柴油机掺水燃烧降排NOx的机理及方法

汪国强

摘 要：柴油机排放的NOX等污染物是重要污染物之一。针对柴油机排放的NOX，分析了其生成机理、掺水燃烧能够降低其排放的原理及现有掺水燃烧方法对降低NOX的影响程度等问题，提出了更具有实际操作性的掺水燃烧方法。

关键词：柴油发动机；掺水燃烧；排放

引言

现代社会人们对能源和环境问题给予了越来越多的关注，与此同时，人们对作为污染物的主要排放源的汽车也提出了越来越苛刻的要求。

柴油机的主要排放污染物是NOX和颗粒物，而多方面的研究表明，柴油掺水能够在不同程度上降低柴油机的这两种排放污染物。

1 柴油机氮氧化物产生的机理

NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称。在发动机排放出的NOX中有约99%是NO，其形成机理较为复杂。通常可以表达为[1]：

这些反应是连锁反应，由氮分子与氧原子、氮原子与氧分子碰撞生成NO，由公式（1）和（2）可知氮原子与氧原子的生成则取决于反应时的温度。而发动机燃烧时的反应速度却远高于化学平衡的速度，所以除燃烧气体温度和氮氧浓度外燃烧时停留在高温的时间也是影响NO的重要因素。

2 柴油掺水可降低氮氧化物排放的机理

对柴油机的进气工质进行加湿可以有效地降低发动机混合气燃烧的最高温度，减少混合气停留在高温的时间，同时，水蒸气分子在发动机燃烧室温度条件下极易分解成具有一定催化作用的离子对NO的生成也具有抑制作用。

2.1 微爆理论

微爆理论是1962年原苏联学者B.H.依万若夫提出的。……