随着对更节能汽车的需求增加，多年来关于柴油发动机的知识以及被称为“低温燃烧”(LTC)的新战略可能很快导致汽车制造商和消费者更广泛地使用美国的清洁柴油发动机。状态。
“ 能源与燃烧科学进展 ”杂志在题为“部分预混低温柴油燃烧的概念模型”的评论文章中公布了柴油LTC近期研究的总结。这篇文章由桑迪亚国家实验室的研究人员编写，提供了作者所说的汽车和发动机制造商必要的科学基础，以使用LTC构建下一代更清洁，更省油的发动机。
“柴油发动机通常比汽油发动机效率更高，”燃烧研究员Mark Musculus说道，他是桑迪亚研究人员Paul Miles和Lyle Pickett的论文的第一作者。“当长途卡车司机每年为越野货运燃烧数千加仑，或者当消费者面临高油价时，更高效的发动机变得非常重要。” 效率的提高也转化为较低的二氧化碳(CO 2)排放，这是全球气候变化的主要驱动因素。
尽管柴油发动机效率更高，但它们仍然存在严重的污染物排放问题。
通过在发动机和尾管之间插入更好和更好的催化转换器来清洁由发动机产生的污染物，汽油动力发动机变得越来越清洁。
但同样适用于汽油发动机的催化转化器不适用于柴油发动机。其他更复杂的排气后处理系统部署在现代柴油发动机中，但发动机设计者和操作者希望避免这些系统施加的成本和效率损失。
“如果我们想要享受其全部效率优势，那么找到其他清理柴油发动机的方法会很棒，”Musculus解释说，“LTC可能只是解决方案。”
低温燃烧可减少NOx和烟雾
主要由于20世纪80年代和90年代在加利福尼亚桑迪亚燃烧研究设施(CRF)的标志性工作，研究人员已经了解了传统柴油燃烧过程中污染物的产生方式。常规柴油燃烧如何工作的细节 - 利用激光和科学相机探测燃烧过程的特殊光学引擎和诊断的研究 - 被合并为桑迪亚的John Dec在1997年开发的一个备受推崇的概念模型。
基于激光的诊断显示，在燃料浓度过高的地区形成了一种污染物，烟雾状颗粒物或PM。另一种严重的污染物，氮氧化物或氮氧化物，来自发动机内的高温火焰。氮氧化物排放不仅有毒，而且一旦释放到大气中并暴露在阳光下，它们会与其他污染物发生反应，产生地面臭氧或烟雾。
LTC通过将柴油发动机排出的一些废气再循环回发动机内来解决NOx排放，在那里它们吸收燃烧产生的热量。利用这种稀释效应，燃烧温度较低，因此NOx的形成显着减少。Musculus说，LTC战略的另一部分是在发动机循环早期喷射燃料，使燃料在燃烧前有更多时间与空气混合。因此，LTC避免了导致PM的大量富燃料区域以及导致NOx的高温。
突破性测量确定了其他污染物的来源
虽然LTC有助于减少PM和NOx污染，但它并非没有自身的问题。当NOx和PM减少时，其他污染物会上升，包括来自燃料的一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(UHC)。两者都不仅有毒，而且还导致燃料效率的损失。
CRF研究团队使用新的光学诊断技术确定了LTC发动机排放的来源。在一项突破性测量中，研究人员使用双光子激光诱导荧光来绘制缸内CO，这是柴油发动机内部从未实现过的难度测量。
检测UHC也是有问题的，因为许多不同的化学物质构成整个UHC，并且它们的组成在燃烧期间发展。因此，研究人员不是直接检测UHC，而是利用其他燃烧标记物(如甲醛和羟基)的激光诱导荧光来观察和了解导致UHC的化学过程。综合测量显示，燃料喷射器附近的燃料“过度混合” - 空气过多而燃料不足，燃料无法燃烧完成，导致燃料中的CO和UHC排气。
随着对UHC和CO排放的这种新认识，Musculus和Sandia博士后研究员Jacqueline O'Connor寻找一种方法来增加该地区的燃料浓度。他们发现，其中一种方法是增加后注射，这是主喷雾后较小的燃料喷射，这在正确的区域增加了更多的燃料。通过后喷射，完全燃烧的区域延伸到更大的区域，导致更低的UHC和CO排放，同时通过确保通过甚至不燃烧而浪费更少的燃料来提高效率。
Musculus和他的同事们通过他们最新的研究论文，希望将LTC的工作细节传达给更广泛的发动机研究界。“这是一种科学研究和数据，发动机设计师，谁帮助指导我们的研究，告诉我们他们需要，以便他们可以建立消费者想要的那种节省燃料的柴油发动机，”他说。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！