柴油機(jī)摻水燃燒降排NOx的機(jī)理及方法

汪國(guó)強(qiáng)

摘 要：柴油機(jī)排放的NOX等污染物是重要污染物之一。針對(duì)柴油機(jī)排放的NOX，分析了其生成機(jī)理、摻水燃燒能夠降低其排放的原理及現(xiàn)有摻水燃燒方法對(duì)降低NOX的影響程度等問題，提出了更具有實(shí)際操作性的摻水燃燒方法。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；摻水燃燒；排放

引言

現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)能源和環(huán)境問題給予了越來越多的關(guān)注，與此同時(shí)，人們對(duì)作為污染物的主要排放源的汽車也提出了越來越苛刻的要求。

柴油機(jī)的主要排放污染物是NOX和顆粒物，而多方面的研究表明，柴油摻水能夠在不同程度上降低柴油機(jī)的這兩種排放污染物。

1 柴油機(jī)氮氧化物產(chǎn)生的機(jī)理

NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的總稱。在發(fā)動(dòng)機(jī)排放出的NOX中有約99%是NO，其形成機(jī)理較為復(fù)雜。通常可以表達(dá)為[1]：

這些反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，由氮分子與氧原子、氮原子與氧分子碰撞生成NO，由公式（1）和（2）可知氮原子與氧原子的生成則取決于反應(yīng)時(shí)的溫度。而發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)的反應(yīng)速度卻遠(yuǎn)高于化學(xué)平衡的速度，所以除燃燒氣體溫度和氮氧濃度外燃燒時(shí)停留在高溫的時(shí)間也是影響NO的重要因素。

2 柴油摻水可降低氮氧化物排放的機(jī)理

對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)氣工質(zhì)進(jìn)行加濕可以有效地降低發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒的最高溫度，減少混合氣停留在高溫的時(shí)間，同時(shí)，水蒸氣分子在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度條件下極易分解成具有一定催化作用的離子對(duì)NO的生成也具有抑制作用。

2.1 微爆理論

微爆理論是1962年原蘇聯(lián)學(xué)者B.H.依萬若夫提出的。當(dāng)霧化的燃油噴射入氣缸時(shí)，油滴高速撞擊水滴，使二者變得更細(xì)。水流的渦動(dòng)增加了油和水碰撞及接觸的機(jī)會(huì)，從而形成了油吸附于并包圍著水滴的微粒即油包水的油水乳化液，并較均勻地分布于燃燒室。當(dāng)油滴中水過熱到超過油的表面張力時(shí)，水蒸氣將突破油包水的膜殼。微爆效應(yīng)使大直徑的油滴變成小直徑的油滴，提高了油滴的燃燒速率，從而提高了能量的轉(zhuǎn)換速率，使原有燃油燃燒得更加充分，從而達(dá)到節(jié)油降排放的目的[2-3]。

同時(shí)，水蒸氣的比熱容遠(yuǎn)大于干空氣的比熱容（見圖1[3]），水的大熱容量可以降低缸內(nèi)燃燒溫度，防止局部富氧，從而抑制氮氧化物和顆粒物的生成。

2.2 加水燃燒機(jī)理的定量分析

傅維標(biāo)等對(duì)柴油摻水的節(jié)油機(jī)理進(jìn)行了定量分析，從多組分液體燃料蒸發(fā)的基本方程出發(fā)，定量地算出放熱速率、燃盡速率以及他們隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化，解釋了柴油摻水燃燒節(jié)油的機(jī)理有三個(gè)原因，即水的快速蒸發(fā)使純柴油直徑變細(xì)并強(qiáng)化了燃燒；處于高溫高壓的蒸汽與燃?xì)庖粯訒?huì)做功；水的加入使排煙溫度下降總能量損失減少。

研究人員同時(shí)還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，第一個(gè)原因是最重要的，且油摻水燃燒的最大節(jié)油率為4%左右[3]。

3 柴油不同摻水方法對(duì)柴油機(jī)排放的分析

柴油機(jī)摻水燃燒方法主要有乳化柴油（FWE），進(jìn)氣空氣加濕，燃燒室直噴（DWI）三種。每種方法都可以不同程度的降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，但在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面卻有著很大的差異。

3.1 乳化柴油

乳化柴油是指水（或甲醇）和柴油通過乳化劑、助乳化劑在一定乳化設(shè)備經(jīng)乳化而形成的油包水（W/O）型（透明）乳液。這種柴油通常要經(jīng)過復(fù)雜的制備工藝、制備流程和制備設(shè)施。

對(duì)柴油乳化質(zhì)量的主要影響因素有乳化劑種類的選擇、乳化劑的用量、乳化溫度等。每一個(gè)影響因素的微小變化都會(huì)直接影響到乳化柴油的質(zhì)量。

國(guó)內(nèi)外對(duì)乳化柴油的研究展開的比較早，且取得了一些成果。陳鎮(zhèn)和孫平等人研究的微乳化生物柴油對(duì)柴油機(jī)性能的影響中就提及了在動(dòng)力性不變的情況下，微乳化生物柴油在燃油消耗率基本不增加，甚至相對(duì)于生物柴油的燃油消耗率更低的情況下還能夠顯著地減少NOx和碳煙的排放，其環(huán)保效果十分明顯。但乳化溫度且表面活性劑、水、油比例的確定對(duì)油品質(zhì)量影響較大[3]。

3.2 燃燒室直噴

向燃燒室直接噴水的方法是一種需要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行較復(fù)雜改裝的一種柴油摻水燃燒方法。

燃燒室直噴往往要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件有一定的要求，即DWI系統(tǒng)采用雙孔噴嘴，由電磁閥控制噴射。由于共孰電噴噴油器一般安在氣缸蓋中心，因此DWI最近的發(fā)展是把水噴嘴置于汽缸蓋側(cè)端。

有研究表明隨著噴水量的增加，NOx成比例地下降。但是同時(shí)油耗也大幅增加。鑒于此，一般只用DWI系統(tǒng)降低NOx的排放至IMO標(biāo)準(zhǔn)要求的一半，以控制油耗的增加率。DWI方法要較大改動(dòng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)，噴水嘴的使用壽命較短，需要相對(duì)高的投入[4]。

3.3 進(jìn)氣空氣加濕

進(jìn)氣空氣加濕是對(duì)柴油機(jī)從進(jìn)氣管部分就增加空氣濕度，這種方法從混合氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的最前端即對(duì)其進(jìn)行處理，既避免了乳化柴油的復(fù)雜制備工藝，也避免了燃燒室直噴方式對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的改裝。

進(jìn)氣空氣加濕可以大幅降低NOx排放、控制不同工況下噴入水分的總量，目前采用對(duì)進(jìn)氣空氣進(jìn)行加濕的方法來降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

2013年廖文蓉和王鐵等人的研究結(jié)果表明進(jìn)氣空氣加濕能夠改善了柴油機(jī)的做功能力和循環(huán)效率；NOx的生成量顯著降低，降幅均在10～30%之間；而且柴油機(jī)的熱效率有所提高[5]。

4 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)柴油機(jī)不同摻水燃燒方式在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面的對(duì)比分析，在三種燃燒方式中進(jìn)氣空氣加濕是容易實(shí)現(xiàn)且降排效果最明顯的一種方式，且在工藝上容易實(shí)現(xiàn)和控制。

參考文獻(xiàn)

[1]高延齡.汽車運(yùn)用工程[M].北京：人民交通出版社，1999：128.

[2]張東興，楊瑞，謝偉超.柴油機(jī)電控單體式噴油器（EUI）開啟壓力測(cè)試裝置[J].森林工程，2013，29（6）：89-91.

[3]鄢嵐，任自中.氣缸工質(zhì)加水對(duì)柴油機(jī)NOX排放的影響[C].中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2006.

[4]傅維標(biāo)，侯凌云，王利坡，等.柴油機(jī)燃用摻水燃料的節(jié)油機(jī)理的定量分析[J].內(nèi)燃機(jī)，2005（2）：1-9.

[5]陳鎮(zhèn)，孫平，石中光，等.柴油機(jī)燃用微乳化生物柴油的性能和排放研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2008，37（2）：64-67.endprint

摘 要：柴油機(jī)排放的NOX等污染物是重要污染物之一。針對(duì)柴油機(jī)排放的NOX，分析了其生成機(jī)理、摻水燃燒能夠降低其排放的原理及現(xiàn)有摻水燃燒方法對(duì)降低NOX的影響程度等問題，提出了更具有實(shí)際操作性的摻水燃燒方法。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；摻水燃燒；排放

引言

現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)能源和環(huán)境問題給予了越來越多的關(guān)注，與此同時(shí)，人們對(duì)作為污染物的主要排放源的汽車也提出了越來越苛刻的要求。

柴油機(jī)的主要排放污染物是NOX和顆粒物，而多方面的研究表明，柴油摻水能夠在不同程度上降低柴油機(jī)的這兩種排放污染物。

1 柴油機(jī)氮氧化物產(chǎn)生的機(jī)理

NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的總稱。在發(fā)動(dòng)機(jī)排放出的NOX中有約99%是NO，其形成機(jī)理較為復(fù)雜。通常可以表達(dá)為[1]：

這些反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，由氮分子與氧原子、氮原子與氧分子碰撞生成NO，由公式（1）和（2）可知氮原子與氧原子的生成則取決于反應(yīng)時(shí)的溫度。而發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)的反應(yīng)速度卻遠(yuǎn)高于化學(xué)平衡的速度，所以除燃燒氣體溫度和氮氧濃度外燃燒時(shí)停留在高溫的時(shí)間也是影響NO的重要因素。

2 柴油摻水可降低氮氧化物排放的機(jī)理

對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)氣工質(zhì)進(jìn)行加濕可以有效地降低發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒的最高溫度，減少混合氣停留在高溫的時(shí)間，同時(shí)，水蒸氣分子在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度條件下極易分解成具有一定催化作用的離子對(duì)NO的生成也具有抑制作用。

2.1 微爆理論

微爆理論是1962年原蘇聯(lián)學(xué)者B.H.依萬若夫提出的。當(dāng)霧化的燃油噴射入氣缸時(shí)，油滴高速撞擊水滴，使二者變得更細(xì)。水流的渦動(dòng)增加了油和水碰撞及接觸的機(jī)會(huì)，從而形成了油吸附于并包圍著水滴的微粒即油包水的油水乳化液，并較均勻地分布于燃燒室。當(dāng)油滴中水過熱到超過油的表面張力時(shí)，水蒸氣將突破油包水的膜殼。微爆效應(yīng)使大直徑的油滴變成小直徑的油滴，提高了油滴的燃燒速率，從而提高了能量的轉(zhuǎn)換速率，使原有燃油燃燒得更加充分，從而達(dá)到節(jié)油降排放的目的[2-3]。

同時(shí)，水蒸氣的比熱容遠(yuǎn)大于干空氣的比熱容（見圖1[3]），水的大熱容量可以降低缸內(nèi)燃燒溫度，防止局部富氧，從而抑制氮氧化物和顆粒物的生成。

2.2 加水燃燒機(jī)理的定量分析

傅維標(biāo)等對(duì)柴油摻水的節(jié)油機(jī)理進(jìn)行了定量分析，從多組分液體燃料蒸發(fā)的基本方程出發(fā)，定量地算出放熱速率、燃盡速率以及他們隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化，解釋了柴油摻水燃燒節(jié)油的機(jī)理有三個(gè)原因，即水的快速蒸發(fā)使純柴油直徑變細(xì)并強(qiáng)化了燃燒；處于高溫高壓的蒸汽與燃?xì)庖粯訒?huì)做功；水的加入使排煙溫度下降總能量損失減少。

研究人員同時(shí)還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，第一個(gè)原因是最重要的，且油摻水燃燒的最大節(jié)油率為4%左右[3]。

3 柴油不同摻水方法對(duì)柴油機(jī)排放的分析

柴油機(jī)摻水燃燒方法主要有乳化柴油（FWE），進(jìn)氣空氣加濕，燃燒室直噴（DWI）三種。每種方法都可以不同程度的降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，但在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面卻有著很大的差異。

3.1 乳化柴油

乳化柴油是指水（或甲醇）和柴油通過乳化劑、助乳化劑在一定乳化設(shè)備經(jīng)乳化而形成的油包水（W/O）型（透明）乳液。這種柴油通常要經(jīng)過復(fù)雜的制備工藝、制備流程和制備設(shè)施。

對(duì)柴油乳化質(zhì)量的主要影響因素有乳化劑種類的選擇、乳化劑的用量、乳化溫度等。每一個(gè)影響因素的微小變化都會(huì)直接影響到乳化柴油的質(zhì)量。

國(guó)內(nèi)外對(duì)乳化柴油的研究展開的比較早，且取得了一些成果。陳鎮(zhèn)和孫平等人研究的微乳化生物柴油對(duì)柴油機(jī)性能的影響中就提及了在動(dòng)力性不變的情況下，微乳化生物柴油在燃油消耗率基本不增加，甚至相對(duì)于生物柴油的燃油消耗率更低的情況下還能夠顯著地減少NOx和碳煙的排放，其環(huán)保效果十分明顯。但乳化溫度且表面活性劑、水、油比例的確定對(duì)油品質(zhì)量影響較大[3]。

3.2 燃燒室直噴

向燃燒室直接噴水的方法是一種需要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行較復(fù)雜改裝的一種柴油摻水燃燒方法。

燃燒室直噴往往要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件有一定的要求，即DWI系統(tǒng)采用雙孔噴嘴，由電磁閥控制噴射。由于共孰電噴噴油器一般安在氣缸蓋中心，因此DWI最近的發(fā)展是把水噴嘴置于汽缸蓋側(cè)端。

有研究表明隨著噴水量的增加，NOx成比例地下降。但是同時(shí)油耗也大幅增加。鑒于此，一般只用DWI系統(tǒng)降低NOx的排放至IMO標(biāo)準(zhǔn)要求的一半，以控制油耗的增加率。DWI方法要較大改動(dòng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)，噴水嘴的使用壽命較短，需要相對(duì)高的投入[4]。

3.3 進(jìn)氣空氣加濕

進(jìn)氣空氣加濕是對(duì)柴油機(jī)從進(jìn)氣管部分就增加空氣濕度，這種方法從混合氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的最前端即對(duì)其進(jìn)行處理，既避免了乳化柴油的復(fù)雜制備工藝，也避免了燃燒室直噴方式對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的改裝。

進(jìn)氣空氣加濕可以大幅降低NOx排放、控制不同工況下噴入水分的總量，目前采用對(duì)進(jìn)氣空氣進(jìn)行加濕的方法來降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

2013年廖文蓉和王鐵等人的研究結(jié)果表明進(jìn)氣空氣加濕能夠改善了柴油機(jī)的做功能力和循環(huán)效率；NOx的生成量顯著降低，降幅均在10～30%之間；而且柴油機(jī)的熱效率有所提高[5]。

4 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)柴油機(jī)不同摻水燃燒方式在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面的對(duì)比分析，在三種燃燒方式中進(jìn)氣空氣加濕是容易實(shí)現(xiàn)且降排效果最明顯的一種方式，且在工藝上容易實(shí)現(xiàn)和控制。

參考文獻(xiàn)

[1]高延齡.汽車運(yùn)用工程[M].北京：人民交通出版社，1999：128.

[2]張東興，楊瑞，謝偉超.柴油機(jī)電控單體式噴油器（EUI）開啟壓力測(cè)試裝置[J].森林工程，2013，29（6）：89-91.

[3]鄢嵐，任自中.氣缸工質(zhì)加水對(duì)柴油機(jī)NOX排放的影響[C].中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2006.

[4]傅維標(biāo)，侯凌云，王利坡，等.柴油機(jī)燃用摻水燃料的節(jié)油機(jī)理的定量分析[J].內(nèi)燃機(jī)，2005（2）：1-9.

[5]陳鎮(zhèn)，孫平，石中光，等.柴油機(jī)燃用微乳化生物柴油的性能和排放研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2008，37（2）：64-67.endprint

摘 要：柴油機(jī)排放的NOX等污染物是重要污染物之一。針對(duì)柴油機(jī)排放的NOX，分析了其生成機(jī)理、摻水燃燒能夠降低其排放的原理及現(xiàn)有摻水燃燒方法對(duì)降低NOX的影響程度等問題，提出了更具有實(shí)際操作性的摻水燃燒方法。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；摻水燃燒；排放

引言

現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)能源和環(huán)境問題給予了越來越多的關(guān)注，與此同時(shí)，人們對(duì)作為污染物的主要排放源的汽車也提出了越來越苛刻的要求。

柴油機(jī)的主要排放污染物是NOX和顆粒物，而多方面的研究表明，柴油摻水能夠在不同程度上降低柴油機(jī)的這兩種排放污染物。

1 柴油機(jī)氮氧化物產(chǎn)生的機(jī)理

NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的總稱。在發(fā)動(dòng)機(jī)排放出的NOX中有約99%是NO，其形成機(jī)理較為復(fù)雜。通常可以表達(dá)為[1]：

這些反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，由氮分子與氧原子、氮原子與氧分子碰撞生成NO，由公式（1）和（2）可知氮原子與氧原子的生成則取決于反應(yīng)時(shí)的溫度。而發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)的反應(yīng)速度卻遠(yuǎn)高于化學(xué)平衡的速度，所以除燃燒氣體溫度和氮氧濃度外燃燒時(shí)停留在高溫的時(shí)間也是影響NO的重要因素。

2 柴油摻水可降低氮氧化物排放的機(jī)理

對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)氣工質(zhì)進(jìn)行加濕可以有效地降低發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒的最高溫度，減少混合氣停留在高溫的時(shí)間，同時(shí)，水蒸氣分子在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度條件下極易分解成具有一定催化作用的離子對(duì)NO的生成也具有抑制作用。

2.1 微爆理論

微爆理論是1962年原蘇聯(lián)學(xué)者B.H.依萬若夫提出的。當(dāng)霧化的燃油噴射入氣缸時(shí)，油滴高速撞擊水滴，使二者變得更細(xì)。水流的渦動(dòng)增加了油和水碰撞及接觸的機(jī)會(huì)，從而形成了油吸附于并包圍著水滴的微粒即油包水的油水乳化液，并較均勻地分布于燃燒室。當(dāng)油滴中水過熱到超過油的表面張力時(shí)，水蒸氣將突破油包水的膜殼。微爆效應(yīng)使大直徑的油滴變成小直徑的油滴，提高了油滴的燃燒速率，從而提高了能量的轉(zhuǎn)換速率，使原有燃油燃燒得更加充分，從而達(dá)到節(jié)油降排放的目的[2-3]。

同時(shí)，水蒸氣的比熱容遠(yuǎn)大于干空氣的比熱容（見圖1[3]），水的大熱容量可以降低缸內(nèi)燃燒溫度，防止局部富氧，從而抑制氮氧化物和顆粒物的生成。

2.2 加水燃燒機(jī)理的定量分析

傅維標(biāo)等對(duì)柴油摻水的節(jié)油機(jī)理進(jìn)行了定量分析，從多組分液體燃料蒸發(fā)的基本方程出發(fā)，定量地算出放熱速率、燃盡速率以及他們隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化，解釋了柴油摻水燃燒節(jié)油的機(jī)理有三個(gè)原因，即水的快速蒸發(fā)使純柴油直徑變細(xì)并強(qiáng)化了燃燒；處于高溫高壓的蒸汽與燃?xì)庖粯訒?huì)做功；水的加入使排煙溫度下降總能量損失減少。

研究人員同時(shí)還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，第一個(gè)原因是最重要的，且油摻水燃燒的最大節(jié)油率為4%左右[3]。

3 柴油不同摻水方法對(duì)柴油機(jī)排放的分析

柴油機(jī)摻水燃燒方法主要有乳化柴油（FWE），進(jìn)氣空氣加濕，燃燒室直噴（DWI）三種。每種方法都可以不同程度的降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，但在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面卻有著很大的差異。

3.1 乳化柴油

乳化柴油是指水（或甲醇）和柴油通過乳化劑、助乳化劑在一定乳化設(shè)備經(jīng)乳化而形成的油包水（W/O）型（透明）乳液。這種柴油通常要經(jīng)過復(fù)雜的制備工藝、制備流程和制備設(shè)施。

對(duì)柴油乳化質(zhì)量的主要影響因素有乳化劑種類的選擇、乳化劑的用量、乳化溫度等。每一個(gè)影響因素的微小變化都會(huì)直接影響到乳化柴油的質(zhì)量。

國(guó)內(nèi)外對(duì)乳化柴油的研究展開的比較早，且取得了一些成果。陳鎮(zhèn)和孫平等人研究的微乳化生物柴油對(duì)柴油機(jī)性能的影響中就提及了在動(dòng)力性不變的情況下，微乳化生物柴油在燃油消耗率基本不增加，甚至相對(duì)于生物柴油的燃油消耗率更低的情況下還能夠顯著地減少NOx和碳煙的排放，其環(huán)保效果十分明顯。但乳化溫度且表面活性劑、水、油比例的確定對(duì)油品質(zhì)量影響較大[3]。

3.2 燃燒室直噴

向燃燒室直接噴水的方法是一種需要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行較復(fù)雜改裝的一種柴油摻水燃燒方法。

燃燒室直噴往往要對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件有一定的要求，即DWI系統(tǒng)采用雙孔噴嘴，由電磁閥控制噴射。由于共孰電噴噴油器一般安在氣缸蓋中心，因此DWI最近的發(fā)展是把水噴嘴置于汽缸蓋側(cè)端。

有研究表明隨著噴水量的增加，NOx成比例地下降。但是同時(shí)油耗也大幅增加。鑒于此，一般只用DWI系統(tǒng)降低NOx的排放至IMO標(biāo)準(zhǔn)要求的一半，以控制油耗的增加率。DWI方法要較大改動(dòng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)，噴水嘴的使用壽命較短，需要相對(duì)高的投入[4]。

3.3 進(jìn)氣空氣加濕

進(jìn)氣空氣加濕是對(duì)柴油機(jī)從進(jìn)氣管部分就增加空氣濕度，這種方法從混合氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的最前端即對(duì)其進(jìn)行處理，既避免了乳化柴油的復(fù)雜制備工藝，也避免了燃燒室直噴方式對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的改裝。

進(jìn)氣空氣加濕可以大幅降低NOx排放、控制不同工況下噴入水分的總量，目前采用對(duì)進(jìn)氣空氣進(jìn)行加濕的方法來降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

2013年廖文蓉和王鐵等人的研究結(jié)果表明進(jìn)氣空氣加濕能夠改善了柴油機(jī)的做功能力和循環(huán)效率；NOx的生成量顯著降低，降幅均在10～30%之間；而且柴油機(jī)的熱效率有所提高[5]。

4 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)柴油機(jī)不同摻水燃燒方式在控制排放量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)以及降低燃油消耗等方面的對(duì)比分析，在三種燃燒方式中進(jìn)氣空氣加濕是容易實(shí)現(xiàn)且降排效果最明顯的一種方式，且在工藝上容易實(shí)現(xiàn)和控制。

參考文獻(xiàn)

[1]高延齡.汽車運(yùn)用工程[M].北京：人民交通出版社，1999：128.

[2]張東興，楊瑞，謝偉超.柴油機(jī)電控單體式噴油器（EUI）開啟壓力測(cè)試裝置[J].森林工程，2013，29（6）：89-91.

[3]鄢嵐，任自中.氣缸工質(zhì)加水對(duì)柴油機(jī)NOX排放的影響[C].中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2006.

[4]傅維標(biāo)，侯凌云，王利坡，等.柴油機(jī)燃用摻水燃料的節(jié)油機(jī)理的定量分析[J].內(nèi)燃機(jī)，2005（2）：1-9.

[5]陳鎮(zhèn)，孫平，石中光，等.柴油機(jī)燃用微乳化生物柴油的性能和排放研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2008，37（2）：64-67.endprint