【正文】 先進(jìn)的控制系統(tǒng)，可有效地降低微粒排放量。采用可變渦流進(jìn)氣道技術(shù)可使運(yùn)行中的渦流比在 ～ 之間變化，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能及微粒排放特性在整個(gè)范圍內(nèi)得到優(yōu)化； d. 四氣門技術(shù)采用四氣門結(jié)構(gòu)，使活塞上的燃燒凹坑和缸蓋上的噴油嘴布置在燃燒室中央，改善了進(jìn)氣渦流和油霧分布，使燃燒狀況明顯優(yōu)化，同時(shí)也改善了活塞和噴嘴的冷卻條 件，從而減少微粒排放； e. 采用陶瓷材料用陶瓷材料制成的燃燒室、活塞頂和缸套可以提高燃燒室的絕熱效果。這是由于渦流比大，提高了進(jìn)氣速度，而降低充氣效率。例如，增加噴油嘴孔數(shù)、采用電控技術(shù)和提高噴射壓力可以使燃油在燃燒室內(nèi)更均勻地分布，減少燃油碰壁，將有利于減少微粒排放，但會(huì)引起 N0 的增加 。 a. 燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化與噴油有關(guān)的參數(shù)主要有噴油量、噴油嘴端壓力、噴油嘴結(jié)構(gòu)和噴油提前角。 5 現(xiàn)如今主要采用的凈化技術(shù) 柴油機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù) 機(jī)內(nèi)凈化著眼于降低燃燒室內(nèi)碳粒初始粒子的形成、通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)或增加附加裝置達(dá)到微粒凈化的目的。 其他因素的影響 由于高溫缺氧是造成碳煙生成量增加的重要原因，所以凡能提高充氣效率以增大進(jìn)氣量的措施，都可以減少碳煙排放。但是，對(duì)減少碳煙排放有力的渦流，不一定有利于減少其他微粒和 有害物的排放。 空氣渦流的影響 適當(dāng)增加空氣渦流，可使油滴蒸發(fā)加快。增大 EGR 率可降低 NOX排放，但也往往導(dǎo)致煙粒和 HC排放上升。應(yīng)注意，在較高的轉(zhuǎn)速和較大 負(fù)荷（較大循環(huán)供油量）下，同樣的噴油裝置有較高的噴油壓力。 (3) 噴油壓力的影響 提高噴油壓力，改善燃油霧化（減少油霧的平均直徑），能促進(jìn)燃油與空氣的混合，改善汽油混合的均勻性，從而減少煙粒的生成。 在提高初始噴油速率的前提下，如能減少噴油持續(xù)角，可使燃燒過程較快結(jié)束 ，以改進(jìn)碳煙排放。 (1) 噴油規(guī)律的影響 在噴油定時(shí)、噴油持續(xù)角、循環(huán)供油量、渦流比和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，直噴式噴油規(guī)律對(duì) NO 和碳煙排放的影響如圖 44 所示。但噴油提前會(huì)使燃燒噪聲和柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷加大，還會(huì)引起 NOX排放量增加。 噴油參數(shù)的影響 在直噴式柴油中，當(dāng)所有其他參數(shù)不變時(shí)，提前噴油或非常遲的噴油，可以降低排氣煙度，如圖 43 所示。若從燃油的十六烷值對(duì)燃燒過程的影響考慮，則 由于十六烷值的燃油具有良好的發(fā)火性，故排煙濃度較大。實(shí)驗(yàn)表明，柴油機(jī)的排煙濃度隨十六烷值的提高而增大。實(shí)驗(yàn)表明，燃油中芳香烴含量及餾程越高，在相同的條件下，微粒排放量越大；而烷烴含量越高，微粒排放量越少。如僅考慮碳煙排放，對(duì)車速適應(yīng)性好的柴油機(jī)而言，其峰值濃度往往出現(xiàn)在低速大負(fù)荷區(qū)。 微粒排放量與轉(zhuǎn)速有如此變化關(guān)系，是由于在小負(fù)荷時(shí)溫度低，以未燃油滴為主的微粒的氧化作用微弱。由圖看出：在高速小負(fù)荷時(shí)，單位油耗的微粒排放量較大，且隨負(fù)荷的增加，微粒排放量減??；而在低速大負(fù)荷時(shí)，微粒排放量又由于空燃比的增加而有所升高。其余為不揮發(fā)的可燃物碳粒，不可燃的無機(jī)物極少。一般低于 C19 的 HC 來自柴油，高于 C28 的則來自潤(rùn)滑油。 該方法從原理上說，是測(cè)量柴油機(jī)排放微粒中 SOF 最準(zhǔn)確的方法，且萃取可多次使用，不足之處就是耗時(shí)多，操作較復(fù)雜。 萃取溶劑通常采用二氯甲烷，其沸點(diǎn)為 315K，比樣品中的 SOF 低得多。萃取液達(dá)到一定體積時(shí)，經(jīng)虹吸管流回?zé)?。但是不能連續(xù)記錄質(zhì)量的變化，收集 VF 較困難。 真空揮發(fā)法 真空揮發(fā)法是將微粒樣品置于真空干燥箱內(nèi)，在真空度 95Kpa 以上，溫度在 473k以上加熱 3 小時(shí) 左右，其質(zhì)量變化即為微粒中 VF 含量。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確快捷的得出樣品質(zhì)量損失率變化的連續(xù)曲線，可據(jù)此定量分析 VF 中不同餾分，可測(cè)來那個(gè)碳煙在各種條件下的氧化速率。在這段時(shí)間內(nèi)，其中部分可以蒸發(fā)，用熱天平測(cè)量的微粒質(zhì)量減少量代表其中可揮發(fā)部分，用此法測(cè)得的主要是高沸點(diǎn) HC 和硫酸鹽，基本與 SOF 吻合。 4 各種微粒的處理 方法 分析微粒的質(zhì)量與成份 微粒成份分析不是排放法規(guī)所要求的，但對(duì)微粒的形成、氧化過程及微粒后處理技術(shù)的研究等具有重要意義。 (3) 煙粒的氧化 在煙粒的整個(gè)生成過程中，不論是朱兆物、晶核還是聚集物，都可能發(fā)生氧化，用專門的測(cè)試法可測(cè)得，柴油機(jī)氣缸內(nèi)的煙粒峰值濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排放濃度，說明燃燒過程所生成的煙粒大部分是在排氣過程開始前被氧化掉。 煙粒排放量取決于煙粒生成反應(yīng)和氧化反應(yīng)之間 的平衡情況。而聚集過程指通過碰撞使煙粒長(zhǎng)大，煙粒數(shù)量減少，生成鏈狀或團(tuán)絮狀的聚集物。 (2) 煙粒長(zhǎng)大階段：包括表面生長(zhǎng)和聚集兩中形式。從高溫裂解的角度出發(fā)，碳煙微粒是在擴(kuò)散火焰中燃油較濃的燃燒處形成的。 柴油機(jī)排放的煙粒主要由燃油中的碳生成，并受燃油種類、燃油分子中碳原子數(shù)及氫原子比的影響。 它在微粒的含量變化范圍很廣，可以從 10%～ 90%，其含量取決于燃油性質(zhì)、發(fā)動(dòng)機(jī)類型及運(yùn)行工況。當(dāng)排氣溫度超過 500℃時(shí)，排氣微?；旧鲜呛芏嗵假|(zhì)微球的聚集體，稱為碳煙，也稱為煙粒；當(dāng)排氣溫度低于 500℃時(shí)（柴油機(jī)的絕大部分工況），煙粒會(huì)吸附和凝聚多種有機(jī)物，稱為有機(jī)可容成分。 通過廢氣實(shí)驗(yàn)測(cè)得各種微粒所占比例 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得柴油機(jī)微粒的主要成份以及所占比例列下表 表 11 柴 油機(jī)微粒的主要成份以及所占比例 碳煙顆粒 30% 可溶碳?xì)溆袡C(jī)物 35% 硫及水 35% 3 柴油機(jī)微粒的生成機(jī)理 柴油機(jī)排氣微粒由很多原生微球的聚集而成，總體結(jié)構(gòu)為團(tuán)絮狀或鏈狀。 柴油機(jī)排放物中的有害成份主要有 CO、 HC、 NOX、微粒等，而微粒的成分主要包括碳煙顆粒、可溶碳?xì)溆袡C(jī)物、硫及水。因 此為分析柴油機(jī)微粒排放的凈化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)必須先分析它的燃燒過程。前一階段燃燒中，燃料由噴射中心向外擴(kuò)散的過程受到已燃廢氣的包圍，使一部分燃料拖到后期燃燒，形成后燃期。在緩燃期的初期，噴射過程可能仍未結(jié)束，因此緩燃期中燃燒過程仍以相當(dāng)高的速度進(jìn)行，并放出大量熱量，使氣體溫度升高到最大值，但是在氣缸容積增大的情況下進(jìn)行的，因此氣缸內(nèi)氣體壓力迅速下降。 第三階段 —— 緩燃期，指從最高壓力點(diǎn)到出現(xiàn)最高溫度時(shí)的這一段時(shí)期。 第二階段 —— 速燃期，指著火開始到出現(xiàn)最高壓力的這一段時(shí)期。 柴油在氣缸內(nèi)燃燒是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，燃燒過程的完善程度，直接影響著柴油機(jī)的作功能力、熱效率和使用期限，其燃燒過程劃分為四個(gè)階段：滯燃期、速燃期、緩燃期、后燃期。然而 ,柴油車微粒排放量為汽油車的 30～ 80 倍 ,這種排放物嚴(yán)重地污染環(huán)境并危害人類健康，正是柴油機(jī)的氮氧化物和微粒排放污染阻礙了它的發(fā)展，因此改進(jìn)柴油機(jī)排放是保護(hù)環(huán)境的重要一項(xiàng)！ 2 柴油機(jī)微粒的組 成、成份分析 柴油機(jī)燃燒過程分析 由于柴油機(jī)的蒸發(fā)性差，柴油機(jī)噴油器將柴油在高壓下噴入氣缸，分散成千百萬計(jì)的細(xì)小油滴，這些油滴在氣缸內(nèi)高溫高壓的熱氣中，經(jīng)加熱蒸發(fā)擴(kuò)散混合和焰前反應(yīng)等一系列物理、化學(xué)準(zhǔn)備，最后著火。 關(guān)鍵詞 ：柴油機(jī)微粒；碳煙顆粒；可容碳?xì)溆袡C(jī)物 桂林市航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1 緒 論 ........................................................................................................................................ 1 2 柴油機(jī)微粒的組成、成份分析 ................................................................................................... 2 柴油機(jī)燃燒過程分析 ....................................................................................................... 2 通過廢氣實(shí)驗(yàn)測(cè)得各種微粒所占比例 ................................................