界面中，按“▲”功能鍵或“▼”功能鍵，使光標“→”移動到項目“測量模式”前，然后按“ ” 功能鍵，選擇“雙怠速測量”。 （ 2） 設置車輛信息（圖 ） ； （ 3） 設置發(fā)動機沖程； （ 4） 設 置點火方式； （ 5） 設置發(fā)動機額定轉速 (5000r/min)； （ 6） 儲存和退出。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 17 圖 車輛信息設置 雙怠速排放測量 雙怠速測量法就是對汽油車怠速、高怠速工況排氣中的 CO 和 HC 的濃度進行檢測。所謂該怠速工況是指發(fā)動機無負載穩(wěn)定運轉在 50%額定轉速或制造廠技術文件中規(guī)定的某一高轉速時的工況。該怠速是，混合氣的霧化及燃燒條件有所改善， CO和 HC 的排放有 所下降，為全面反映汽車 CO 和 HC 的排放狀況，提高測量精度，并監(jiān)控因催化轉化器效率降低造成的汽車排氣惡化，應將該怠速工況納入檢測范圍。雙怠速測量法步驟如下： “雙怠速測量”界面上部是測量模式的名稱和操作提示區(qū)，中部是 HC、 CO、 CO2 、02 、轉速 n、油溫、過量空氣系數(shù)λ（或 A/F）和 PEF 值的實時測量值顯示區(qū)。 （ 1）準備 測量前，安裝轉速和油溫測量裝置。 （ 2）殘留物檢查及發(fā)動機預熱 1）進入“雙怠速測量”界面后，儀器 首先開始 HC 殘留物檢查（圖 ） 。顯示屏上部提示：“請將探頭置于潔凈空氣中”，下部將出現(xiàn)提示：“ HC 殘留檢查??剩余 30 秒”。檢查結束后，如合格，則顯示：“ HC 殘留檢查 0K” ；如不合格，則顯示：“ HC 殘留超范圍 請清洗管道”， 并提示“重新殘留檢查按確認鍵”。見此提示，可用清洗的方法及時予以消除，