發動機原理與環保之間有何關聯?
發動機原理與環保有著緊密關聯。
發動機工作時,燃油燃燒產生動力,但也會帶來污染。先說汽油發動機,它通過火花塞點火,燃燒平穩,技術成熟,但熱效率低,燃油消耗大。
柴油發動機靠壓縮自燃,熱效率高、扭矩大,可噪聲和振動大,尾氣排放控制難。
在氣缸排列上,直列發動機結構簡單、成本低,可振動和噪聲大。V 型發動機在這方面表現好,適合高性能車,但結構復雜、成本高。水平對置發動機重心低、操控好,就是制造和維修成本高。
渦輪增壓利用廢氣驅動渦輪增加進氣壓力,能提高功率且燃油經濟性好,不過有渦輪遲滯和維護成本高的問題。機械增壓響應快、動力輸出線性,但會消耗發動機功率,燃油經濟性略差。
發動機運行中,混合氣質量很關鍵。燃油霧化蒸發程度、混合氣均勻性、空燃比和缸內殘余廢氣系數等都會影響。混合氣不均勻,HC 排放就多。空燃比略大于理論值時,HC 排放最少,過濃過稀都會燃燒不完全,增加 HC 排放。負荷和轉速也有影響。負荷增加,HC 排放量絕對值隨廢氣流量變大而增加,但相對排放濃度幾乎不變。轉速高,HC 排放濃度明顯下降。
發動機產生的有害氣體原因不同。CO 是燃油氧化不完全產物,氧氣不足、混合氣濃或不均都會讓排氣中 CO 增加。HC 是未燃燒的燃料,混合氣不均、燃燒室壁冷等導致部分燃油未燃燒就排出。NOx 是燃油燃燒產生的。PM 是燃油燃燒缺氧產生,柴油機更明顯。有害氣體的影響因素多,比如可燃混合氣的空燃比、點火提前角、發動機負荷和轉速、內部結構等。
在理論空燃比附近,CO 曲線有拐點,A/F 減少,混合氣過濃,CO 生成物劇增;A/F 增大,氧充足,CO 生成量減少且穩定。HC 曲線在 A/F 為 17—18 附近有拐點,此時 HC 含量最低,其他情況都會增加。
常壓發動機運行會產生燃油蒸汽和揮發性有機化合物,可能造成整車蒸發污染。汽車制造商會在燃油系統采取密封和碳罐等措施,減少燃油蒸汽釋放和化合物損失,降低整車蒸發污染。
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