優(yōu)化柴油發(fā)動機(jī)途徑二:內(nèi)部散熱系統(tǒng)篇

    2013-10-11 20:39 來源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

    內(nèi)部散熱系統(tǒng)

    Mark Musculus表示,低溫燃燒柴油通過將尾氣循環(huán)至發(fā)動機(jī)內(nèi),這不僅降低了氮氧化物的形成,而且此過程也起到了內(nèi)部散熱的作用。此尾氣循環(huán)利用的過程具有稀釋效應(yīng),其降低了燃燒溫度,所以顯著降低了氮氧化物的形成。

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    另外,低溫燃燒柴油還可以通過提前(或滯后)將燃油噴射入燃燒室中,保證油氣燃燒前得以充分混合。這樣可以有效避免油氣濃度不均勻以及燃燒溫度過高等現(xiàn)象的產(chǎn)生。

    Mark Musculus介紹到,未配備廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的柴油機(jī)火焰燃燒前端溫度在2225攝氏度到2425攝氏度之間(4037華氏度到4397華氏度)。配備了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的柴油機(jī)火焰燃燒前端溫度則只有1625攝氏度到1725攝氏度之間(2957華氏度到3137華氏度)。“此時(shí),尾氣中氮氧化物的含量開始出現(xiàn)不同”。

    低溫燃燒柴油在不同的實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出良好的低廢氣排放特性,但是其應(yīng)用在其他方面受到了一定的限制。尾氣中的污染物不僅包含粉塵、氮氧化物,還包括一氧化碳和未完全燃燒的烴等。另外,燃燒噪聲、燃油量都是需要考慮的因素。

    發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)師指南

    近日,美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室研究員在Progress in Energy and Combustion Science期刊中發(fā)表了他們對低溫燃燒柴油的研究成果。文中介紹到,該研究小組研究目的是為汽車發(fā)動機(jī)制造商研制新一代清潔高效低溫燃燒柴油機(jī)提供基礎(chǔ)理論科學(xué)。

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    Mark Musculus和小組研究成員希望通過他們的論文向人們詳細(xì)展示低溫燃燒柴油機(jī)的工作過程。Mark Musculus表示:“在實(shí)驗(yàn)中,發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)師幫助我們設(shè)計(jì)制造人們需要的高效省油柴油發(fā)動機(jī)。因此,這可以看作是對John Dec研究員研究成果的延續(xù)。”Mark Musculus還表示,低溫燃燒概念柴油機(jī)原型機(jī)將具有低負(fù)荷、單點(diǎn)直噴、部分預(yù)混合點(diǎn)火特點(diǎn)。另外還配備廢氣循環(huán)系統(tǒng),通過利用廢氣循環(huán)系統(tǒng)可以稀釋油氣濃度約10%到15%。

    該低溫燃燒概念柴油機(jī)原型機(jī)清楚展示了噴霧、蒸發(fā)、混合、點(diǎn)火以及燃燒過程中的污染物形成、污染物消除的過程。此過程中影響因素還包括混合時(shí)間、湍流、氣缸內(nèi)氣體運(yùn)動方式、活塞頭部形狀以及燃油噴射過程中噴射時(shí)間、壓力、形狀以及液滴大小等。

    其中,一個(gè)模型是專門針對重型柴油機(jī)設(shè)計(jì)的,其缸內(nèi)氣體流動結(jié)構(gòu)擾動較小;另一個(gè)專門針對輕型柴油機(jī),其燃油噴射時(shí)間被設(shè)置為提前或延遲,燃油噴嘴與活塞表面角度更大。

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    發(fā)動機(jī)

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