生物柴油燃烧过程NOx生成机理的分析

梅德清，张永涛，袁银南

(1.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013;2.南通大学机械工程学院，江苏 南通 226019)

汽车尾气中的氮氧化物NOx是空气中的N2在高温燃烧下的产物，包括NO，NO2和N2O.其中NO是最主要的直接产物，但在大气中易转变为NO2.NO2属有毒气体，刺激呼吸系统，对血液输氧能力的障碍远高于CO，同时也是酸雨和光化学烟雾的主要成因，其危害最大.因此，世界各国对NOx排放都作了不同程度的严格限制.

生物柴油是一种含氧燃料，已被广泛地用作石化柴油的部分替代品.然而试验结果表明:发动机燃用生物柴油比石化柴油产生更多的NOx排放［1-4］.笔者以柴油机燃用生物柴油(豆油甲酯)和石化柴油(0号)为研究对象，研究含氧燃料燃烧过程NOx形成机理，进行柴油机燃用生物柴油和石化柴油的对比试验，并基于实测的缸内压力示功图计算燃烧放热规律.

1 NO生成模型

1.1 热NO机理

在发动机的燃烧过程中，通常认为生成NO有3条途径:高温途径、瞬发途径和燃料氮途径.燃料中的氮很少，瞬发NO所占比重不高，因此只考虑热NO(Zeldovich NO)途径计算NO的生成.

在发动机缸内的燃气温度和接近化学计量空燃比的条件下，NO的生成服从扩充了的Zeldovich机理［5］.Zeldovich首先提出以下反应:

以后Lavoie又增加下面1个反应:

对于式(1)的正向反应k1+，必须要有高的活化能Ea才能打开氮分子的三价键，高温也是使得该正向反应要进行得足够快的必要条件.由于反应速率k1+较小，因此 k1+反应是整个NO生成的限速反应.排气中的N的摩尔分数xN极……