基于机内净化通用小型汽油机燃烧与排放性能优化

2017-12-09郑越洋

汽车与驾驶维修(维修版) 2017年6期

关键词：汽油机排气阻力

郑越洋

（天津朝霞摩托车技术开发有限公司 300072)

基于机内净化通用小型汽油机燃烧与排放性能优化

郑越洋

（天津朝霞摩托车技术开发有限公司 300072)

通用小型汽油机近年来在产销应用和出口方面均取得了良好的成绩。目前来讲，国内通用小型汽油机主要通过机内净化技术来降低排放，但在批量生产时，其排放合格率不尽如人意。本文通过分析当前基于机内净化通用小型汽油机燃烧与排放性能存在的问题，提出了相应的优化措施。

机内净化；通用小型汽油机；燃烧与排放；性能优化

1 通用小型汽油机机内净化存在的主要问题

降低通用小型汽油机的排放污染是汽油机发展的主要问题和难点。净化方式可分为机内净化和机外净化。机外净化的成本比较高，国内的技术水平、产品质量尚未达到要求。因而机内净化是目前国内主要采用的净化手段。机内净化以汽油机产生主要污染物的形成机理为核心，运用新技术、工艺等对发动机的结构进行改进。最终达到提高发动机的燃烧效率，降低排放的目的。

目前来讲通用小型汽油机的机内净化主要存在以下问题：

（1）通用小型汽油机的进排气系统存在缺陷。主要是空气滤清器的气体流通性低，对进气形成不良阻力，进而影响整机的燃烧排放性能。

（2）发动机工作的混合气浓度大，过量空气系数有待优化。传统的化油器式燃油供给方式仍是国内市场的主流。这种供给方式为了使发动机能够有稳定的、持续的动力输出，方便启动，在混合气浓度通常较浓且在空燃比控制方面往往不理想。

（3）点火提前角的选择不当。点火提前角对汽油机的动力性、经济性以及节能减排都会产生影响。点火提前角过大，汽油机难以维持稳定运转，产生恶性爆震。提前角过小会使燃烧不充分，增加HC、CO的排放。因此需要有效合理的调节点火提前角。

2 基于机内净化通用小型汽油机燃烧与排放性能优化措施

2.1 进排气系统优化改进

进排气过程组织对汽油机的燃烧效率有显著影响。其中最为关键的因素就是气道流通能力。影响气道流通能力主要存在两方面的阻力，即气道内沿程阻力和局部阻力[1]。为了减小两种阻力对气道流通性的影响，笔者认为应从以下三个方面进行改进。第一，改善空气滤清器的结构。空气流通距离大，会产生较大的沿程阻力，因此可以在不改变进气口数量及口径的情况下，调节进气管的长度进而有效的减少沿程损失。第二，调整空气滤清器的进出气口截面面积。在对截面面积进行改良的过程中，主要考虑出气面积以及进出气面积比。根据相关的实验表明，进出气口截面积比超过1.3时，气流流通率更高。第三，调整进排气道截面，采取均匀变化的方式，防止截面面积突变，降低局部阻力的影响。

2.2 优化油气混合比

不同负荷工况下，有害气体的生成机理也有所变化。因而对发动机的油气混合比的优化要考虑负荷工况的变化规律。就化油器式的燃油供给方式来看，其浓度的调节主要是来自于零件的结构参数和位置。包括调整怠速油量孔、怠速空气量孔、泡沫管、主空气量孔以及怠速过渡喷口等[2]。分析这些参数，对不同工况下的过量空气系数进行设定。高负荷工况下，研究主要排放物HC及NOx的排放浓度变化，例如负荷达到75%，发现HC会随着油气混合比的浓度降低而下降，而NOx则相反。则此时应考虑NOx的排放浓度来设定过量空气系数，应控制在0.84±0.1；中小负荷时，则可以考虑增加过量空气系数，来增加有害气体的氧化效率；当工况负荷降低到25%左右时，过量空气系数则可以确定为0.93±0.2。

2.3 点火提前角的优化

点火提前角的优化需根据目标要求，在发动机台架试验条件下完成。针对化油器供油式汽油机，常用三段式点火提前角，即将发动机整个转速段分为高速段、中速段、低速段三段，在高速段选用较大提前角值，低速段选用较小提前角值，中速段提前角则选用上述两者之间的过渡值。调整过程重点关注不同转速下的提前角对发动机动力性、经济性、排放、振动等指标的影响，综合各种考量后折中选择最终的标定值。