內部散熱系統(tǒng)

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

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)象的產生。

Mark Musculus介紹到，未配備廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的柴油機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，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驗中均表現(xiàn)出良好的低廢氣排放特性，但是其應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)動機設計師指南

近日，美國Sandia國家實驗室研究員在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)動機制造商研制新一代清潔高效低溫燃燒柴油機提供基礎理論科學。

Mark Musculus和小組研究成員希望通過他們的論文向人們詳細展示低溫燃燒柴油機的工作過程。Mark Musculus表示：“在實驗中，發(fā)動機設計師幫助我們設計制造人們需要的高效省油柴油發(fā)動機。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原型機將具有低負荷、單點直噴、部分預混合點火特點。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原型機清楚展示了噴霧、蒸發(fā)、混合、點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間、湍流、氣缸內氣體運動方式、活塞頭部形狀以及燃油噴射過程中噴射時間、壓力、形狀以及液滴大小等。

其中，一個模型是專門針對重型柴油機設計的，其缸內氣體流動結構擾動較小;另一個專門針對輕型柴油機，其燃油噴射時間被設置為提前或延遲，燃油噴嘴與活塞表面角度更大。