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柴油机的基本原理解析

【摘要】:目前柴油机已广泛成为汽车、船舶、火车等的动力装置。柴油机仅压缩空气,因此可以加大压缩比。压缩比随柴油机的类型和燃油喷射系统的不同而不同,通常使用16:1~24:1,大于汽油机的9:1~13:1。因此,柴油机为了降低颗粒物质、氮氧化物等废气排放量,采取延迟喷射时间、配备废气再循环系统、高压喷射、配备催化转换器或颗粒过滤器等各种措施组合,柴油机的废气排放规定更为严格。

柴油机是一种压缩着火发动机。此发动机把空气吸入到气缸内然后进行压缩,一旦空气温度上升到高温状态,就向空气中喷射燃油,使其自发着火进行燃烧获得动力。目前柴油机已广泛成为汽车船舶火车等的动力装置。

柴油机仅压缩空气,因此可以加大压缩比。压缩比随柴油机的类型和燃油喷射系统的不同而不同,通常使用16:1~24:1,大于汽油机的9:1~13:1。如此高的压缩比可以把气缸内的空气压力大大提高。自然吸气发动机(非增压发动机)为3~5MPa,增压发动机为7~15MPa,温度可以上升到600~800℃。此温度远远大于柴油的着火温度250℃,因此一旦喷射柴油,就可以立即开始着火燃烧。另外,柴油机的运行范围空燃比A/F为20~80,可以在比汽油稀薄燃烧发动机(空燃比为20~25)更加稀薄的混合气中进行燃烧。但是,燃烧领域的喷雾中心部为λ>1的浓混合气,因此易生成颗粒物质和一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)。氮氧化物(NOx)也在λ=1附近与燃油喷射量成正比排放。因此,柴油机为了降低颗粒物质、氮氧化物(NOx)等废气排放量,采取延迟喷射时间、配备废气再循环(EGR)系统、高压喷射、配备催化转换器或颗粒过滤器等各种措施组合,柴油机的废气排放规定更为严格。