汽油機污染物影響關鍵因素第三節影響汽油機排氣污染物生成的因素四、汽油機結構參數的影響對汽油機排放影響較大的結構參數有氣缸工作容積、行程缸徑比(S/D)、燃燒室形狀、壓縮比、活塞頂環隙容積、配氣定時以及排氣系統等。

這些參數的影響遵循下列兩點：第一點是在上止點時燃燒室的面容比F/V越大、進入活塞的間隙的混合氣越多，排氣氧化不多時HC的排出量增大；第二點是若使由燃燒室壁面散失的熱量減少、殘留氣體減少，則NOx的排放量增大。1.氣缸工作容積與行程缸徑比的影響

(1)汽油機氣缸工作容積越大，氣缸面容比F/V變小，氣缸相對散熱面積較小，因此HC的排放和油耗越低。

(2)汽油機行程缸徑比的影響更大，行程越長，HC排放和油耗越低。根據放熱規律對比分析，長行程汽油機的燃燒速度快，點火定時可以相對后移。長行程汽油機的最高放熱效率大、燃燒溫度高，有利于降低HC和燃油消耗。長行程汽油機的這些優點在低負荷時更加明顯。

(3)但長行程和大氣缸的汽油機NOx排放量大。行程缸徑比及工作容積對HC排放的影響2.壓縮比ε的影響壓縮比增大后，F/V增大，進入活塞頂環隙的混合氣增多，HC排放增加。另一方面，ε增大，使膨脹比增大，膨脹后期的排氣溫度下降，HC氧化速率下降，更多的燃料以未燃HC的形式排出。

NOx受兩方面影響：一是壓縮比增大，燃燒溫度上升，導致NOx增多；另一方面，熱效率提高F/V增大，使得NOx減少。3．燃燒室形狀的影響

(1)當工作容積和壓縮比保持一定，變化燃燒室形狀時，HC排放與F/V成正比，即F/V增大，HC排放增大。

(2)NOx排放與HC正好相反，有與F/V成反比的傾向。原因：隨F/V的增大，熱損失變大，燃燒氣體的最高溫度降低。但對于NOx排放，即使F/V相同，由于點火位置等的差異，燃燒速度及燃燒溫度也受到很大影響，故不能認為NOx排放是F/V的函數。

F/V越大、火焰的傳播距離長，容易爆燃；而且燃燒室壁面的淬熄效應增加，因此HC的排出量增大；NOx的排放量與之相反。本圖表示了不同的燃燒室形狀時的NOx和HC排放

SQ/C表示擠流間隙的大小汽油機燃燒室設計原則之一：形成適當的紊流運動(1)燃燒室內形成適當強度的氣體流動可以加快火焰傳播；(2)冷卻末端混合氣；(3)減少循環間燃燒變動，擴大混合氣體著火界限，利于燃燒更稀混合氣；(4)減少HC排放量，但紊流過強，向缸壁傳熱損失增加，還可能吹熄火核而失火，反而使HC排放增多。根據右圖可見，紊流過強時，即使點火提前角減小，壓力升高率仍較高，使工作粗暴，熱效率降低。實踐證明，紊流強度使壓力升高率為196-245(千帕/度）時，發動機熱效率最高。擠流間隙紊流適宜和紊流過強時燃燒壓力變化比較擠流間隙汽油機產生紊流的方法有進氣渦流和擠流兩種:(1)進氣渦流；(2)擠流(1)進氣渦流

進氣渦流是利用進氣口和進氣道的形狀在進氣過程中造成氣流繞氣缸中心線的旋轉運動，由于進氣渦流加快了火焰傳播速度，提高了燃燒速率，使熱效率提高。組織進氣渦流的同時會使進氣阻力增加，充氣效率下降，在低速低負荷時難以獲得良好的進氣渦流。故只依靠進氣渦流的燃燒室非常少，通常配合組織進氣擠流。(2)擠流

擠流是當活塞接近壓縮行程終點時，利用其頂部和缸蓋底面之間的狹小間隙(稱擠氣間隙）將混合氣擠入主燃燒室內而產生，可利用燃燒室形狀來控制渦流的大小和發生位置以及在燃燒室內擾動的形成及其強度。增大擠流強度可以提高明顯燃燒期火焰傳播速度，縮短燃燒時間，而且不會引起充氣效率降低。擠流間隙幾種燃燒室的F/V與HC排放4．氣門定時的影響(1)NOx受殘留氣體變化的影響，即受氣門重疊的影響，隨進氣門早開、排氣門遲閉，缸內殘余廢氣增加，使燃燒溫度下降，NOx排放減少。(2)排氣門早開導致正在燃燒的HC排出，從而HC排放增加。圖2-21氣門定時對發動機HC和NOx排放的影響5.活塞頂環隙容積的影響進入活塞和缸壁構成的小間隙（活塞頂環隙）的混合氣，由于壁面淬熄效應和狹縫效應的影響，很難燃燒掉，從而影響了HC的排放量。圖中d表示活塞頂環隙的寬度；l表示活塞頂環的深度可見隨活塞頂環隙容積增大，進入環隙的混合氣增多HC排放增加。6.排氣系統的影響排氣系統對HC排放有影響。(1)HC在排氣系統中可以進一步被氧化，溫度越高，HC被氧化的越多；(2)排氣在排氣系統高溫段停留的時間越長，HC被氧化的也就越多。活塞頂環隙容積對HC排放的影響1-火花塞在燃燒室側面；2-火花塞在燃燒室中心7、火花塞位置的影響火花塞在燃燒室的位置不同時，發動機的燃燒放熱速率不同，故火花塞的位置對排放有重要影響。火花塞的布置應使火焰傳播距離短，若火花塞距燃燒室的縫隙較遠，則汽油機HC排放增加，反之亦然。火花塞對HC排放的影響還與燃燒室的結構形狀有關：一般說，對非緊湊型燃燒室的影響比對緊湊型燃燒室的影響大。如在圓盤型燃燒室上，由于火花塞位置的不同可使發動機HC排放產生35％差別。火花塞位置與燃燒室形狀共同決定了質量燃燒率，在燃燒前期燃燒質量增加，會使NO排放增加，但對改善油耗有利。火花塞位置對油耗和HC排放物影響1-二氣門發動機；2-四氣門發動機

四氣門和二氣門發動機對油耗和HC排放物影響8.其他影響因素(1)氣門數的影響(2)增壓對排放的影響汽油機增壓可使可燃混合物的壓力升高，NOx