柴油机排放教材

直喷式柴油机分区燃烧模型及有害排放物生成姓名：赵慧学号：2015122086专业：载运工具运用工程指导老师：王生昌交通环境学一、涡流空气中的喷注分层模型二、涡流空气中喷注燃烧三、排放物生成一、涡流空气中的喷注分层模型由喷注中燃油---空气的分布知，喷注核心与前缘之间，燃油密度是不均匀的，其空燃比可以从无穷大变化到零。于是可以根据不同区域的燃油---空气分布和燃烧机理，把喷注划分成几个区域。在喷注前沿的小颗粒从油粒蒸发所需时间的理论分析指出，在着火前油粒已完全蒸发，因此在前沿附近可以认为是由着火前的燃油蒸汽和空气组成的混合气。这些混合气按1、贫油火焰区浓度平均成分看比理论混合气要稀，但着火核心将在混合气浓度最适合自燃的几个位置上形成，因而这些火焰核心发生的区域称为贫油火焰区。2.贫油火焰外围区在喷注前沿最外层，混合气太稀以致不能着火或维持燃烧，这一区域称为贫油火焰外围区。贫油火焰外围区的宽度是变化的，并取决于所有影响缸内燃气压力和温度的因素。例如，空燃比、涡轮增压、冷却剂温度等。一般来说，较高的温度与压力可使火焰延伸到较稀的混合气，而减少贫油火焰外围区的宽度。喷注核心是较大的油粒集中的区域，该区域的油粒在空气涡流中偏转角度不大，着火开始时处于液态。3.喷注核心最后喷入的燃料通常形成较大的油粒，这是因为喷射后期，燃油喷射压力减小而缸内燃气压力又增大的综合结果，通常这部分燃油的贯穿力很差。4.喷注尾部在中等负荷和高负荷工况下，不正常的喷射系统将发生过后喷射，在主喷射后针阀又开启一个很短时间。过后喷射的燃料喷射量是很少的，然而它在相对小的压差下，迟至膨胀行程才喷入，雾化程度和穿透力都非常差。5.过后喷射6.喷射在壁面上的燃油某些燃油喷注喷撞到壁面上，形成液态油膜。在小型高速柴油机内，由于较短的喷注路程和有限的喷注数，常发生这种情况。二、涡流空气中喷注燃烧过程是完全的。首先在贫油火焰区1处出现着火核心，火焰前锋就从着火核心开始蔓延，并点燃在它周围2处的易燃混合气。在这个区域内燃烧紧接着贫油火焰区内的燃料着火和燃烧，火焰即向喷注核心部分4扩展。在贫油火焰区和喷注核心之间的地区3，燃油颗粒是较大的，它们从已燃火焰获得辐射热并以较高的速率蒸发。这些油粒如果完全蒸发，火焰将烧掉可燃范围内的所有混合气。如果没有完全蒸发，将被扩散型火焰所包围，这些油粒的燃

燃烧速度取决于燃油蒸发速率、燃油蒸汽对火焰的扩散速率及氧气对火焰的扩散速率等因素。喷注核心部分4的燃烧主要取决于局部的燃空比。在部分负荷下这一区域含有足够的氧，燃烧渴望完全，并导致生成高的NOX。火焰区的温度是影响NOX生成的较重要因素之一，温度的高低既取决于油粒开始燃烧之前混合气的温度，也取决于燃烧热。在接近全负荷时，燃料密集核心的许多地点产生不完全燃烧，除未燃的碳氢化合物

之外，CO、过氧化物以及炭都可能形成。喷注尾部5在高负荷情况

下，很少有机会进入有足够氧浓度的区域，然而周围的燃气温度很高（接近最高循环温度），向这些油粒的传热速率也相当高。因此这些油粒能很快地蒸发和分解，分解产物包括未燃碳氢化合物以及炭粒，不完全氧化物则有一氧化碳和乙醛。壁面6上液态油膜的蒸发速率取决于许多因素，其中包括燃气和壁面温度、燃气速度、压力和燃料特性等。壁面上静止燃料的燃烧取决于蒸发速率以及燃油与氧的混合。如果周围燃气具有低的氧浓度或混合不佳，则蒸发将造成不完全燃烧。此时，燃油蒸汽将分解并形成未燃的碳氢化合物、不完全氧化物以及炭粒。在不能完全蒸发时，壁面上将会积炭。在贫油火焰区燃烧是完全的，并形成高浓度氮的氧化物，但在小负荷时，在燃烧过程的这一早期阶段，温度将不足以高到能产生高浓度的氧化氮。在贫油火焰外围区内，预期会发生某些燃料分解和不完全的涡流空气中喷注燃烧和排放物生成三、排放物生成氧化产物，这种分解产物是由较轻的碳氢分子所组成，不完全氧化产物则包括乙醛和其他过氧化物，可以认为这一区域是排气中未燃的碳氢化合物形成的一个主要地区。在贫油火焰区和贫油火焰外围区的交界处出现初期反应，碳氢化合物开始转变为CO、H2、H2O以及各种自由基（H、O、OH）和形成不饱和的碳氢化合物，并在这一区域内受到氧原子的快速冲击形成为氧饱和的碳氢化合物。如果燃烧完全，例如在贫油火焰区，则产生再化合反应并生成CO2和H2O。然而，如果火焰熄灭了，例如在贫油火焰外围区，则未燃的碳氢化合物、氧化的碳氢化合物、CO以及中间化合物就不能完全燃烧。

喷注核心在部分负荷下这一区域含有足够的氧，燃烧渴望完全，并导致生成高的NOX。在接近全负荷时，燃料密集核心的许多地点产生不完全燃烧，

除未燃的碳氢化合物之外，CO、过氧化物以及炭都可能形成。喷注尾部在高负荷情况下，分解产物包括未然碳氢化合物以及炭粒，不完全氧化物则有一氧化碳和乙醛。壁面周围如果燃气具有低的氧浓度或混合不佳，则蒸发将造成不完全燃烧。此时，燃油蒸汽将分解并形成未燃的碳氢化合物、不完全氧化物以及炭粒。在不能完全蒸发时，壁面上将会积炭。柴油机在工作时，柴油的不完全燃烧会产生积炭。燃烧室里的积炭对发动机正常工作影响很大，比如导致气门关闭不严、进气阀或排气阀漏气、