二、压燃式发动机类

压燃式发动机一般使用柴油作为燃料，其主要成分为HC化合物。当柴油燃料以雾状喷入燃烧室后，一边蒸发，一边与空气混合，同时由于受压缩高温的作用，被裂解为C离子和H离子。当温度进一步升高并超过其自燃温度后，开始点火燃烧，但燃烧开始后，喷油仍会持续一段时间。因此，燃烧区域会很快集中到喷雾与空气的交界处，喷油器喷出的油雾看起来就变成了“火苗”。在“火苗”区域，中心部分为燃料，一边蒸发，一边向外部扩散；外部区域为空气及废气，也向中心部分扩散。两种“扩散”运动的交界区域就是发生剧烈化学反应的区域，即发生燃烧的区域。燃烧过程中，C离子与O2发生反应，生成CO2，H离子与O2发生反应，生成H2O。

随着燃烧的进行，废气越来越多，C离子与O2的接触越来越困难，越来越多的C离子不能与O2发生反应，于是便以游离C的形式随废气排放出来，从而形成碳烟排放。虽然部分C离子与O2反应不彻底，还会生成CO，但由于压燃式发动机中混合汽的总体浓度较稀，O2比较充足，生成的CO随后会与O2进行进一步反应，从而转变为CO2。因此，压燃式发动机CO的排放量微乎其微。

由于H离子的活性比C离子大得多，因此与O2的反应也比较彻底。所以，废气中不会存在游离H离子。由于燃烧高温的作用，空气中的N2还会与O2发生反应，生成NOX。因此，压燃式发动机排放的污染物中还会存在部分NOX。

综上所述，压燃式发动机排放污染物的主要成分为碳烟和NOX。

(一)压燃式发动机排放的污染物及其形成机理

1.碳烟

压燃式发动机排放的污染物主要是碳烟，其产生的根源是燃料燃烧不完全或窜机油(机油的不完全燃烧产生碳烟)等。燃料或机油在高温条件下裂解为C离子和H离子，其中C离子与O2不能接触，或接触时温度不够，C离子便以游离C的形式排出发动机，从而形成碳烟。

虽然压燃式发动机中混合汽的总体浓度较稀，但由于其燃烧过程为“扩散式”，燃料与空气的接触面积较小，加上已燃废气的影响，C离子与O2的接触范围也较小，碳烟的产生也就在所难免。

研究表明，燃烧初期，产生的碳烟较少，到了燃烧后期，碳烟的产生量会增多，这是由于越到燃烧后期，废气含量越多，C离子与O2的接触越困难所导致的。

由此可见，喷油雾化情况越好、燃烧室内气流运动越强烈、汽缸压力越高(C离子与O2的距离越近)、燃烧室内残余废气越少、喷油量越少(混合汽越稀)，C离子与O2的接触就越容易，碳烟的产生量也就越少。除此之外，燃烧温度越高，碳烟的产生量也会越少。

目前，部分电控共轨式发动机采用多次喷射技术，即将一个工作循环的喷油量分几次喷入燃烧室，其目的也是为了增大C离子与O2的接触机会，从而大幅降低碳烟的排放。部分共轨式发动机所采用的高压喷射技术，是利用较高的喷射压力来改善喷油的雾化情况，从而增大C离子与O2的接触机会，同样也可以大幅降低碳烟的排放。不过，这种高压喷射技术对喷油器的要求很高，所谓的“压电式喷油器”就是基于这种高要求而设计的。

一般情况下，喷油压力越高，一个工作循环中喷油的次数越多，碳烟排放就越少，这是现代压燃式发动机喷油压力越来越高、一个工作循环中喷油次数越来越多的根本原因。

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