柴油機油氣混合不均勻,燃料不能完全燃燒,導致分解為以碳為主的顆粒。同時,與汽油機相比,柴油機的過量空氣系數很高,且燃燒中產生局部高溫,導致氮氧化物(NOx)大量生成,但一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)的排放比汽油機低得多,燃油經濟性也非常好。由此可以看出,優化柴油機的排放性能,主要解決如何降低氮氧化物(NOx)和微粒。
柴油機在緩燃期中燃燒溫度達到最大,直接影響到氮氧化物(NOx)的生成量。同時緩燃期中,若發動機還在噴油,且噴到高溫廢氣區,或者混合氣過濃,都會導致因缺氧而生成微粒。
因此,從機內凈化的角度,可以通過調節最高溫度與燃油濃度的關系,降低氮氧化物(NOx)的生成?刹捎枚鄽忾T技術、增壓中冷技術、控制噴油速率和廢氣再循環。通過調節噴油或組織氣流,使燃料迅速而完全地燃燒,降低微粒的生成?刹捎脧U氣渦輪增壓技術、提高噴射壓力、改進燃燒室結構、減少機油消耗、使用低硫燃油、控制噴油過程和調節燃油量。
1 廢氣渦輪增壓技術
根據增壓的方式不同,發動機的增壓可分為:機械增壓、氣波增壓、廢氣渦輪增壓、復合增壓。其中廢氣渦輪增壓是利用發動機排出的具有一定能量的廢氣進入渦輪并膨脹作功,廢氣渦輪的全部功率用于驅動與渦輪機同軸旋轉的壓氣機,在壓氣機中將新鮮空氣壓縮后再送人氣缸.
可變截面渦輪增壓是未來有發展潛力的一種增壓技術。由于傳統的渦輪增壓器不能隨轉速、負荷的變化調整噴嘴截面,可以滿足高轉速的良好工作,但不能滿足低轉速的良好工作,低轉速時的增壓效率較低?勺兘孛鏈u輪可在低轉速時減小渦輪噴嘴面積,達到提高增壓壓力的效果,保證低轉速時的良好工作。
2 廢氣再循環(EGR)
為了解決NOx排放,產生了廢氣再循環系統(EGR)。其原理是將一部分廢氣導入燃燒室,增加燃燒室內氣體的熱容量,降低燃燒氣體的最高溫度,從而抑制NOx排放。
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