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内燃机碳中和与排放控制

摘要

颗粒物排放是现代直喷汽油发动机面临的关键挑战之一。发动机燃烧过程中产生的碳烟颗粒通常来源于喷雾撞壁油膜的池火、未完全蒸发的液滴燃烧和油气混合物中缺氧的过浓区域燃烧。本文使用自制的定容燃烧弹采用汽油直喷方式研究了过浓油气混合物燃烧特性和碳烟生成特性。通过改变不同的燃油温度(30 °C 和 120 °C)和环境压力(40 kPa, 100 kPa 和 160 kPa)实现燃油喷雾的不同热力学状态。使用高速彩色摄影和碳烟采集铜网捕获和评估喷雾雾化、燃烧和碳烟聚合物结构特性，并分析燃油温度和环境压力对油气混合和碳烟生成的影响。结果表明闪沸喷雾在较浓条件下通过产生更细小的也低改善了油气混合，并且产生了更加均质的过浓混合物和更小的局部过浓区。过浓预混燃烧促进碳烟初始成核和聚集反应，产生大量的带有小尺寸的碳烟初级颗粒的碳烟聚合物。而局部过浓区促进表面生长，产生更大的碳烟基本颗粒。更高的环境压力一直喷雾发展因此提高了过浓区占比并降低了预混区的当量比，同时促进了过浓区燃烧和碳烟的氧化反应。

关键词

碳烟生成;闪沸雾化;定容燃烧;TEM分析;高速摄影

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