基于機內凈化通用小型汽油機燃燒與排放性能優化

鄭越洋

（天津朝霞摩托車技術開發有限公司 300072)

基于機內凈化通用小型汽油機燃燒與排放性能優化

鄭越洋

（天津朝霞摩托車技術開發有限公司 300072)

通用小型汽油機近年來在產銷應用和出口方面均取得了良好的成績。目前來講，國內通用小型汽油機主要通過機內凈化技術來降低排放，但在批量生產時，其排放合格率不盡如人意。本文通過分析當前基于機內凈化通用小型汽油機燃燒與排放性能存在的問題，提出了相應的優化措施。

機內凈化；通用小型汽油機；燃燒與排放；性能優化

1 通用小型汽油機機內凈化存在的主要問題

降低通用小型汽油機的排放污染是汽油機發展的主要問題和難點。凈化方式可分為機內凈化和機外凈化。機外凈化的成本比較高，國內的技術水平、產品質量尚未達到要求。因而機內凈化是目前國內主要采用的凈化手段。機內凈化以汽油機產生主要污染物的形成機理為核心，運用新技術、工藝等對發動機的結構進行改進。最終達到提高發動機的燃燒效率，降低排放的目的。

目前來講通用小型汽油機的機內凈化主要存在以下問題：

（1）通用小型汽油機的進排氣系統存在缺陷。主要是空氣濾清器的氣體流通性低，對進氣形成不良阻力，進而影響整機的燃燒排放性能。

（2）發動機工作的混合氣濃度大，過量空氣系數有待優化。傳統的化油器式燃油供給方式仍是國內市場的主流。這種供給方式為了使發動機能夠有穩定的、持續的動力輸出，方便啟動，在混合氣濃度通常較濃且在空燃比控制方面往往不理想。

（3）點火提前角的選擇不當。點火提前角對汽油機的動力性、經濟性以及節能減排都會產生影響。點火提前角過大，汽油機難以維持穩定運轉，產生惡性爆震。提前角過小會使燃燒不充分，增加HC、CO的排放。因此需要有效合理的調節點火提前角。

2 基于機內凈化通用小型汽油機燃燒與排放性能優化措施

2.1 進排氣系統優化改進

進排氣過程組織對汽油機的燃燒效率有顯著影響。其中最為關鍵的因素就是氣道流通能力。影響氣道流通能力主要存在兩方面的阻力，即氣道內沿程阻力和局部阻力[1]。為了減小兩種阻力對氣道流通性的影響，筆者認為應從以下三個方面進行改進。第一，改善空氣濾清器的結構。空氣流通距離大，會產生較大的沿程阻力，因此可以在不改變進氣口數量及口徑的情況下，調節進氣管的長度進而有效的減少沿程損失。第二，調整空氣濾清器的進出氣口截面面積。在對截面面積進行改良的過程中，主要考慮出氣面積以及進出氣面積比。根據相關的實驗表明，進出氣口截面積比超過1.3時，氣流流通率更高。第三，調整進排氣道截面，采取均勻變化的方式，防止截面面積突變，降低局部阻力的影響。

2.2 優化油氣混合比

不同負荷工況下，有害氣體的生成機理也有所變化。因而對發動機的油氣混合比的優化要考慮負荷工況的變化規律。就化油器式的燃油供給方式來看，其濃度的調節主要是來自于零件的結構參數和位置。包括調整怠速油量孔、怠速空氣量孔、泡沫管、主空氣量孔以及怠速過渡噴口等[2]。分析這些參數，對不同工況下的過量空氣系數進行設定。高負荷工況下，研究主要排放物HC及NOx的排放濃度變化，例如負荷達到75%，發現HC會隨著油氣混合比的濃度降低而下降，而NOx則相反。則此時應考慮NOx的排放濃度來設定過量空氣系數，應控制在0.84±0.1；中小負荷時，則可以考慮增加過量空氣系數，來增加有害氣體的氧化效率；當工況負荷降低到25%左右時，過量空氣系數則可以確定為0.93±0.2。

2.3 點火提前角的優化

點火提前角的優化需根據目標要求，在發動機臺架試驗條件下完成。針對化油器供油式汽油機，常用三段式點火提前角，即將發動機整個轉速段分為高速段、中速段、低速段三段，在高速段選用較大提前角值，低速段選用較小提前角值，中速段提前角則選用上述兩者之間的過渡值。調整過程重點關注不同轉速下的提前角對發動機動力性、經濟性、排放、振動等指標的影響，綜合各種考量后折中選擇最終的標定值。

3 結束語

通用小型汽油機飛速搶占市場的同時，我們需要注意到其性能的優化對環境的影響。在降本增效的原則下，采用機內凈化的方式來提升通用小型汽油機的燃燒和排放性能，需要通過優化進排氣系統，調節油氣混合比，并選擇最佳點火提前角的方式來進行。

[1] 劉建輝, 楊銳, 毛文剛,等. 國內通用小型汽油機尾氣排放控制研究進展[J]. 小型內燃機與車輛技術, 2016, 45(4)：71-76.

[2] 劉勝吉, 曾瑾瑾, 李崇尚,等. 點火提前角對通用小型汽油機缸內燃燒及排放的影響[J]. 內燃機工程, 2016, 37(5)：109-114.

U464.3文獻標示碼：A

鄭越洋，助理工程師，本科，研究方向位熱能與動力工程專業動力方向。