浅析汽油机及柴油机有害排放物生成机理及影响因素.docx
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浅析汽油机及柴油机有害排放物生成机理及影响因素
浅析汽油机及柴油机
有害排放物生成机理及影响因素
载运工具运用工程李涛2011122080
摘要：
随着社会经济和汽车工业的飞速发展，汽车使用造成的污染日趋加剧。
汽车在给人类带来便捷与文明的同时也成为破坏生态环境的元凶和能源的最大消耗者。
本文对于汽油发动机汽车及柴油发动机汽车排放的污染物的生成机理及影响因素进行了讨论和分析后，指出了汽车工业未来的发展趋势，即生产新型节能环保汽车。
关键词：
汽油机；柴油机；有害排放物
1前言
近年来，我国机动车行业发展迅速，2003年，我国成为世界上汽车第四大生产国和第三大消费国，汽车产量445万辆，保有量2421万辆；摩托车产量1450万辆，居世界第一，保有量5929万辆；农用车年产量290万辆，保有量2400万辆。
专家预计机动车和摩托车将在未来的10年内保有量持续高速增长。
到2020年，机动车保有量增至9000万辆，而摩托车保有量高达1.92亿辆。
机动车保有量的高速增长是导致城市机动车污染加重的直接原因。
随着机动车保有量的持续增长，全国机动车污染物排放总量持续攀升。
2003年全国机动车碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOX）的排放量已分别达到836.1、3639.8和549.2万吨，比1995年增加了2.51、2.05和3.01倍。
2003年，城市环境空气质量监测结果显示，北京、上海、广州等大城市大气污染物中机动车排放的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）和细颗粒物（PM）所占平均比例为80%、75%、68%和50%，已成为这些城市空气污染的第一大污染源。
机动车排放引起大气中的污染物升高，尤其是碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）和细颗粒物（PM）浓度上升。
据研究，高浓度CO和NOX主要出现在城市交通干道两侧和交通密集区域，与路人的距离近，同样的排放量，行人对机动车排放污染的摄入量是电厂排放污染的30倍。
我国城市道路两侧空气质量超标严重，司机、交通警察长期处于污染严重空气环境，乘车者、骑车者和行人也深受道路空气污染的危害。
据测算，全国有2亿人每天至少有1小时暴露于质量超标空气中。
有报告显示，我国机动车污染的上升，城市烟雾导致医疗成本日益庞大，我国肺病发病率在过去的30年翻了一番。
另一项研究表明，我国交通警察的平均寿命49.8岁，比全国的平均寿命少22.3岁，道路交通污染是主要原因。
因此，对于汽油发动机、柴油发动机有害排放物，尤其是碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）和细颗粒物（PM）的生成机理及其影响因素进行研究分析是十分有必要的。
2汽油机有害物排放机理及影响因素分析
2.1汽油发动机中有害排放物生成的机理
2.1.1CO的生成机理
CO是烃燃料燃烧的中间产物，排气中CO主要是在局部缺氧或低温下由于烃的不完全燃烧产生的。
理论上讲，当空燃比A/F=14.7时，燃料完全燃烧生成CO2和H2O，而当空气不足（A/F＜14.7）时，则有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。
然而在实际的汽油机中，不仅空气不足时燃烧会生成CO，就是在空气充足时，燃烧产物中也会含有CO和H2，其原因是由于混合气的形成与分配不均造成的。
所以在发动机排气中总会有CO，而且排气中CO的浓度，基本上取决于空燃比。
2.1.2HC的生成机理
作为发动机排气中的主要污染物之一，碳氢化合物的成分极其复杂，有未参加燃烧的燃油碳氢化合物分子，有燃烧过程中高温分解和合成的中间产物和部分氧化物，如醛、烯及芳香烃等，其种类达200余种。
HC产生的主要原因有：
（1）不完全燃烧
导致发动机不完全燃烧而产生HC的主要原因有：
怠速及高负荷工况时，混合气浓度处于λ<1的过浓状态，燃烧速率下降，造成局部不完全燃烧，产生大量的HC；在汽车加速或减速时，会造成瞬时的混合气过浓或过稀现象，从而使HC排放增加。
（2）燃烧室内的缝隙效应
缝隙效应是产生未燃HC的重要原因之一。
在发动机的燃烧室里，存在着很多缝隙，当膨胀、排气过程中缸内压力降低时，未燃HC从缝隙中返回气缸并随废气排出，增加了HC的排放。
（3）燃烧室缸壁的淬熄效应
所谓壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对燃气火焰的迅速冷却，使活化分子的能量被吸收，链式反应中断，在壁面形成约0.11～0.12mm厚的火焰淬熄层，从而产生大量未燃HC。
（4）壁面油膜和积碳的吸附
在气缸的迸气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以及沉积在各处的多孔性积碳，会吸附未燃混合气，而在膨胀和排气过程中，这些被吸附的未燃混合气则会逐步脱附释放出来，大部分随废气排出气缸。
2.1.3NOX的生成机理
NOX是空气在燃烧室的高温条件下，由氮和氧的反应所形成的，它和其他废气成分不同，不是来自燃料。
发动机所排出的NOX，虽含有少量的NO2，但大部分是NO，排气中NO在大气中氧化成NO2，通常把NO和NO2统称为NOX。
在发动机的工作中，无论是进行完全燃烧反应，还是不完全燃烧反应。
其最初燃烧反应所产生的热量必将使空气中的氧分子裂解为氧原子，并与空气中的氮分子发生反应而生成NO和氮原子，而氮原子又与空气中的氧分子发生反应生成NO和氧原子，这部分氧原子又可与空气中氮分子重新反应，产生NO，其反应式为：
O2=2O；
N2+O=NO+N；
N+O2=NO+O。
在这些反应中，燃烧废气温度越高，燃烧后残留的氧气浓度越大，高温持续的时间越长，NO的生成量越多。
2.2汽油机主要有害排放物生成影响因素
排气中有害气体的生成与空燃比、点火时刻、发动机的结构等有关。
通常，空燃比和点火时刻的影响最大。
2.2.1空燃比
图1有害气体浓度与空燃比的关系
从上图可以看出，当低于理论空燃比14.7时，排出的CO浓度便急剧上升，反之，空燃比从16附近起，则趋于稳定，并且数值很低，这说明混合气越浓时，由于燃烧所需要的氧气不足，所以引起不完全燃烧，而引起CO的急剧增长。
同时还说明，要减小CO的排放，就必须采用稀混合气。
试验证明，发动机CO的排放量基本决定于空燃比，其他的影响因素都小。
HC与CO不同，空燃比在17以内时，随着空燃比的增大，HC便下降，但继续增大时，由于混合气过于稀薄，易于发生火焰不完全传播，甚至断火，使HC排放浓度迅速增加。
空燃比对NO的影响，当混合气很浓时，由于燃烧高峰温度和可利用的氧的浓度都很低，使NO的生成量也较低。
用空燃比为15.5~16的稍稀混合气时，排出的NO浓度最高。
对于空燃比稀于16的混合气，虽然氧的浓度增加可以促进NO的生成，但这种增加却被由于稀混合气中燃烧温度和形成速度的降低所抵消。
因此对于很浓或很稀的混合气，NO的排放浓度均不高。
2.2.2点火时刻
从图2中可以看出，推迟点火时间，HC的排放将减少，这是因为点火时刻推迟后，在燃烧室内的燃烧时间将缩短，由于后燃，将使排气温度上升，促进了HC和CO的后氧化。
另外，由于燃烧时降低了气缸的面容比，使燃烧室内的淬冷面积减小，使排出的HC减少。
但需要指出的是，采用推迟点火的结果虽然使排气污染物有所下降，但这种下降是靠牺牲燃料经济性换来的。
图2点火时刻对HC排放浓度的影响
点火时刻对CO排放浓度影响不大，但过分推迟点火，亦会使CO在燃烧室内没有时间完全氧化，而引起排放量的增加，点火时刻对NO浓度的影响见图3：
图3点火时刻对NO排放浓度的影响
由上图看出，无论在任何转速和负荷下，加大点火提前角，均使NO的排放浓度增加，这是因为点火时刻提前时，燃烧温度升高所造成。
2.2.3压缩比
压缩比对于汽油机排气污染物的影响如下图所示。
压缩比增大后，面容比F/V增大，进入活塞顶环隙的混合气增多，HC的排放量增加。
而对于NOX，其排放受两方面的影响，一是压缩比升高后，燃烧温度上升导致NOX增多，另一方面是热效率提高和F/V增大使NOX减少。
图4压缩比对HC和NOX排放的影响
2.2.4燃烧室形状
当工作容积和压缩比保持一定，变化燃烧室形状时，HC的排放量与面容比成正比。
NOX的排放则与HC正好相反，有与面容比成反比的倾向，这是因为随面容比增大，热损失变大，燃烧气体的最高温度降低。
但对于NOX的排放含量，即使面容比相同，由于点火位置等的差异，燃烧速度及燃烧温度也受到很大的影响，故不能认为NOX的排放与面容比有直接的函数关系。
下图为不同燃烧室形状时的NOX和HC排放，图中SQ/C表示挤流间隙的大小。
图5不同燃烧室形状对于HC、NOX排放的影响
2.3汽油机排气净化技术
对于汽油发动机排气污染物的控制与净化问题，各国都进行了大量的研究工作，研制出了很多的技术措施，这些净化方法大致可分为机内净化与机外净化两种。
2.3.1机内净化
机内净化技术主要是指通过改进发动机本身的设计，优化发动机燃烧过程来降低排放。
主要措施有燃烧系统优化、电子控制技术、汽油机直喷技术（GDI）、可变进排气系统等。
这些措施大部分通过发动机精确的电控系统来实现的。
（1）燃烧系统优化
燃烧系统优化技术包括燃烧室形状优化、改善气缸内气流运动、合理提高压缩比。
a、燃烧室形状优化。
燃烧室形状优化原则是尽可能紧凑，面容比F/V要小；火花塞装在燃烧室中央位置，以缩短火焰的传播距离。
紧凑的燃烧室不仅可以使燃烧时间缩短，混合气燃烧迅速，提高热效率，降低CO和HC的排放，还可以有效提高机械辛烷值，防止爆震。
汽油机可以进一步提高压缩比以改善热效率。
面容比F/V小，可减轻壁面对混合气的淬熄效应，减少HC排放。
b、改善缸内气流运动。
提高气缸内混合气的湍流程度，有助于混合气快速和完全燃烧。
这是因为静止或层流混合气的火焰传播速度一般不超过1m/s，而湍流时可高达100m/s以上。
改善气流运动的主要方法有加强进气涡流和压缩涡流。
进气涡流可通过改进进气道形状来实现。
在燃烧室内采用挤气面设计可以使混合气形成压缩湍流。
（2）闭环电子控制技术
闭环电子控制技术是通过电子控制系统精确控制空燃比和点火，是目前汽油发动机排放控制的主流技术。
控制空气与燃油比例—过量空气系数大于1时，气缸内的空气在理论上是富氧，燃料可完全燃烧，生成CO2和H2O。
但在约为1.11时，最有利于NOX的生成。
电子控制燃油系统可以精确控制过量空气系数，从而使污染物的生成总量达到理想目标。
（3）可变进排气正时系统（VVT）
采用多气门技术，减少进气阻力，提高充量系数。
还采用气门连续可变正时控制和升程控制技术实现发动机随转速和工况的变化达到最佳的充气效率。
这是使尾气排放达到欧Ⅳ排放限值的重要技术。
（4）稀薄燃烧技术
由于闭环电喷系统是以牺牲经济性为前提，稀薄燃烧技术是为了兼顾汽车经济性和排放而开发的，稀薄燃烧技术主要采用稀燃、速燃和层燃技术。
采用稀薄混合气，可较全面地降低有害排放物和提高压缩比，既减少了污染物排放，又提高了汽车的经济性。
（5）汽油机直喷技术（GDI）
汽油机直喷技术是将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧，同时具有汽油机和柴油机的优点。
汽油机直喷技术和稀薄燃烧技术是相结合的，直喷技术使均匀燃烧和分层燃烧成为现实，可以极大地提高混合气的混合程度，更精确地控制燃烧过程的空燃比，从而达到完全燃烧，有效降低未燃HC的排放。
汽油机直喷技术可增大发动机的压缩比，提高发动机的热效率，节能30%以上。
2.3.2机外净化
虽然发动机机内净化技术对排放控制作用显著，但也不能完全消除有害气体的排放，而且不同程度地影响动力性和经济性，而机外净化技术的应用，可以转化有害气体，减少排放。
（1）二次空气喷射装置
现在很多汽车发动机上都装有二次空气喷射装置，虽然不同汽车发动机上的二次空气喷射装置结构上有所不同，但其功用和原理都基本相同，即利用空气泵将新鲜的空气经空气喷管喷入排气道或三元催化转换器中，利用燃烧后的高温，使排气中的CO和HC与空气相混合后燃烧，变成CO2和H2O，达到排气净化的目的。
为了区别发动机正常进气行程进的气，将空气泵产生的低压空气称作二次空气。
（2）三元催化转换器（TWC）
三元催化转换器安装在发动机的排气管上，消声器前面，靠近发动机的位置，它上面装有隔热罩，下面装有防护板。
其功用是净化排放中的CO、HC和NOX三种有害气体，它的外观像消声器，实际上也起消声作用。
三元催化转换器的内部结构与消声器完全不同，外壳采用耐高温的不锈钢板制成，内装有蜂窝状陶瓷或金属制的骨架载体，在外壳与骨架之间装有用不锈钢丝制的耐高温的弹性减振垫，其作用是保护载体，帮助散热，保持载体的正确位置，在蜂窝状通道表面上，涂有催化剂铂、铑的混合物，排气流经蜂窝状通道时与催化剂接触。
在一定温度下起化学反应，其反应式为：
CO+HC→CO2+H2O；
NOX+CO→CO2+N2。
两式可合写成：
CO+HC+NOX→CO2+H2O+N2。
对同一种催化剂的氧化和还原反应而言，其催化反应特性与通过的排气中的含氧量有关，因此由催化反应所导致的净化效率，也就与发动机所用的空燃比有关。
图6三元催化反应器的净化特性
由图6可知，三元催化转换器在理想空燃比（A/F=14.7）为中心的很小范围内同时使三种有害气体净化率都很高。
因此，使用三元催化转换器时，必须装氧传感器和空燃比反馈控制系统，使空燃比接近理想空燃比，从而使得三种有害气体的净化率都很高。
三元催化转换器中的催化剂的表面活性作用是利用排气本身的热量激发的，其使用温度范围，以活化开始温度为下限，以过热造成老化、失效的极限温度为上限。
一般排气中有害成分开始活化温度为250℃以上，发动机启动预热5min后才能达到此下限温度，使用温度的上限为1000℃。
保持三元催化转换器的高净化率和高寿命的理想运行条件的使用温度约为400℃~800℃。
为了防止催化剂过热，点火系统要工作正常，避免失火。
未燃烧的混合气进入排气管燃烧，即“后燃”燃烧产生的高温高压会造成三元催化转换的温度因HC和CO的浓度增大而上升，尤其在上坡后又怠速，催化转换器的温度急剧上升，最高可达1400℃。
另外，催化转换器损坏的原因也由排气中的铅化物、炭烟、焦油等引起，因此为了提高催化转换器的使用寿命，应使用高品质的燃油。
（3）排气再循环（EGR）系统
排气再循环称为EGR（ExhanstGasRecirculation）系统，它是用于降低NOX排放的一种有效措施，所以目前在电控发动机上普遍采用。
排气再循环是将一部分排气引入进气管与新鲜混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对引入进气管的排气量的多少和时刻进行最佳控制。
图7燃烧温度与NOX排放量的关系
EGR系统净化NOX的基本原理是：
NOX是在高温、富氧条件下，混合气的N2和O2发生化学反应的产物。
一般而言，燃烧温度越高，排出的NOX越多。
NOX与燃烧温度的关系见图5。
将排气再次引入气缸，是因为排气中含有大量的CO2，CO2是一种惰性气体，在新鲜混合气中掺入适当比例的排气后，使得单位混合气中CO2的含量明显增加，由于CO2不参与燃烧，却能吸收热量，使燃烧温度随之下降，含氧量减少，这样就抑制了NOX的生成。
采用EGR会使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，因此应选择NOX排放量较多的运行工况范围进行适量的EGR控制。
3柴油机有害物排放机理及影响因素分析
柴油机以良好的动力性和可靠性在农业及交通运输业得到了极其广泛的应用。
但由于柴油机混合气形成和燃烧的特点，排气中含有大量的排放颗粒和氮氧化物，而排放颗粒和氮氧化物对环境的污染危害严重。
3.1柴油机排放物的组成及生成机理
3.1.1柴油机颗粒物的组成
柴油机排放颗粒包括碳烟、可溶性有机物、硫酸盐等物质，其组成成分见表1，其中可溶性有机物可根据来源不同分为未燃燃料和未燃润滑油成分。
碳烟是柴油机颗粒排放中最主要的成分。
柴油机排烟包括白烟（白色蒸汽云）、蓝烟（蓝色烟雾）和黑烟（碳烟）。
其中的白烟和蓝烟具有较高的H/C比，它们是类油状物质，白烟是直径在1μm以上的微粒。
蓝烟是燃油或润滑油在几乎没有燃烧或部分燃烧处于分解状态下，呈直径更细小（0.4μm以下）的液态微粒的排出物。
黑烟主要成分是碳，其含量达到85%以上，还含有少量的氧气、氢气、酚和一系列多环芳香烃化合物等。
表1柴油机颗粒排放物组成成分
3.1.2柴油机颗粒排放物的生成机理
柴油机烟包括白烟、蓝烟和黑烟，下面主要对这三种烟生成机理作出分析。
（1）白烟和蓝烟的生成机理
白烟和蓝烟都是燃油液状微粒，本质上并无差别，只是微粒直径大小不同而已。
不同的颜色是由于直径微粒对光线反射不同而引起的。
柴油机温度、着火条件不良和润滑油窜缸等原因都可产生白烟和蓝烟。
但其主要原因还是混合气的着火条件不良。
在冷起动、暖车、怠速和低负荷运转时都会生成白烟或蓝烟。
（2）碳烟的生成机理
当燃油喷射到高温的空气中时，轻质烃很快蒸发汽化，而重质烃呈液态暂时存在。
液态的重质烃在高温缺氧条件下，直接脱氢碳化，焦碳的液相析出形成碳粒，粒度一般比较大，而蒸发汽化了的轻质烃，经过不同的复杂途径，也析出碳粒，但粒度相对较小。
首先，气相的燃油分子在高温缺氧的条件下发生部分氧化和热裂解，生成不饱和烃类，如乙烯、乙炔及同系物和多环芳香烃。
它们不断脱氢形成原子级的碳粒子，逐渐合成2μm左右的碳核，碳核继续增大，成为直径20～30μm的碳烟基元。
而碳烟基元经过相互凝聚形成球形或链状的多孔性聚合物。
重馏分的未燃烃、硫酸盐以及水分等在碳粒上吸附凝聚，形成微粒排放。
3.1.3NOX的生成机理
NOX是燃烧过程中氮的各种氧化物的总称，它包括NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。
其中，NO的数量最多。
根据泽尔多维奇（Zeldovitch）的理论，在柴油机气缸内的高温、高压和供氧的情况下，NO的生成按链反应机理进行，即：
O2=2O；
O+N2=NO+N；
N+O2=NO+O；
N+OH=NO+H。
由于N2分子的分解比O2分子的分解要困难得多，所以链的引发反应是氧分子在高温下分解为氧原子，继而产生支链反应。
所以，NO的生成是由原子态的O切断N2分子内的键开始的。
反应式O+N2=NO+N的反应速度的高低取决于温度，因此柴油机燃烧过程中NO的生成率在很大程度上取决于燃烧温度。
另外，氧的浓度，尤其是燃烧区的原子氧浓度对NOX的生成率影响也相当大。
除此之外，化学反应还需要时间，氮和氧在高温中滞留的时间是NOX生成率的又一重要因素。
综上所述，高温、富氧以及氧与氮在高温下的滞留时间是决定柴油机燃烧过程中NOX生成率大小的三个要素。
3.2影响排放污染物生成的主要因素
3.2.1影响颗粒物生成的主要因素
柴油机的微粒排放与负荷和转速的影响有关系。
通常在高速低负荷时，单位燃油耗油量的微粒排放量较高，随着负荷的增加，微粒排放量降低。
在低速高负荷时，微粒排放量又由于空燃比的增加而有所升高。
由于在低负荷时空燃比和温度均较低，气缸内较大的稀薄混合气区域处于可燃极限之外而不能燃烧，造成了冷凝的有利条件，从而有较多的微粒（主要是未燃燃油和部分氧化反应产物）生成。
在高负荷时，空燃比和温度均较高，造成裂解和脱氢的有利条件，使微粒（主要是碳烟）排放量又有了升高。
燃油中的芳香烃含量和馏程的温度愈高，排除的微粒愈少，反之在相同的条件下，排出的微粒则愈多。
燃油中的烷烃含量愈高，排除的微粒愈少。
柴油机的喷油参数对微粒排放有重要的影响。
如在直喷式柴油机中，当其它参数保持不变时，提前喷油可以降低碳烟排放，其原因是当喷油时，燃油在较低的温度和压力下喷入气缸，使着火延迟期延长。
喷油压力对柴油机颗粒物排放有很大的影响。
提高喷射压力，可以使燃油喷雾颗粒进一步细化，增大燃油和空气的接触表面积，可以缩短蒸发时间。
并且由于高速燃油喷注对周围的空气卷吸作用，使混合气的形成速度大大加快，浓度分布更加均匀，从而减少颗粒物排放。
喷油器结构与性能对颗粒物的影响很大。
将直喷式柴油机喷油器的喷孔数由4孔增加到6孔，可以降低碳烟排放，但过多的喷孔则由于贯穿力不足和喷注干扰而影响雾化效果。
减小喷孔的直径会使燃油喷雾颗粒细化，能降低颗粒物排放。
但当喷油器孔长与孔径比增大超过某一极限时，却使颗粒物排放增加。
喷油器的针阀与阀座关闭不严造成的滴漏，或由于喷油泵出油阀减压作用不够，使针阀落座缓慢造成的滴漏，或是针阀落座之后，再次离座升起而发生二次喷射现象，均由于雾化、混合不良而对碳烟颗粒排放和柴油机运转有不良影响。
适当增加柴油机进气空气涡流可使油滴蒸发加快，空气卷入量增多，有利于改善混合气品质，以减少碳烟排放量，然而空气涡流的增加以不超出最佳值为前提。
3.2.2影响氮氧化物NOX生成的因素
柴油机气缸内达到的最高燃烧温度是决定NOX生成量的最重要的因素。
NOX排放随柴油机负荷增大而显著增加，因为随负荷增大，可燃混合气的平均空燃比减小，使最高燃烧温度提高。
NOX排放随转速的具体变化规律与燃烧系统特性有密切关系，如缸内涡流强度的变化规律，供气量和供油量的速度特性等。
3.3降低柴油机排放的技术措施
3.3.1喷油系统的全面改进
柴油机的喷油系统应采取如下的技术措施：
（1）喷油正时的控制
控制喷油正时，对柴油机的性能和排放有显著的影响。
推迟喷油可以有效降低NOX排放，但其是否可行还必须考虑PM排放和燃油消耗恶化程度，采取最优的折中。
传统的机械式喷油泵其正时控制的灵活性受到很大限制。
应用电子控制可以使得正时控制得心应手。
（2）循环喷油量的控制
柴油机的循环喷油量要随负荷的增大而增加，同时要根据转速的变化进行适当的调节，后者决定柴油机的调速特性。
电控喷油系统可以免除传统的机械调速器的束缚，得出各种随心所欲的调速特性。
（3）优化喷油规律
对目前应用最广泛的直喷式柴油机来说，喷油规律对燃烧过程的进展有重大的影响。
低排放柴油机的供油规律应为初期缓慢，中期急速，后期快断。
要精确实现这种复杂的喷油模式，必须要依靠电控喷油系统。
（4）低排放喷油器
采用电控喷射系统时，需采用P系列喷油嘴。
为了降低柴油机的排放，燃油喷射系统的改进因此在原有的喷油嘴设计基础上，应进一步增加喷孔数，减小喷孔直径。
并将选用锥形小压力室或无压力室结构，以降低HC和PM的排放。
（5）提高喷油压力
柴油机中的燃油喷雾细度取决于很多因素，如喷油压力、喷嘴结构和几何特性、燃油的粘度和表面张力等物性参数、喷入空间的介质密度等。
喷油压力越高，喷孔直径越小，喷孔对油流初始扰动越大，提高燃油的雾化程度最有效的手段是提高喷油压力。
电控共轨系统（CR）可以在很宽广的工况范围内保证足够高的喷油压力，有利于喷油规律的控制，为柴油机达到更低排放提供了很好的条件。
3.3.2多气门技术与气流组织
适当的缸内气流运动有利于燃烧室中燃油喷雾与空气的混合，使燃烧更迅速更完全。
多气门柴油机除了扩大进排气门总流通截面积，从而降低换气损失，提高充量系数之外，还使得变涡流的实现变的很容易。
例如4气门柴油机可通过关闭或部分关闭2个进气道中的1个来大幅度调节气缸内的涡流强度。
高转速时两个进气道都开放，由于两股气流的干扰作用造成较低的涡流比，这正是所希望的。
低转速时关闭1个进气道使涡流比大大提高了，改善燃烧。
还可以采用一个进气道中开度可连续调节的调节阀，这样就可以通过电控器使进气涡流强度在全工况范围内得到优化。
多气门技术还有利于喷油器垂直布置在气缸轴线上，不仅改善了喷油器的冷却状况和活塞的热应力，而且有利于喷雾在空间的均匀分布，使流动对喷雾的效应更为合理。
3.3.3低排放燃烧室
非直喷式燃烧室在NOX和HC排放方面优于直喷式燃烧室，但碳烟排放较差，为了进一步降低能源消耗和温室气体CO2的排放的压力使得非直喷式燃烧室逐渐被淘汰。
对于直喷式燃烧室，要尽可能增大燃烧室有效容积比，以提高缸内空气利用率，降低DS和PM排放。
为此，首先要避免短行程结构。
现已确认，长行程，低转速的柴油机其燃油经
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