车用二冲程发动机排放控制与分析综述.docx
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车用二冲程发动机排放控制与分析综述
目录
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
1.1本课题研究目的与意义1
1.2车用二冲程摩托车排放在国外、国内研究现状1
1.2.1国外摩托车和轻便摩托车排放标准1
1.3.1我国车用二冲程摩托车排放标准2
第二章二冲程发动机结构与基本原理与分析4
2.1车用二冲程发动机结构特点4
2.1.1二冲程汽油机结构及工作原理4
2.2二冲程发动机主要性能指标与特性6
2.2.1发动机的主要性能指标6
2.2.2车用二冲程发动机排放特性8
2.3车用二冲程发动机有害排放物的来源及成因9
2.3.1CO生成机理9
2.3.2碳氢化合物HC的生成机理9
2.3.3氮氧化物NOx的生成机理10
第三章控制车用二冲程发动机排放途径与分析方法11
3.1国内车用二冲程发动机控制排放的途径11
3.1.1电喷技术11
3.1.2废气再循环系统11
3.1.3汽油蒸发控制系统12
3.2目前车用二冲程发动机主要采取的控制方法12
3.2.1二次空气喷射系统的应用12
3.2.2排气催化转化器系统的应用13
3.2.3曲轴箱窜气污染物的控制14
结论15
致谢16
参考文献17
摘要
随汽车工业的发展和汽车保有量的增加，其大气环境的污染日趋严重。
因此，世界各国已相应地制定法规标准，而且随着节能和环保意识的提高，对汽车排放控制的法规标准日趋强化。
我国摩托车产品在不采取专门的净化措施的情况下，二冲程产品几乎达不到标准，每年将有400万辆摩托车排放不达标，形势非常严峻，因此研究摩托车排放控制技术非常重要。
针对车用二冲程发动机结构与原理的分析，调整车用二冲程发动机化油器的安装位置，采用催化转化技术，合理布置催化器并采用合乎规格的催化器。
通过试验分析：
对比控制前后排放性能。
改进后二冲程发动机保持了体积小、重量轻、功率大、机构简单、维修方便等突出优点，同时又解决了其存在的油耗高、排气污染严重的问题。
力争在不降低发动机动力性的基础上，实现二冲程发动机低排放、高效率和高经济的技术要求。
关键词：
二冲程；发动机；排放；控制
Abstract
Withthedevelopmentoftheautomobileindustryandtheincreaseincars,Theatmosphericpollutionoftheenvironmenthasbecomeincreasinglyserious.Therefore,allcountriesintheworldhasbeenacorrespondingdevelopmentofregulationsandstandards,andalongwithenergy-savingandenvironmentalprotectionawareness,Controlofvehicleemissioncontrolregulationsandstandardsandregulationsbecomemoreenhanced.MotorcycleproductsinChinadonottakespecialmeasuresinthecaseofpurification,almosttwo-strokeproductsarenotuptostandard,Eachyeartherewillbefourmillionmotorcycleemissionsstandardsdonot,thesituationwasveryserious,Therefore,thestudyofmotorcycleemissioncontroltechnologyisveryimportant.
Fortwo-strokeenginevehiclestructureandprinciplesofanalysis,Adjustthevehicle'stwo-strokecarburetorengineplacement,theuseofcatalyticconvertertechnology,Rationalarrangementoftheuseofcatalyticconvertersandcatalyticconvertersmeetthespecifications.Throughexperimentalanalysis:
Comparedbeforeandaftertheemissioncontrolperformance.Improvedtwo-strokeenginehasmaintainedasmallsize,lightweight,power,andinstitutionssimplytohighlighttheadvantagesofeasymaintenance.Solvedatthesametime,theexistenceofthehighfuelconsumption,exhaustpollutionproblem.Strivetoreducetheenginepowerisnotbasedontherealizationoftwo-strokeenginewithlowemissions,highefficiencyandhightechnicalrequirements.
Keywords:
two-stroke;engine;emissions;control
第一章绪论
1.1本课题研究目的与意义
长期以来，我国二冲程摩托车占了较大比重。
随着我国摩托车排放法规日益严谨和面对国际竞争的要求，二冲程摩托车的生命力受到了严峻的考验。
由于小型二冲程汽油机具有突出的优点——重量轻、结构简单、升功率大,同时又有严重的缺点——扫气时新鲜气体高达30%～40%短路损失使油耗高、HC排放量大。
二冲程发动机原有的优点的基础上，降低其排放，达到法规要求，延长其生命力满足市场需求。
这将是未来二冲程发动机研究的重点。
1.2车用二冲程摩托车排放在国外、国内研究现状
1.2.1国外摩托车和轻便摩托车排放标准
1.美国及加州摩托车排放标准
美国的摩托车分为公路用车和非公路用车两类，其中有近60%摩托车注册为公路用车，其余的为非公路用车。
美国对非公路用摩托车没有排放法规要求。
美国联邦和加州对排量在50ml以上的公路用摩托车的排放。
如表1-1所示。
表1-1美国联邦和加州公路用摩托车排放标准
年型
试验工况
发动机排量
ml
排放量g/km
CO
HC
美国联邦标准
1998
FTP75
50-169
17.0
5.0
170-749
17.0
5+0.0155（D-170）
17.0
14.0
2002
—
50
12.0
5.0
曲轴箱排放标准：
不允许曲轴箱排放泄露到大气
美国加州标准
1999
FTP75
50-169
17.0
5.0
170-749
17.0
5+0.0155（D-170）
750
17.0
14.0
2006
—
50
17.0
5.0
1995
—
50-297
12.0
1.0
280
12.0
2.5
2001.3
—
50-297
12.0
1.0
280
12.0
1.4
续表1-1
2003
—
50-297
12.0
1.0
280-699
12.0
1.0
700
12.0
1.4
燃油蒸发排放标准：
采用密闭室法，当前限值为：
2g/试验
注：
1．D为发动机排量，单位：
ml。
另外，美国联邦和加州排放法规对摩托车都有耐久性要求，即在规定的寿命期限内都要满足其排放限值，其寿命期为：
I类（50～169ml）6000km；
Ⅱ类（170～279ml）90000km；
Ⅲ类（280ml）1500km。
1.3.1我国车用二冲程摩托车排放标准
1.北京摩托车排放法规
我国首次制定摩托车排放法规标准是在2005年GB5366《摩托车主要性能指标》中的怠速排放标准。
2004年，国家颁布实施了GB14621–2004《摩托车排气污染物排放标准》[2]，该标准规定了工况法和怠速法的排放限值。
该标准规定的摩托车工况法排放试验方法及限值采用欧洲ECE法规，修正后又采用EUDC法规。
2005年以后，我国为了加强对排放的控制，陆续颁布实施了GB18176–2005《轻便摩托车排气污染限值及测试方法》及GB14622–2005《摩托车排气污染物限值及测试方法》。
其限值见表1-6所示。
表1-6摩托车及轻便摩托车限值
实施年份
车型
CO
g/km
HC
g/km
NOxg/km
2006.1.1
轻便摩托车
6
3
0.1
摩托车
二冲程
8
4
0.1
四冲程
13
3
0.3
为了遏制北京市大气污染加重的趋势，自2005年底至今市环保局建立了完善的摩托车排放地方法规[3]，该法规基本等同于我国台湾地区Ⅲ期排放水平，其限值水平如表1-7所示。
表1-7工况法排放标准值
车型
排气污染物
排放标准值（g/km）
第一阶段自2005年1月1日起
第二阶段自2006年1
月1日起
新生产摩托车1
及轻便摩托车
CO
4.5
3.5
HC+NOx
3.0
2.0
耐久性里程2
6000km
15000km
注：
1．新生产残疾人专用车第一阶段排放标准值放宽到CO：
60g/km，HC：
4.0g/km；2．耐久性里程，即要求车辆行驶里程在6000km（15000km）内时，仍按照本标准值。
表1-8怠速法排放法规限值
车型及实施日期
排放标准值
CO（%）
HC（ppm）
四冲程
二冲程
2007年1月1日以后生产的摩托车及轻便摩托车
新生产车
1.5
300
3000
在用车
2.0
500
3500
2007年1.月1日以前生产的摩托车及轻便摩托车在用车
4.5
2200
8000
第二章二冲程发动机结构与基本原理与分析
2.1车用二冲程发动机结构特点
2.1.1二冲程汽油机结构及工作原理
二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成的。
图2-1表示一种用曲轴箱扫气的二冲程化油器式汽油机的工作示意图。
图2-1二冲程汽油机工作原理示意图
1—进气孔2—排气孔3—扫气孔
发动机气缸上有三个孔，这三个孔可分别在一定的时刻为活塞所关闭。
进气孔1与化油器相连通，可燃混合气经孔1流入曲轴箱，继而可经扫气孔3进入气缸内，而废气则可经过与排气管连通的排气孔2被排出。
图2-1表示活塞向上移动，到活塞将三孔都关闭时，开始压缩在上一循环即已经吸入缸内的可燃混合气，同时在活塞下面的曲轴箱内形成真空度（这种发动机的曲轴箱必须是密封的）。
当活塞继续上行时，进气孔1开启，在大气压力作用下，可燃混合气便自化油器流入曲轴箱。
活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的混合气体。
高温、高压气体膨胀迫使活塞向下移动。
进气孔1逐渐被关闭，流入曲轴箱的混合气则因活塞的下移而被
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