低温燃烧技术有望大幅降低柴油机废气污染

近日，桑迪亚国家实验室发表了一篇论文，详细阐述了低温燃烧柴油机的可行性。尽管论文中提到的低温燃烧不是真实的，但它只是适度降低了燃烧过程中的温度，但只有这样才能更有效地控制其排放的污染物。桑迪亚国家实验室认为，低温燃烧技术是柴油动力领域的一大发展方向，不仅可以使柴油发动机更加环保，而且在与汽油发动机和电机的竞争中获得更多优势。柴油是许多行业的主要燃料，尤其是在交通运输行业，因此研究低温燃烧技术具有重要意义，是人们一直在寻求的解决方案。

柴油机排气中的两种主要污染物氮氧化物和颗粒物是在高温下形成的。氮氧化物排放到空气中，不仅难以分解，还会与阳光和空气中的其他物质发生化学反应，形成烟雾；

然而，由于柴油的扩散和混合时间短，混合气体在燃烧室内的浓度分布不均匀，燃烧过程中在燃料浓度高的区域不完全燃烧会产生大量颗粒。

桑迪亚国家实验室的研究人员表示，可以通过调整柴油发动机的空燃比（混合物中空气与燃料的比例）来改善上述两种污染问题。有效的措施之一是废气再循环：将柴油发动机的废气引入进气系统，与新鲜空气再次与燃料混合，以吸收燃烧过程中的部分热量，降低燃烧温度。由于燃烧温度的降低，在高温下产生的氮氧化物的输出受到控制。同时，由于废气是在空气和燃料混合之前引入的，因此混合气体的成分得到了调整，燃烧室内没有过浓的混合气体，这也大大减少了颗粒物的产生量。

废气再循环技术只是对传统柴油机工艺的优化和改进，不会导致其生产成本大幅增加，但会增加维护难度。因为新的废气再循环系统与发动机上的燃油喷射系统没有什么不同，而且燃油喷射装置可以说是发动机上最关键的部件。

尽管氮氧化物和颗粒物的排放得到了控制，但低温燃烧技术也给柴油发动机带来了不足：由于空燃比的降低，不完全燃烧产物增加。与传统柴油发动机相比，低温燃烧柴油发动机通常会排放更多的一氧化碳，而一氧化碳和碳氢化合物是汽车尾气中的两种主要温室气体。这两种燃烧产物产量的增加意味着发动机功率的降低。众所周知，柴油发动机最大的优点是输出功率高。由于一氧化碳是不完全燃烧的产物，桑迪亚国家实验室的研究人员决定从改善燃烧状况开始。研究人员将最初的一次性柴油喷射过程分为一次主喷射和几次小喷射，这可以使燃料和空气更好地混合，使混合物燃烧得更充分。

桑迪亚国家实验室的研究仅限于对柴油机的改进。与排气管中装有高级催化转化器的汽油发动机相比，这种柴油发动机的特点是输出功率更高，但污染物排放更多。只要能够减少柴油发动机的污染物排放，柴油发动机大规模应用的最大障碍将被消除，大规模使用低温燃烧柴油发动机的国家将能够降低每公里的油耗，这也将大大减少全国范围内的碳排放。更重要的是，这项技术为已经使用大排量柴油发动机的汽车，特别是长途运输卡车提供了有效的改进方案。

为了详细了解柴油机的燃烧过程，研究人员需要清楚地了解一些数据，例如将燃料注入气缸后燃烧前的情况。为此，研究人员使用了一种新的分析方法：他们使用双光子激光诱导荧光成像设备记录发动机燃烧副产物（如甲醛）的运动轨迹，从而一目了然地反映出发动机中燃料的燃烧模式、位置和时间。近日，桑迪亚国家实验室发表了一篇论文，详细阐述了低温燃烧柴油机的可行性。尽管论文中提到的低温燃烧不是真实的，但它只是适度降低了燃烧过程中的温度，但只有这样才能更有效地控制其排放的污染物。桑迪亚国家实验室认为，低温燃烧技术是柴油动力领域的一大发展方向，不仅可以使柴油发动机更加环保，而且在与汽油发动机和电机的竞争中获得更多优势。柴油是许多行业的主要燃料，尤其是在交通运输行业，因此研究低温燃烧技术具有重要意义，是人们一直在寻求的解决方案。

柴油机排气中的两种主要污染物氮氧化物……

并且在高温下形成颗粒物质。氮氧化物排放到空气中，不仅难以分解，还会与阳光和空气中的其他物质发生化学反应，形成烟雾；然而，由于柴油的扩散和混合时间短，混合气体在燃烧室内的浓度分布不均匀，燃烧过程中在燃料浓度高的区域不完全燃烧会产生大量颗粒。

桑迪亚国家实验室的研究人员表示，可以通过调整柴油发动机的空燃比（混合物中空气与燃料的比例）来改善上述两种污染问题。有效的措施之一是废气再循环：将柴油发动机的废气引入进气系统，与新鲜空气再次与燃料混合，以吸收燃烧过程中的部分热量，降低燃烧温度。由于燃烧温度的降低，在高温下产生的氮氧化物的输出受到控制。同时，由于废气是在空气和燃料混合之前引入的，因此混合气体的成分得到了调整，燃烧室内没有过浓的混合气体，这也大大减少了颗粒物的产生量。

废气再循环技术只是对传统柴油机工艺的优化和改进，不会导致其生产成本大幅增加，但会增加维护难度。因为新的废气再循环系统与发动机上的燃油喷射系统没有什么不同，而且燃油喷射装置可以说是发动机上最关键的部件。

尽管氮氧化物和颗粒物的排放得到了控制，但低温燃烧技术也给柴油发动机带来了不足：由于空燃比的降低，不完全燃烧产物增加。与传统柴油发动机相比，低温燃烧柴油发动机通常会排放更多的一氧化碳，而一氧化碳和碳氢化合物是汽车尾气中的两种主要温室气体。这两种燃烧产物产量的增加意味着发动机功率的降低。众所周知，柴油发动机最大的优点是输出功率高。由于一氧化碳是不完全燃烧的产物，桑迪亚国家实验室的研究人员决定从改善燃烧状况开始。研究人员将最初的一次性柴油喷射过程分为一次主喷射和几次小喷射，这可以使燃料和空气更好地混合，使混合物燃烧得更充分。

桑迪亚国家实验室的研究仅限于对柴油机的改进。与排气管中装有高级催化转化器的汽油发动机相比，这种柴油发动机的特点是输出功率更高，但污染物排放更多。只要能够减少柴油发动机的污染物排放，柴油发动机大规模应用的最大障碍将被消除，大规模使用低温燃烧柴油发动机的国家将能够降低每公里的油耗，这也将大大减少全国范围内的碳排放。更重要的是，这项技术为已经使用大排量柴油发动机的汽车，特别是长途运输卡车提供了有效的改进方案。

为了详细了解柴油机的燃烧过程，研究人员需要清楚地了解一些数据，例如将燃料注入气缸后燃烧前的情况。为此，研究人员使用了一种新的分析方法：他们使用双光子激光诱导荧光成像设备记录发动机燃烧副产物（如甲醛）的运动轨迹，从而一目了然地反映出发动机中燃料的燃烧模式、位置和时间。

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