柴油发动机非常高效,并产生有用的扭矩负载,但是它们也会产生大量的NOx排放物,烟尘和其他对环境和人类有害的微粒,这使它们的前景黯淡了,尤其是在最近的柴油之后排放作弊丑闻。但是,桑迪亚国家实验室燃烧研究设施的人们可能有一种方法可以大大减少柴油机的污染物,这可能会使柴油再次成为一种更可行的临时推进系统。突破之处在于喷油器设计。
桑迪亚(Sandia)称其为管道式燃油喷射,并将设计与本森燃烧器进行了比较,就像您在高中或大学中使用过的那样。它的工作原理是,代替燃油喷射器直接将燃油喷射到敞开的燃烧室中,而是在喷射器开口的外侧设置了管道,将燃油喷射通过。管道的形状使燃料喷入管道时,空气便从管道的背面吸入。您可以在《科学美国人》上看到有关该系统工作原理的出色图表。空气和燃料的混合更彻底,以获得更好的空燃比,从而燃烧更清洁。实际上,桑迪亚声称,根据当前情况,烟灰可以减少50%至100%。
烟尘的减少足够令人印象深刻,但是还有更多的好处。正如桑迪亚(Sandia)解释的那样,柴油发动机制造商存在一个问题,即减少烟灰会导致NOx排放增加,反之亦然。但是,如果您实际上能够消除这种喷油器设计中的烟尘问题,那么制造商便可以集中精力进行调整,以消除燃烧过程中的NOx排放。
除了总体上对环境更有利之外,这还可能意味着汽车制造商和其他柴油制造商将不再依赖尿素喷射系统,这会增加车辆的成本和复杂性,并增加必须保持尿素供应的运行成本。这种设计甚至可能提供较小的燃油经济性收益,因为它可以使工程师更好地控制着火的发生方式,并且可以消除为防止爆炸而添加的某些燃油。
在燃油喷射器中内置了这种潜在强大的排放控制系统,因此具有更多的好处。桑迪亚说,它可以改装成特别昂贵和笨重的发动机,例如发电厂,轮船和火车。由于没有其他活动部件或流体要考虑,因此价格合理并且易于在即将推出的柴油发动机中实施。