2.稀混合氣燃燒技術(shù)

該技術(shù)用于現(xiàn)有汽油機的改造。它對原燃燒室的結(jié)構(gòu)略作變動，改善混合氣的形成和分配，實現(xiàn)平均空燃比在20以上的稀混合氣的穩(wěn)定燃燒，從而提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和減少排污。一種方法是在氣缸蓋上增設(shè)副室，火花塞位于主燃燒室和副室的連接通道處，壓縮過程中的均勻稀混合氣從主燃燒室進(jìn)入副室，在那里燃燒后再以火焰噴流形式噴向主燃燒室。另一種方法是在一個燃燒室內(nèi)設(shè)置兩個火花塞，同時點火使其燃燒，增大整體燃燒速率。

3．控制燃燒的其他技術(shù)

控制燃燒條件的措施還有：①采用汽油噴射技術(shù)。采用噴射供油方式，尤其是電控噴射系統(tǒng)，可以按照發(fā)動機的運轉(zhuǎn)工況精確控制混合氣的空燃比，以實現(xiàn)發(fā)動機的低排放水平。②改進(jìn)點火系統(tǒng)。延長火花持續(xù)時間或采用高能點火系統(tǒng)，增大點火能量，則可擴大著火范圍以實現(xiàn)稀混合氣穩(wěn)定燃燒，有利于減少CO和HC的排放。③廢氣再循環(huán)。將一部分廢氣從排氣管引入進(jìn)氣系統(tǒng)，可以降低燃燒溫度，有效抑制NOx的生成。廢氣再循環(huán)率一般應(yīng)小于(20～25)％，否則汽油機的工作性能會急劇惡化。

4．尾氣凈化

由于燃料燃燒條件隨汽車行駛狀態(tài)的變化很大，為保證汽油機高效穩(wěn)定的工作，一般都離不開對尾氣的凈化。尾氣凈化的方法有：

（1）空氣噴射。在排氣門出口注入新鮮空氣，使高溫尾氣中的CO和HC與空氣混合而被燃燒凈化。噴射的空氣要適量，與混合氣的濃度有關(guān)，過多會使排氣冷卻降溫，達(dá)不到凈化效果。此方法常與下面兩種方法結(jié)合使用。

（2）熱反應(yīng)器。這是一個設(shè)置在排氣管出口上促進(jìn)氧化反應(yīng)的絕熱裝置。尾氣進(jìn)入熱反應(yīng)器后，在充分有氧條件下，CO和HC生成CO2和H2O。溫度在600℃以上時，凈化效率很高。此方法可直接用于稀混合氣。在濃混合氣的條件下，向排氣口噴入二次空氣，可以進(jìn)一步提高熱反應(yīng)器的凈化效率。

(3)催化反應(yīng)器。在有氧條件下，氧化催化反應(yīng)器可以使排氣中的CO及HC在較低溫度(約300℃)時進(jìn)行快速的氧化反應(yīng)：

HC＋O2→CO2＋H2O

2CO＋O2→2CO2

催化反應(yīng)工藝如圖4－38所示。氧化催化劑一般采用以AlO3為載體的鉑、鈀等貴金屬或其氧化物，它不能使NOx減少，因此一般發(fā)動機在過富或過貧的空燃比條件下工作以抑制NOx的生成。貧燃條件下，排氣中一般都有剩余的氧氣，只需供給少量空氣即可；富燃條件時，必須向排氣噴入二次空氣，以保證反應(yīng)順利進(jìn)行。由于上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，催化劑一般采用以Al2O3為載體的鉑、鈀等貴金屬或其氧化物。當(dāng)溫度超過400℃時，該裝置對HC和CO的凈化效率可達(dá)95％～98％。但在溫度低于250～300℃時，催化劑的轉(zhuǎn)換效率急劇下降。

采用三元催化反應(yīng)器可以對汽油機排氣中的CO，HC及NOx進(jìn)行綜合處理。催化劑的活性成分為銠和鉑，銠對NOx的還原性能最高，而鉑則對CO和HC的氧化活性好。因此，鉑－銠系催化劑同時具有氧化和還原作用，可以使排氣中的CO和HC作為還原劑使NOx還原成N2，其本身氧化為CO2和H2O：

4NO＋CH4→2N2＋CO2＋2H2O

2NO＋2CO→2CO2＋N2

三元催化反應(yīng)器的凈化效率與空燃比密切相關(guān)，如圖4-39所示。由圖可見，當(dāng)空燃比處于富燃料時，HC和CO凈化效率變差，而當(dāng)空燃比處于貧燃料時，則NO凈化效率下降。因此，為了能同時高效凈化三個成分，空燃比的允許范圍較窄，要求精確控制在±0.25左右，如果配備電控燃料噴射可獲得最佳的凈化效果。該裝置凈化效果及經(jīng)濟性較好，但成本較高，精密控制空燃比的方法還需深入研究。

柴油機一般采用選擇性催化還原系統(tǒng)(SCR)降低NOx。將適量的濃度為40％的尿素水溶液噴入排氣管的催化反應(yīng)器中，與NOx反應(yīng)生成H2O和N2。在最佳反應(yīng)溫度300～450℃時，SCR系統(tǒng)可使顆粒減少50％，NOx降低(90～95)％。

5.柴油機碳煙的凈化

碳煙是柴油機在高壓燃燒條件下，不完全燃燒時形成的以碳為主要成分的固態(tài)微小顆粒?？梢圆捎靡韵碌姆椒刂铺紵煹呐欧?。

（1）柴油摻水乳化。柴油中摻入水和乳化劑形成均質(zhì)乳化油。在燃燒過程中，由于水分的汽化，以及水分與燃油中碳原子發(fā)生的水煤氣反應(yīng)會吸收大量的熱量，使燃燒最高溫度下降，減少NOx的生成，但CO和HC的排放有所增加。此外，水分的汽化使乳化油滴的體積急劇膨脹，產(chǎn)生“微爆”，促使油滴細(xì)化及其與空氣的良好混合，改善了燃燒條件，從而降低了碳煙濃度。柴油摻水量一般不超過20％，以免柴油機工作性能惡化。該法受到燃油變質(zhì)及有關(guān)零部件銹蝕的限制。

（2）燃料添加劑。研究表明，在燃料中加入0.5％的油溶性鋇族金屬添加劑，可以減少50％的碳煙濃度。因此，選用恰當(dāng)?shù)娜剂咸砑觿?，抑制碳煙效果明顯。

（3）碳煙凈化裝置。在排氣系統(tǒng)中裝設(shè)附有催化劑的金屬網(wǎng)凈化器，排氣通過時，可以利用CO和HC的氧化反應(yīng)熱使碳煙顆粒燃燒。

以上各種方法應(yīng)謹(jǐn)慎組配，以免在降低NOx排放時引起HC、CO和顆粒排放的增加。