发动机尾气排放分析（一）尾气成份与空燃比的关系规律 内容简介：汽车尾气中的有害气体成份为一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化合物NOX，无害成份为二氧化碳CO2和水H2O。这五种气体与发动机混合气的空燃比、点火正时、进气压力（负荷）、发动机转速等有直接的关系，了解它们之间的变化关系对尾气分析是非常重要的。 一 空燃比对尾气的影响
空燃比（A/F）即是混合气中空气与燃油的比例，标准的空燃比为14.7：1，空燃比在说明混合气稀；相反空燃比小于14.7说明混合气浓。
1 空燃比（A/F）与一氧化碳CO的关系：
空燃比（A/F）与一氧化碳CO的关系图
一氧化碳CO是在空气不足的情况下可燃混合气的不完全燃烧，是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质，所以当空燃比（A/F）小于14.7时（混合气变浓），由于空气量不足引起燃烧不完全，一氧化碳CO的排放量增大。 2 空燃比（A/F）与碳氢化合物的关系：
碳氢化合物与空燃比的直接关系较小。碳氢化合物生成的主要原因是：在燃烧室壁温度较低的冷却面附近，形成猝冷区，达不到燃烧温度，火焰消失；电火花微弱，根本未能点燃混合气导致所谓缺火现象；在进排气门重叠时漏气等。
空燃比（A/F）与碳氢化合物的关系图
因此，当空燃比在16.2：1以内时，混合气越浓，HC的排放量就越多。而当混合气空燃比超过16.2：1，由于燃料成分过少，用通常的燃烧方式已不能正常着火，产生失火，使未燃碳氢化合物HC大量排出。
3空燃比(A/F)与氮氧化合物(NOx)
氮氧化合物NOx是可燃混合气空气中的N2和O2在燃烧室内通过高温高压的火焰时化合而成的。因此在混合气空燃比为15.5：1附近燃烧效率最高时，NOx生成量达到最大，混合气空燃比高于或低于此值，氮氧化合物NOx的生成量全减小。
空燃比(A/F)与氮氧化合物(NOx)图
发动机越接近完全燃烧，NOx的生成量越多。相反，在发动机接近不完全燃烧，CO生成量增多时，NOx减少。
4 空燃比(A/F)与二氧化碳(CO2)
二氧化碳(CO2)是燃烧的必然产物，CO2值的大小取决于影响燃烧效率的因素，这里当然包括空燃比的大小，空燃比越接近理论空燃比14.7：1，燃烧越完全，CO2的值也就越高，最大值在13.5－14.8%之间。
空燃比(A/F)与二氧化碳(CO2)关系图
5 空燃比(A/F)与氧（O2）
空燃比与氧关系图
氧O2是一个很好的空燃比指示物，如果混合气浓时，O2的值就低，如果混合气稀时，氧O2的值就高。
二 发动机点火时间对尾气排放的影响
1 点火提前角与一氧化碳CO
点火提前角对CO排放影响图
点火提前角对一氧化碳CO的排放没有太大的影响，如果过分推迟点火（减小点火提前角）
，会使CO没有时间氧化，而引起CO排放量增加，但是适度推迟点火提前角可以减小CO排放。实际上推迟点火时间，为了维持发动机输出功率不变，需要开大节气门，这时CO排放明显增加。
2 点火提前角与HC排放
点火提对角对碳氢化合物的影响图
点火推迟时HC排放降低，主要原因是点火推迟后增高了排气温度，促进了CO和HC的氧化，也由于减小了燃烧室内的激冷面积使HC排放减少。但是采用推迟点火来降低HC，是以牺牲燃油的经济性为代价的，所以得不偿失。
3 点火提前角与NOx
在任何负荷和转速下，加大点火提前角，均使NOx排放增加。这是因为点火时间提前时，燃烧温度升高的缘故，因此从降低NOx排放的角度出发，可以采用减少点火提前角，降低循环最高温度，使用比理论空燃比更浓或更稀的混合气的办法。
点火提前角对NOX排放的影响图
1－空燃比为15.7：1；2－空燃比为汽车尾气处理装置图11.6：1；3－空燃比为15.9：1；4－空燃比为12.0：1；
然而，降低最高温度伴随着发动机热效率的下降。减小点火提前角和使用较浓或较稀的混合气，若选择调整不当，会严重降低发动机的动力性、经济性以及运转稳定性。
发动机负荷可以用与节气门开度相关的进气管压力来表示，进气管压力越大（即进气管真空度越低），发动机负荷也就越大。
1 发动机负荷对一氧化碳CO的影响
对CO来说，空燃比不变，功率输出的大小对CO排放没有影响，CO的排放量随功率的输出及空气的消耗量的增加而增大，发动机在小负荷及大负荷工作时，所供给的混合气均较浓，在两种情况下CO排放均比较高。例如，最大功率时，节气门全开，供给较浓的混合气，因此CO的排放较高。
发动机负荷对CO的影响图（发动机转速1500r/min）
1－排气量5.76L；2－排气量4.78L；3－排气量2.36L；
2 发动机负荷对碳氢化合物HC的影响
当空燃比和转速保持不变，并按最大功率调节点火提前角时改变负荷对HC的排放影响不大。这是因为影响HC排放的因素有的使HC降低，有的使它增加，结果作用恰恰相互抵消。当进气管压力在30.5kPa～81.0kPa范围内时，因供给的混合气较稀，所以HC排放降
至很低，当进气管压力超过81.0kPa时，接近全负荷时混合气加浓。此时HC排放量理应上升，但由于全负荷时，排气温度相应增大，这时排气后反应对HC排放的消除作用加强了，从而限制了HC的排放。
发动机负荷对碳氢化合物HC的影响图（发动机转速1500r/min）
1－空燃比16：1； 2－空燃比14：1； 3－空燃比12：1；
小负荷时进气管压力低，由于缸壁激冷作用的增强，混合气又较浓，若进气管压力低于20KPA，时还可能发生火焰传播不完全，结果使HC排放明显升高。例如在汽车突然关闭节气门时，进气管内液体燃料的瞬时蒸发，造成高进气真空下的混合气的额外加浓，也会出现这种情况。
3 发动机负荷对NOX的影响
发动机负荷对NOX的影响图（发动机转速2000r/min）
发动机负荷小时（进气管压力低），可使NOx排放浓度下降。负荷减小进气压力降低，发动机温度低，残余废气增加，导致着火落后期变大及火焰传播速度减慢，这两个因素均使燃烧时间加长，若在此时点火时间不变，则燃烧过程将更多的膨胀行程延伸，这样就会使循环最高温度降低而使排气中的NOx浓度下降
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