| 农机小课堂 | 过量空气系数
过量空气系数是指通过的可燃混合气成分指标,其值=1Kg燃料实际所供给的空气质量/完全燃烧1Kg燃料所需的理论空气质量。用α表示。柴油机总在α>1的稀混合气条件下运转,但由于柴油机是扩散燃烧,混合气体的浓稀分布极不均匀,完全燃烧所需的空气要比预混合燃烧时多。
如上图所示,横坐标为α的值,纵坐标为有害气体排放量。柴油机CO(一氧化碳)的排放一般很低,只有在高负荷,即α<1.5时才急剧增加。在中小负荷,即α>2时,由于在燃油喷雾边缘区域形成过稀混合气以及缸内温度过低的原因,HC(碳化氢)排放略有上升。在α<2以后,由于混合气浓度分布极为不均,炭烟急剧上升。
| 农机小课堂 | 喷油时刻
喷油定时对HC排放的影响较为复杂。它与燃烧室形状、喷油器结构参数、及运转工况都有关,故不同机型的柴油机往往会有不同的结果。
喷油提前,滞燃期增加,使较多的燃油蒸汽和小油粒被旋转气流带走,形成一个较宽的过稀不着火区,同时燃油与壁面碰撞增加,使得HC排放增加;而喷油过迟,则使较多的燃油没有足够的反应时间,HC的排放也要增加。
CO主要受混合气浓度影响,当柴油机整体α>1时,改变喷油提前角对CO排放影响不大。
对于NOx,喷油提前,燃油在较低的空气温度和压力下喷入气缸,使滞燃期增长,导致氮氧化合物排放增加;推迟喷油,会降低初始放热率,使燃烧室最高温度降低,减少氮氧化合物排放。所以喷油时刻的延迟是减少氮氧化合物的有效措施,但喷油时刻延迟必将导致燃烧过程也推迟进行,最高燃烧压力降低,功率下降,燃油经济性变差,并产生后燃现象,同时排温增加,烟度增加。因此,喷油延迟必须适度。
喷油延迟,PM(微粒)的排放量在各种工况下都会增加,喷油过于提前,使得燃油在较低温度下喷入而得不到完全燃烧也会使烟度增加。
| 农机小课堂 | 燃油品质
(1)粘度:柴油粘度大,重质馏分多,分子间相互作用力大,其雾化性和蒸发性能差,导致喷雾质量降低,燃料混合气不均匀,燃烧不完全而冒黑烟。
(2)十六烷值:柴油十六烷值对柴油机尾气排放性能影响大。柴油十六烷值不足而使得燃料着火性差,滞燃期增长,预混合燃料量增多,导致NOx排放增加。但十六烷值过高(大于65),使得燃料稳定性变差,易高温裂解,形成大量不容易完全燃烧的游离碳,导致后燃期增长而排放大量黑烟。
| 农机小课堂 | 转速
柴油机高速运转时,空气运动加快,但同时氧化和混合时间减少,使得PM排放增加,HC排放增加;转速增加,燃烧速度加快,使得发动机得热负荷增强,NOx排放增加。
| 农机小课堂 | 负荷
柴油机供油量是根据负荷来调节的。负荷大,供油量增加,烟度也随之增加;负荷小,发动机热状态和雾化质量降低,长时间告诉空转或怠速时也会微微冒烟;发动机超负荷时,会因燃料燃烧不完全而冒黑烟。一般情况下NOx排放量随负荷增大而增加,主要是预混燃烧随负荷增大,最高温度升高,当超过一定温度,缺氧燃烧恶化;HC排放随负荷增大而减小,主要是由于氧化作用增强。
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