第三章車(chē)用汽油機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化由前面的分析知，汽車(chē)排氣污染物的產(chǎn)生原因主要有二，即：其一是燃油燃燒不充分；其二是在高溫高壓的環(huán)境下，多余空氣中的N2和O2結(jié)合生成NOx。由此可見(jiàn)，燃油在機(jī)內(nèi)充分燃燒及減小燃燒室中燃燒后的溫度和壓力，是減小汽車(chē)排氣污染最有效且直接的方法。以此減小汽車(chē)排放污染者，稱為機(jī)內(nèi)凈化。欲達(dá)到此目的，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和采取一系列新技術(shù)。第一節(jié)進(jìn)排氣系統(tǒng)及燃燒室的優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、進(jìn)、排氣系統(tǒng)

由《發(fā)動(dòng)機(jī)原理》知，減小進(jìn)、排氣阻力，增加進(jìn)氣及擠氣渦流，不僅可以提高充氣效率，而且還可以使油、氣的混合更加均勻，而使燃燒更加充分。那末，如何才能減小進(jìn)、排氣阻力，增加進(jìn)氣及擠氣渦流呢？

設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)

1、設(shè)計(jì)流場(chǎng)分析，對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小進(jìn)、排氣阻力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免進(jìn)、排氣管截面的突變；進(jìn)、排氣管彎道處應(yīng)避免轉(zhuǎn)折過(guò)急；對(duì)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的流場(chǎng)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出阻力最小的進(jìn)、排氣系統(tǒng)。利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的間歇進(jìn)氣，在進(jìn)氣管中存在壓力波。在特定的近氣管條件下，可已利用此壓力波來(lái)提高進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉前的錦旗壓力，提高進(jìn)氣效率，這就稱之為進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。2、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)多氣門(mén)技術(shù)；可變技術(shù)：可變進(jìn)氣道、可變凸輪相位、可變進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間等。多氣門(mén)技術(shù)可變進(jìn)氣道可變進(jìn)氣道可變進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間可變凸輪相位尚處在研究中的新技術(shù)

電控氣門(mén)系統(tǒng)技術(shù)電控系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)際需要控制氣門(mén)的開(kāi)、閉。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：①取消了氣門(mén)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置，氣門(mén)的開(kāi)、閉直接由電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成；②配氣相位和氣門(mén)開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間均按需實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；③氣門(mén)的開(kāi)、閉比機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更迅速；④進(jìn)氣更充分、排氣更徹底。二、燃燒室產(chǎn)生較大的進(jìn)氣和擠氣渦流減小燃燒室的面容比分層給氣式燃燒室——缸內(nèi)噴射分隔式燃燒室

1、產(chǎn)生較大的進(jìn)氣和擠氣渦流

2、減小燃燒室的面容比球形燃燒室半球形燃燒室多球形燃燒室3、分層給氣式燃燒室——缸內(nèi)噴射將汽油機(jī)的質(zhì)調(diào)節(jié)改為量調(diào)節(jié)；混合氣在氣缸中分層，在火化塞附近為濃混合氣，以便汽油發(fā)動(dòng)機(jī)能有效而穩(wěn)定工作。4、分隔式燃燒室

將燃燒室分成兩部分，即主室和副室。副室的容積很小，約占燃燒室總?cè)莘e的20%左右。主、副室之間用一狹小的通道相連。主、副室分別有各自的進(jìn)氣門(mén)，供給副室的可燃混合氣比供給主室的可燃混合氣濃?；鸹ㄈ鸆VCC發(fā)動(dòng)機(jī)分隔式燃燒室

安裝在副室上，副室的可燃混合氣被電火花點(diǎn)燃燃燒后經(jīng)主副室間的通道高速噴入主室，使主室中的可燃混合氣迅速燃燒。4、分隔式燃燒室分隔室燃燒室對(duì)減小汽車(chē)的排氣污染有明顯的效果，如右圖所示。第二節(jié)廢氣再循環(huán)（EGR）廢氣再循環(huán)的凈化原理廢氣再循環(huán)的控制策略EGR系統(tǒng)及EGR閥內(nèi)部廢氣再循環(huán)一、廢氣再循環(huán)的凈化原理將一部分燃燒后的廢氣引入燃燒室，由于廢氣占了一定的氣缸容積，它不僅降低了可燃混合氣的燃燒速度，而且還減少了進(jìn)入氣缸的混合氣進(jìn)氣量，如此便降低了燃燒產(chǎn)物的溫度和壓力。從而達(dá)到降低NOx濃度之目的。二、廢氣再循環(huán)的控制策略盡管廢氣再循環(huán)可以降低Nox的排放量，但它同時(shí)會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性構(gòu)成不利影響。若參與再循環(huán)的廢氣量太多還會(huì)使CO和HC的排放量上升，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒。所以應(yīng)按照發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的特點(diǎn)對(duì)再循環(huán)的廢氣量進(jìn)行控制。三、EGR系統(tǒng)及EGR閥目前，車(chē)用汽油機(jī)所用的EGR系統(tǒng)有三種不同的類(lèi)型，即：真空控制的EGR系統(tǒng)、電控真空驅(qū)動(dòng)的EGR系統(tǒng)和電控的EGR系統(tǒng)，見(jiàn)下圖。四、內(nèi)部廢氣循環(huán)系統(tǒng)將燃燒后的廢氣留一部分在缸內(nèi)，使其和下一循環(huán)進(jìn)入缸內(nèi)的可燃混合氣混合，其效果和廢氣再循環(huán)相當(dāng)，所以將其稱為內(nèi)部廢氣再循環(huán)。第三節(jié)廢氣渦輪增壓技術(shù)利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的動(dòng)能和熱能，增加進(jìn)入氣缸新鮮空氣的壓力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，改善可燃混合氣的質(zhì)量，從而達(dá)到降低CO和HC排出量的目的。廢氣渦輪增壓還可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，其原因是，在燃燒過(guò)程中，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力升高率比普通非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)小。第四節(jié)電控燃油噴射技術(shù)安工況的需要準(zhǔn)確供油；進(jìn)入各缸的可燃混合氣較為均衡；進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力小，充氣效率高；燃油霧化良好，油、氣混合均勻；尤其是λ閉環(huán)控制系統(tǒng)，它可使發(fā)動(dòng)機(jī)在絕大多數(shù)工況和時(shí)間內(nèi)燃用α=1的可燃混合氣