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。
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)。
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。
