【正文】 由于點火延遲使得混合氣燃燒時的激冷壁面面積減小，同時使排氣溫度增高，從而使排氣溫度升高，促進(jìn)了HC在排氣管內(nèi)的氧化。 運行的條件 負(fù)荷的影響：當(dāng)負(fù)荷增加時，HC排放量絕對值將隨著廢氣流量變大而幾乎呈線性增加?；旌蠚獾木鶆蛐栽讲?，則HC排放越多。影響因素： 未燃HC排放主要是由于缸內(nèi)混合氣過濃、過稀或者局部混合不均引起燃燒不完全而造成的，造成燃燒不完全的因素大致有混合氣的質(zhì)量、發(fā)動機的運行條件、燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)及點火與配氣正時等。更為極端的情況是發(fā)動機的某些氣缸缺火，使未燃燒的可燃混合氣直接排入排氣管，造成未燃HC排放急劇增加，故汽油機點火系統(tǒng)的工作可靠性對ＨＣ排放是至觀重要的。 體積淬熄發(fā)動機在某些工況下，火焰前鋒面到達(dá)燃燒室壁面前，由于燃燒室壓力和溫度下降太快，可能使火焰熄滅，成為體積淬熄，這也是產(chǎn)生未燃HC的一個原因。由于潤滑油膜吸附和解吸的機理產(chǎn)生的未燃HC排放占其總量的25%左右。在燃燒過程中，當(dāng)燃燒室中的HC濃度由于燃燒而下降至很低時，油膜中的HC開始向已燃?xì)饨馕?，此過程將持續(xù)到膨脹和排氣過程。當(dāng)間隙小到一定程度，火焰不能進(jìn)入便會產(chǎn)生未燃HC。生成機理：火焰在壁面淬冷火焰淬冷的形成方式有單壁和雙壁淬冷，前者當(dāng)火焰接近汽缸壁時，由于缸壁附近混合氣溫度較低，使氣缸壁面上薄薄的邊界層內(nèi)的溫度降低到混合氣自燃溫度以下導(dǎo)致火焰熄滅，邊界層內(nèi)的混合氣未燃燒或未燃燒完全就直接進(jìn)入排氣而形成未燃HC，此邊界層稱為淬熄層，發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時，~，在小負(fù)荷時或者溫度較低時淬熄層較厚；后者是在活塞頂部和氣缸壁所組成的很小的環(huán)形間隙中，火焰?zhèn)鞑贿M(jìn)去，使其中的混合氣不能燃燒，在膨脹過程中逸出形成HC排放。從燃燒室通過活塞組與汽缸之間的間隙漏入曲軸箱的竄氣中含有大量未燃燃料，如果排入大氣中也構(gòu)成HC排放物。(2）HC生成機理及影響因素：汽油發(fā)動機中的未燃HC都是在缸內(nèi)燃燒過程中產(chǎn)生的。當(dāng)車速增加時，CO很快降低，至中速后變化不大。如果這些問題得到解決，一般從凈化的觀點看，希望怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定高一點好。怠速轉(zhuǎn)速的影響提高怠速轉(zhuǎn)速，可以有效地降低排氣中CO濃度。進(jìn)氣管真空度的影響當(dāng)汽車急劇減速時發(fā)動機真空度大于負(fù)68KPa以上時，停留在進(jìn)氣系統(tǒng)中的燃料，在高真空度下急劇蒸發(fā)而進(jìn)入燃燒室，造成混合氣瞬時過濃，致使燃燒狀況惡化。大氣壓力P的影響大氣壓力隨著海拔高度而變化，經(jīng)驗公式為： [11] h 為海拔高度（Km） Kg/ 可以認(rèn)為空氣密度和壓力成正比，混合比和空氣密度的平方根成正比。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度變小，而汽油的密度幾乎不變，供給的混合氣的空燃比隨著吸入氣體溫度的上升而變濃，排出的CO將增加。C以上，爬坡時發(fā)動機機罩內(nèi)溫度大于80176。影響因素：進(jìn)氣溫度T。 燃料完全燃燒時， 當(dāng)空氣不足時， CO的生成率主要受混合氣濃度（空燃比）的影響。排氣中的CO主要是在局部缺氧或低溫下由于烴的不完全燃燒產(chǎn)生的，是汽油機排氣中有害成分濃度最大的物質(zhì)。汽車排放污染物主要由內(nèi)燃機造成的，并隨著內(nèi)燃機種類及工況的改變而變化。 影響排放性能的分析 目前純汽油發(fā)動機排放污染物的主要成分汽車排放的污染物以及與交通源相關(guān)的主要污染物有：一氧化碳（CO）、氮氧化合物（）、碳?xì)浠衔铮℉C）（包括苯、苯并芘）和微粒等。由公式 [9] （） ：燃油消耗率 ：有效熱效率 ：混合氣的低熱值（前面計算變化很?。┯缮鲜娇芍?，熱效率的明顯提高，燃油消耗率將會明顯減小，有明顯的節(jié)油效果。另外，由于氫氣的加入，使雙原子分子相對增加，使燃燒絕熱指數(shù)提高。其理論分析如下：由于氫氣具有點火能量低，化學(xué)反應(yīng)速度快，擴散速率高等特點，所以在汽油一空氣混合氣中添加少量的氫氣可以使發(fā)動機燃燒的著火延遲期大大縮短，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，燃燒的持續(xù)期縮短。在接近高負(fù)荷下汽油油耗率下降率約為5%~10%。在中等負(fù)荷、中等轉(zhuǎn)速下，汽油油耗率下降約為20%~25%。外特性曲線上最高綜合熱效率的提高率約為10%左右。 經(jīng)濟(jì)性能分析下圖為天津大學(xué)內(nèi)燃機實驗室針對192Q發(fā)動機所做的一組實驗數(shù)據(jù)：[8]特性曲線最高綜合熱效率（%）最高熱效率（%）最低汽油消耗率（g/）最低汽油消耗率下降率（%）純汽油汽油氫氣純汽油汽油氫氣負(fù)荷特性1600r/min2000r/min2400r/min外特性通過該實驗數(shù)據(jù)可知,汽油一氫氣燃料燃燒與純汽油燃料燃燒相比，加氫后發(fā)動機的綜合熱效率提高較明顯，經(jīng)濟(jì)性改善可觀，具有節(jié)能意義。而且摻氫機的過量空氣系數(shù)比純汽油機的大，可以實現(xiàn)稀薄燃燒，在燃油經(jīng)濟(jì)性，排放性方面都有很好的效果。低速時，雖然由于混合燃料的熱值有提高，而且燃料熱效率有所提高但是由于充氣效率下降較多，功率損失減少，以至于在4000 r/min時沒有功率損失，這是由于隨著轉(zhuǎn)速的提高氣效率下降變少，熱效率提高的幅度變大的綜合作用結(jié)果。而且摻氫實現(xiàn)了稀混合氣燃燒，是造成功率下降的主要原因。[5] 摻氫前后的功率與過量空氣系數(shù) 摻氫前后的熱效率與充量系數(shù)由圖可見，在最大功率點，摻氫時的功率比純汽油時高，不存在功率損失的問題:而在中小轉(zhuǎn)速下，有功率損失還可以看到，摻氫后，發(fā)動機充氣效率受到嚴(yán)重影響。通過上述的計算分析可知摻混氫氣燃燒后內(nèi)燃機的動力性（低熱值）稍有降低但是很小，所以在動力性方面汽油機摻氫的理論方面是行得通的。由于氣體燃料會影響發(fā)動機的充氣效率，所以摻燒氫氣，還須進(jìn)一步考慮其它因數(shù)。尤其是在摻氫比例在10%以下時，隨著氫氣摻燒比的提高，M0下降較快，混合氣熱值降低得比較明顯。已知氫氣的燃油低熱值為 120 KJ/g 汽油低熱值為 KJ/g 氫氣的理論混合比 汽油的理論混合比 代入上式后計算得當(dāng)X=2% 時， M0=當(dāng)X=10% 時，M0=當(dāng)X=50% 時，M0=當(dāng)X=85% 時，M0=當(dāng)X=100%時，M0=可見，汽油機摻燒氫氣不會大幅度地降低混合氣的熱值。 M01時，可以稱作實際混合氣熱值變化系數(shù)。 上標(biāo)加 “ ’ ”為使用混合燃料后的各參數(shù)。 動力性能分析:[7] （） （） 式中： ——純汽油燃料時發(fā)動機平均有效壓力 MPa: ——純汽油燃料時發(fā)動機充氣效率： ——純汽油燃料時發(fā)動機有效熱效率： ——汽油低熱值 53593 kJ/mol ——純汽油燃料時發(fā)動機進(jìn)氣管狀態(tài)下空氣密度kg/m3。針對汽油摻氫動力其影響因素也是成立的。當(dāng)a=1時，PT達(dá)到最大值。因此，平均指示壓力隨壓縮比增加而增加的情況，只取決于理論循環(huán)熱效率與壓縮比之間的關(guān)系。理論循環(huán)的平均指示壓力的表示式為兩項的乘積，其中第一項表示單位容積的新鮮混合氣的發(fā)熱量或輸人發(fā)動機的能量，而第二項是這部分能量在理論循環(huán)中的利用程度。 混合氣成分和壓縮比對平均有效壓力的關(guān)系，平均有效壓力增加，但是當(dāng)壓縮比達(dá)到一定程度后，對平均有效壓力的影響漸漸減小。另一個特征就是隨著壓縮比的增加，熱效率增加。 理論循環(huán)的計算結(jié)果分析（缸內(nèi)直接噴射的方式噴入）以下計算時，取氫的低熱值為 kJ/mol 大氣狀態(tài)為 代入相關(guān)的數(shù)值可以作出其混合氣成分（即為氫氣在整個混合氣體中所占的體積百分?jǐn)?shù)）和壓縮比對熱效率的影響，以及混合氣成分和壓縮比對平均有效壓力的關(guān)系： 混合氣成分和壓縮比對熱效率的影響，我們可以知道隨著含氫量的減少，熱效率不斷地增加，由其是當(dāng)過量空氣系數(shù)小于1時，隨著氫含量的減少,熱效率迅速增加。其中實際分子容積變化系數(shù)、殘余廢氣系數(shù)即為混合氣的成分的表征參數(shù)，在壓縮終了時的壓力取決于內(nèi)燃機的壓縮比。對于新鮮混和氣，在缸內(nèi)時的體積與在外界條件下的條件變化不大，可得: （）（2） 壓縮和膨脹過程壓縮和膨脹過程為絕熱過程，缸內(nèi)氣體滿足以下方程： （）式中 ——絕熱指數(shù) r——溫度線性關(guān)系中的系數(shù) 根據(jù)氣體狀態(tài)方程，可得： （） 對上式進(jìn)行積分，得： （）由此由工程熱力學(xué)中初終態(tài)參數(shù)的關(guān)系：[6] （） 由上式由可得到壓縮過程結(jié)束時缸內(nèi)的壓力： （）（）、（）即為壓縮過程的計算公式同理，可得到膨脹過程的計算公式： （） （）(3)燃燒的熱平衡方程： （）式中： ——氫燃料的低熱值，103kJ/mol ——燃燒產(chǎn)物在該過程的平均摩爾比熱容 ——新鮮混合氣在這個過程的平均定容摩爾比熱容 燃燒過程結(jié)束時壓力也可求得： （）(4)熱效率： （） ——示功圖中腳標(biāo)對應(yīng)點的燃燒產(chǎn)物內(nèi)能。據(jù)假設(shè)條件，可以按臨界溫度來算。對于缸內(nèi)直接噴射的話，還需補充的是：氫氣是在活塞處于下止點處一瞬間進(jìn)入氣缸的，氫氣帶入氣缸內(nèi)的動能全部轉(zhuǎn)化成熱能。(6）工質(zhì)進(jìn)行理想的混合和燃燒，沒有任何熱損失。（4）燃燒和壓力下降都是在上止點瞬時進(jìn)行的，并且容積不變。（2）進(jìn)氣過程沒有熱交換，進(jìn)入氣缸后的混合氣仍具有外界空氣的溫度，而且保證充量系數(shù)。在循環(huán)中，用氫氣和空氣的混合物作為工質(zhì)，燃燒時其化學(xué)成分發(fā)生變化。重點對排放性能的一個分析。最后，將一些關(guān)于摻混燃燒的新技術(shù)，取其精華，綜合利用，并照顧到經(jīng)濟(jì)性，從而針對175F汽油機這一具體機型，進(jìn)行摻氫裝置設(shè)計。在綜合了應(yīng)用價值規(guī)律，在適當(dāng)提高成本，但是大幅提高功能的基礎(chǔ)上，提高設(shè)計產(chǎn)品（發(fā)動機）的價值，充分應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的新成果和新經(jīng)驗。 研究方法在建立理想模型后，通過理論計算來