柴油機排放教材

直噴式柴油機分區(qū)燃燒模型及有害排放物生成姓名：趙慧學(xué)號：2015122086專業(yè)：載運工具運用工程指導(dǎo)老師：王生昌交通環(huán)境學(xué)一、渦流空氣中的噴注分層模型二、渦流空氣中噴注燃燒三、排放物生成一、渦流空氣中的噴注分層模型由噴注中燃油---空氣的分布知，噴注核心與前緣之間，燃油密度是不均勻的，其空燃比可以從無窮大變化到零。于是可以根據(jù)不同區(qū)域的燃油---空氣分布和燃燒機理，把噴注劃分成幾個區(qū)域。在噴注前沿的小顆粒從油粒蒸發(fā)所需時間的理論分析指出，在著火前油粒已完全蒸發(fā)，因此在前沿附近可以認(rèn)為是由著火前的燃油蒸汽和空氣組成的混合氣。這些混合氣按1、貧油火焰區(qū)濃度平均成分看比理論混合氣要稀，但著火核心將在混合氣濃度最適合自燃的幾個位置上形成，因而這些火焰核心發(fā)生的區(qū)域稱為貧油火焰區(qū)。2.貧油火焰外圍區(qū)在噴注前沿最外層，混合氣太稀以致不能著火或維持燃燒，這一區(qū)域稱為貧油火焰外圍區(qū)。貧油火焰外圍區(qū)的寬度是變化的，并取決于所有影響缸內(nèi)燃?xì)鈮毫蜏囟鹊囊蛩?。例如，空燃比、渦輪增壓、冷卻劑溫度等。一般來說，較高的溫度與壓力可使火焰延伸到較稀的混合氣，而減少貧油火焰外圍區(qū)的寬度。噴注核心是較大的油粒集中的區(qū)域，該區(qū)域的油粒在空氣渦流中偏轉(zhuǎn)角度不大，著火開始時處于液態(tài)。3.噴注核心最后噴入的燃料通常形成較大的油粒，這是因為噴射后期，燃油噴射壓力減小而缸內(nèi)燃?xì)鈮毫τ衷龃蟮木C合結(jié)果，通常這部分燃油的貫穿力很差。4.噴注尾部在中等負(fù)荷和高負(fù)荷工況下，不正常的噴射系統(tǒng)將發(fā)生過后噴射，在主噴射后針閥又開啟一個很短時間。過后噴射的燃料噴射量是很少的，然而它在相對小的壓差下，遲至膨脹行程才噴入，霧化程度和穿透力都非常差。5.過后噴射6.噴射在壁面上的燃油某些燃油噴注噴撞到壁面上，形成液態(tài)油膜。在小型高速柴油機內(nèi)，由于較短的噴注路程和有限的噴注數(shù)，常發(fā)生這種情況。二、渦流空氣中噴注燃燒過程是完全的。首先在貧油火焰區(qū)1處出現(xiàn)著火核心，火焰前鋒就從著火核心開始蔓延，并點燃在它周圍2處的易燃混合氣。在這個區(qū)域內(nèi)燃燒緊接著貧油火焰區(qū)內(nèi)的燃料著火和燃燒，火焰即向噴注核心部分4擴展。在貧油火焰區(qū)和噴注核心之間的地區(qū)3，燃油顆粒是較大的，它們從已燃火焰獲得輻射熱并以較高的速率蒸發(fā)。這些油粒如果完全蒸發(fā)，火焰將燒掉可燃范圍內(nèi)的所有混合氣。如果沒有完全蒸發(fā)，將被擴散型火焰所包圍，這些油粒的燃

燃燒速度取決于燃油蒸發(fā)速率、燃油蒸汽對火焰的擴散速率及氧氣對火焰的擴散速率等因素。噴注核心部分4的燃燒主要取決于局部的燃空比。在部分負(fù)荷下這一區(qū)域含有足夠的氧，燃燒渴望完全，并導(dǎo)致生成高的NOX?；鹧鎱^(qū)的溫度是影響NOX生成的較重要因素之一，溫度的高低既取決于油粒開始燃燒之前混合氣的溫度，也取決于燃燒熱。在接近全負(fù)荷時，燃料密集核心的許多地點產(chǎn)生不完全燃燒，除未燃的碳?xì)浠衔?/p>

之外，CO、過氧化物以及炭都可能形成。噴注尾部5在高負(fù)荷情況

下，很少有機會進入有足夠氧濃度的區(qū)域，然而周圍的燃?xì)鉁囟群芨撸ń咏罡哐h(huán)溫度），向這些油粒的傳熱速率也相當(dāng)高。因此這些油粒能很快地蒸發(fā)和分解，分解產(chǎn)物包括未燃碳?xì)浠衔镆约疤苛?，不完全氧化物則有一氧化碳和乙醛。壁面6上液態(tài)油膜的蒸發(fā)速率取決于許多因素，其中包括燃?xì)夂捅诿鏈囟?、燃?xì)馑俣?、壓力和燃料特性等。壁面上靜止燃料的燃燒取決于蒸發(fā)速率以及燃油與氧的混合。如果周圍燃?xì)饩哂械偷难鯘舛然蚧旌喜患?，則蒸發(fā)將造成不完全燃燒。此時，燃油蒸汽將分解并形成未燃的碳?xì)浠衔?、不完全氧化物以及炭粒。在不能完全蒸發(fā)時，壁面上將會積炭。在貧油火焰區(qū)燃燒是完全的，并形成高濃度氮的氧化物，但在小負(fù)荷時，在燃燒過程的這一早期階段，溫度將不足以高到能產(chǎn)生高濃度的氧化氮。在貧油火焰外圍區(qū)內(nèi)，預(yù)期會發(fā)生某些燃料分解和不完全的渦流空氣中噴注燃燒和排放物生成三、排放物生成氧化產(chǎn)物，這種分解產(chǎn)物是由較輕的碳?xì)浞肿铀M成，不完全氧化產(chǎn)物則包括乙醛和其他過氧化物，可以認(rèn)為這一區(qū)域是排氣中未燃的碳?xì)浠衔镄纬傻囊粋€主要地區(qū)。在貧油火焰區(qū)和貧油火焰外圍區(qū)的交界處出現(xiàn)初期反應(yīng)，碳?xì)浠衔镩_始轉(zhuǎn)變?yōu)镃O、H2、H2O以及各種自由基（H、O、OH）和形成不飽和的碳?xì)浠衔?，并在這一區(qū)域內(nèi)受到氧原子的快速沖擊形成為氧飽和的碳?xì)浠衔?。如果燃燒完全，例如在貧油火焰區(qū)，則產(chǎn)生再化合反應(yīng)并生成CO2和H2O。然而，如果火焰熄滅了，例如在貧油火焰外圍區(qū)，則未燃的碳?xì)浠衔?、氧化的碳?xì)浠衔?、CO以及中間化合物就不能完全燃燒。

噴注核心在部分負(fù)荷下這一區(qū)域含有足夠的氧，燃燒渴望完全，并導(dǎo)致生成高的NOX。在接近全負(fù)荷時，燃料密集核心的許多地點產(chǎn)生不完全燃燒，

除未燃的碳?xì)浠衔镏?，CO、過氧化物以及炭都可能形成。噴注尾部在高負(fù)荷情況下，分解產(chǎn)物包括未然碳?xì)浠衔镆约疤苛?，不完全氧化物則有一氧化碳和乙醛。壁面周圍如果燃?xì)饩哂械偷难鯘舛然蚧旌喜患?，則蒸發(fā)將造成不完全燃燒。此時，燃油蒸汽將分解并形成未燃的碳?xì)浠衔?、不完全氧化物以及炭粒。在不能完全蒸發(fā)時，壁面上將會積炭。柴油機在工作時，柴油的不完全燃燒會產(chǎn)生積炭。燃燒室里的積炭對發(fā)動機正常工作影響很大，比如導(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)、進氣閥或排氣閥漏氣、