一种欧4标准气缸套的改进设计

　　汽车技术发展与人类生存环境及现代法规对汽车排放的要求越来越高。特别是美国、欧洲联盟等发达国家对汽车尾气制定了极其严格的标准。我国也等效制定了相应的汽车排放标准。气缸套是汽车发动机中影响性能的重要零件。为了实现发动机性能达到有关汽车国际和国家标准及法规的要求,本文仅是气缸套的技术改进使其装用发动机排放物指标,一氧化碳CO、碳氢化合物HC、微拉(PM)等污染物排放指标,达到欧洲联盟4号排放标准的一种改进方案。

　　一、气缸套改进设计的依据

　　1.欧洲联盟轻型汽车的排放标准见表1。

　　注:

　　1)表列值为新车型式认证试验限值。

　　2)间接喷射式柴油机。

　　3)直接喷射式柴油机。

　　2.改进前典型气缸套性能、结构、材料、硬度、强度、表面粗超度、寿命等如图1所示。

　　1)气缸套配装发动机性能排放标准欧2号。

　　2)气缸套结构为圆筒型。

　　3)气缸套材料为合金铸铁。抗拉强度σb=225MPa 表面硬度HB232。

　　4)气缸套表面粗超度Ra0.35-1.05um。

　　5)使用寿命:一个大修期(2-3年)。

　　3.主要缸套失效形式

　　气缸套在活塞上下止点第一活塞环处凹陷磨损失效;

　　气缸套在活塞上止点第一活塞环处外部穴蚀失效;

　　4.缸套使用寿命

　　根据国家汽车报废有关规定,气缸套使用寿命按7年设计。

　　二、发动机气缸套的改进要点

　　1.改进设计理论研究

　　1)一氧化碳CO排放污染物的成因

　　(1)燃料不完全燃烧。CO是烃类燃料在燃烧过程中缺氧而不能完全燃烧的产物。

　　(2)CO₂和H₂O在高温时离解。当汽缸内温度超过1800°时,CO₂和H₂O在高温时会产生离解,生成CO。一氧化碳(CO)是碳氢燃料在燃烧过程中的中间产物。一般认为,氢燃料的燃烧反应经过以下几个过程:

　　对于汽油机来说,如果空气量充分时,理论上不会产生CO(过量空气系数α≥1)。但在实际运转的汽油机排气中都存在0.01%—0.5%的CO,这里由于在汽油机燃烧室内的局部地方存在α<1的过浓区以及部分未燃碳氢HC在排气过程中发生不完全燃烧。此外,气温低或者是滞留时间短暂等,燃烧就不完全,也会有CO排出。

　　2)碳氢化合物HC排放的成因

　　(1)由于气缸壁对火焰的冷却作用、缝隙效应、油膜和沉积物对燃油蒸气的吸附作用,使燃料未燃烧或未完全燃烧。发动机在任何工况下运转,排气中总会含有一定数量的未燃碳氢化合物HC。主要成因是:气缸激冷面。混合气燃烧是靠火焰传播进行的,当传到缸壁0.05~0.5mm那层气体即不能燃烧,在1.0mm缝中也不能燃烧。