基于可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放NO浓度瞬态测量（英文）

NO_x是柴油机排放的主要污染物质,它对人体和环境的危害极大,其中NO含量又占NO_x总量的90%以上,因此合理准确的检测柴油机排放物中NO的含量对NO_x含量的检测尤为关键。现有的测试方法由于采用采样分析法,不能及时反映真实情况,光学检测方法作为一种新型的测试技术,在很多领域都有应用。结合光学检测方法对稳态和瞬态过程下的NO浓度用TLAS技术开展研究,通过模拟NO浓度的变化情况,验证这种方法在柴油机上应用的可行性,选择一台中心波长为5 263nm的带间级联激光器用于检测,为获得不同浓度的混合气体设计一套配气混合系统,用高纯度的NO作为被测气体,N_2作为背景气体,配比不同浓度的测试样气,在稳态测量时,分别配比浓度为500,1 000,2 000ppm的样气进行试验,得到相对误差小于1%,最大绝对误差为11.5ppm。在瞬态测量中,分别对浓度增加与减少过程进行试验,实时测量气室内的浓度变化情况,在1ms时间分辨率的情况下可实现5.2%的最大相对误差。通过设计的系统,可以实现NO浓度的瞬态测量,能将此方法应用到柴油机上,这种方法有利于研究柴油机的排放物含量。     

基于TDLAS直接检测法的柴油机NOx排放在线测试

NO_x是柴油机排放污染物中对生态环境危害最为严重的组分。随着全球环境污染问题的日益严重,柴油机NO_x排放问题受到了广泛的关注。各种排放法规相继出台,一方面对柴油机NO_x排放量提出新的要求,另一方面对测试方法也提出了更高的要求。现有测试方法多为采样分析法,采样周期较长,无法实现污染物排放的实时在线测量,柴油机污染物排放的实时在线测量不仅有利于监管,同时可为优化柴油机的燃烧过程、优化控制策略提供数据支持。光学检测技术作为一种新型的检测方法,其中的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)因其实验原理简单、响应速度快,在其他领域得到了广泛使用。为验证该方法在柴油机NO_x排放检测中的可行性,实验小组开展基于TDLAS的柴油机NO_x排放实时在线测量研究,针对NO_x的主要成分,利用调谐波长为5 262~5 265和6 138~6 142 nm的带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)分别作为检测NO、NO₂的探测光源,Thorlabs PDA10JT型热式探测器用来对信号光进行采集。采用直接探测方式在D4114B型柴油机上开展实验研究,并将测试结果与AVL排放分析仪进行对比,其测量偏差小于5%,另外,实验小组利用TDLAS技术的高时间分辨率,对柴油机的变工况过程进行NO_x瞬态排放测量,得到合理的NO_x排放变化结果。因此,采用TDLAS技术对研究柴油机瞬态排放特性具有重要的意义。     

便携式FTIR的机动车尾气检测方法

随着汽车排放标准的提高,相关VOC标准从总烃检测变为非甲烷碳氢化合物(NMHC)检测;随着含氧燃料的增加,增加了非甲烷有机气体(NMOG)测量。针对国内汽车尾气分析仪分析组分单一、精度有限、VOCs检测过程复杂等问题,提出了基于便携式FTIR的机动车尾气检测方法,基于立体角镜优化FTIR光学系统结构,提高动镜扫描速度,设计便携式且满足抗振动需求的快速FTIR光谱仪。FTIR红外光源输出波段范围为2～20 μm,分辨率为0.5 cm-1,扫描速度1 Hz,气体池光程为10 m,采用斯特林探测器,其光谱响应范围为600～6 000 cm-1。选择CH₄,C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,C₃H₆,n-C₅H₁₂,i-C₅H₁₂,C₇H₈,HCHO,C₂H₅OH,CH₃CHO这些典型HC化合物作为VOC气体检测的替代物。通过标准谱确定尾气成分的波段为900～1 100和2 700～3 100 cm-1,涵盖所有待测气体吸收波段。基于AVL台架测试,开展NEDC和WLTC工况实验测试,测试车辆为丰田威驰,测试油品为92号国五。便携式FTIR采用抽取方式进行尾气测量,原始的废气样本来自安装在排气管延长部分的多孔探头,前端安装样气取样装置,主要包括颗粒物过滤和除水汽装置,以防止污染FTIR光学系统。实验表明FTIR可以有效快速测量汽车尾气中CO,CH₄,NO和主要HC化合物,在FTIR检测限0.5 μmol·mol-1下会引入噪声信号,浓度可信度降低。通过分析可以看出输出气体平均浓度降级排列依次是：CO,C₂H₄,CH₄,NO,i-C₅H₁₂,C₂H₆,C₇H₈,n-C₅H₁₂,C₂H₅OH,CH₃CHO。从3个循环的NEDC工况可以看出,每种气体排放呈现一致的规律性变化。针对CO进行了SEMTECH-DS与FTIR测量数据的时间序列比较,结果呈现了较好的规律一致性,但是由于FTIR和SEMTECH-DS测量技术和取样稀释系统不同导致二者浓度差异较大。与传统尾气检测技术相比,便携式FTIR测量系统对瞬态事件有良好的响应,可以在线进行多组分浓度实时测量获取机动车的瞬时排放数据,在满足新规测试要求下,也可以为后期的机动车在实际道路上的排放特征分析和模拟提供可靠的数据支持。     

大气HOx自由基湍流标定系统研究

HO_x(OH,HO₂)自由基是大气中重要的氧化剂, 准确测量大气HO_x自由基的浓度对研究大气光化学反应机理有着重要作用。气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)已广泛应用于HO_x自由基的外场观测, 准确标定是FAGE系统准确测量大气HO_x自由基的重要前提。介绍了一种可以产生准确OH和HO₂自由基浓度的便携式湍流标定系统。该系统是基于低压汞灯产生的185 nm线辐射处于湍流状态的H₂O和O₂产生一定浓度的HO_x自由基。该系统中产生的自由基浓度分布均匀, 适用于多种平台的系统标定。为了准确计算出湍流标定装置中产生HO_x自由基的浓度, 分别开展了氧气和水汽吸收截面的测量。利用高精度的腔衰荡光谱(CRDS)系统测量臭氧浓度, 并用冷镜式露点仪对温湿度计测量水汽的浓度进行修正, 提高标定系统HO_x自由基浓度计算的准确度。为了便携化湍流标定系统的外场应用, 快速获取标定系统中产生的HO_x自由基的浓度, 测量了用于探测汞灯光强的光电倍增管的灵敏度因子, 实现用汞灯光强代替标定系统中产生的臭氧浓度。考虑到HO_x自由基的活性比较高, 在湍流标定系统传输的过程中会有一定的壁碰撞损失, 通过改变汞灯和标定装置出气口之间的距离对HO_x自由基在标定系统中的壁碰撞损失进行定量测量。将搭建好的湍流标定系统应用于基于气体扩张激光诱导荧光技术HO_x自由基探测系统(FAGE-HO_x)的准确标定测试, 根据OH自由基在标定系统中的壁碰撞损失对FAGE系统中探测的OH自由基荧光数进行修正, 实验结果表明修正后的OH自由基荧光数和OH自由基浓度之间有着良好的相关性, 这说明HO_x自由基湍流标定系统具有很好的准确性, 并且体积小方便携带, 适用于外场复杂环境条件下的系统标定。     

基于紫外吸收的烟气中NO和NO2成分浓度的同时测量

利用高分辨率光栅单色仪测量到的不同浓度的NO和NO2混合气体综合紫外吸收光学厚度,将光学厚度中的快变离散吸收与NO浓度相关,将慢变连续吸收与NO2浓度相关,同时反演NO和NO2的摩尔浓度。研究结果表明:(1)当气体总压接近一个大气压时,NO2反映出很强的转换为N2O4的倾向,转化率R最大值约为22.5%,远大于低气压下的R值,导致NO2吸收截面主要取决于N2O4的吸收特性,表现为慢变的连续吸收特征;(2)离散吸收截面随NO分压增大产生谱线增宽现象,吸收截面在增宽区域的积分值和NO浓度的线性相关性优于吸收截面峰值。测量和反演结果表明:当NO2分压在17～100Pa范围变化时,NO2摩尔浓度反演的平均相对误差为11.7%。当NO分压在63.8～181.62Pa范围变化时,基于积分法的NO浓度反演的最大相对误差为16.9%,平均相对误差为9.6%,而基于峰值法的NO浓度反演的最大相对误差为38.2%,平均相对误差为14.4%。因此,积分法反演较峰值反演具有更好的线性度和更高的精确度。利用上述测量技术,采用相对简单的测试装备,实现了NO和NO2多种成分浓度的同时测量。     

基于紫外吸收光谱技术的混合气体SO2和H2S浓度的实时监测

采用紫外波段吸收光谱检测技术,实现了SO₂和H₂S混合气体各组分浓度的实时监测。在实验中选用氘灯为测试光源,MAYA2000Pro光谱仪用于采集数据。基于光谱的峰谷特性,选择吸收光谱上波长非常接近的两个来推导SO₂气体的浓度公式,该方法可以忽略其他气体散射和吸收的影响。H₂S气体的吸收光谱可以通过减去混合气体中相应的SO₂气体吸收光谱获得。在常温常压下,H₂S气体的浓度可以从H₂S气体的吸收光谱的吸收峰获得。混合气体的测量精度约为1×10^-6(1 ppm)。基于上述方法,实现了混合气体SO₂和H₂S浓度的实时监测。     

基于化学发光法的高纯气体中ppb量级NOx浓度测量

高纯气体在半导体器件制作及燃料电池等行业应用广泛,但其杂质气体直接对加工精度及效果产生显著影响,因此对关键痕量杂质气体进行浓度诊断尤为必要.本文基于化学发光光谱理论和氮氧化物催化转化机理,设计了一套痕量NO/NO_x同步高精度测量系统,通过标定实验可知,该测量系统具有高线性度(R~2=0.99967)、高灵敏度、低检测下限(约25 ppt, 1 ppt=10^–12)、易操作性等优势;同时,综合考虑不同背景气体对荧光、磷光的淬灭效应,建立不同高纯气体中NOx测量方法,并利用该探测系统对实验室常用4种高纯气体(Ar, O₂, CO₂,N₂)中ppb量级的氮氧化物进行测量,结果表示CO₂中的NO含量最高,约为9 ppb (1 ppb=10^–9),其他高纯气体中的NO含量较低,仅有0—4 ppb, 4种高纯气体的NO₂含量均较低(<6 ppb);最后结合气体制备及提纯方式对高纯气体中杂质NO_x含...     

TDLAS测量CO2的温度影响修正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量CO₂浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起气体吸收谱线的线强和线型发生变化,最终导致浓度测量存在较大误差。为了克服温度变化对浓度测量的影响,选用中心波长在1 580 nm的DFB激光器,基于直接吸收法,模拟电厂尾部烟道内的高浓度二氧化碳气体环境,研究了在常温(298 K)和变温(298~338 K、间隔10 K)不同温度工况下CO₂浓度的测量。结果显示,常温浓度测量的最大相对误差为-5.26%,最小相对误差为1.25%,相对误差均方值为3.39%,验证了TDLAS测量系统在常温下有着良好的测量精度和稳定性,但其在变温测量时浓度测量结果误差较大,其最大相对误差已经超过25%。为了修正温度变化对浓度测量结果的影响,适应工业测量的需要,在变温测量基础上利用最小二乘法拟合出测量系统在不同温度下的浓度与气体吸收的修正关系式。经过修正后,CO₂浓度测量的相对误差降到5%以下,相对误差均方值降到3.5%以下。修正结果表明,所提出的修正方法可以有效抑制温度变化对浓度测量结果的影响,显著提高了测量系统在变温环境下的测量精度和稳定性,为TDLAS系统测量CO₂浓度的现场应用提供了理论支持和技术保障。     

基于离轴积分腔输出光谱对泰州大气NH3浓度观测与分析

氨(NH₃)是大气中活性氮最主要的还原形式, 是形成二次无机铵盐的重要气态前体物。在中国极度污染的条件下, 这些铵盐可占PM_2.5质量的40%～60%。NH₃污染不仅影响全球的光辐射强度, 而且会加剧大气光化学污染。目前, 城市地区氨气来源仍存在一定争议。为研究泰州地区NH₃污染情况, 并深入了解NH₃的来源。2018年6月6日至15日, 基于离轴积分腔输出光谱技术, 开展了夏季泰州地区大气NH₃浓度的连续观测。其他污染物浓度(如NH₃,NO_x,CO,NH+₄)同步进行测量。观测点位距离交通枢纽300 m, 观测期间NH₃的平均浓度为25.1±4.5 μg·m-3, 相比国内外其他城市, 该地区NH₃污染处于较高水平。白天与夜间NH₃浓度均值无明显差异, 但总体呈现白天降低夜晚升高的趋势。夜间温差大, 大气边界层较为稳定, 是污染物得以累积的原因之一; 晨间NH₃浓度急剧升高, 主要考虑为夜间沉积在水汽中的NH_x(气态NH₃与颗粒态NH+₄)的蒸发所带来。随着光照进一步增强, 环境水汽中NH_x的蒸发逐渐结束, 光化学反应过程逐渐占据主导, NH₃浓度上涨速度缓慢, 逐渐趋于平衡, 并在之后出现迅速下降。在湿度较大的夜间, NH_x的沉积过程更加明显。结合观测期间的气象参数以及与常规污染物的相关性, 讨论了泰州地区的污染物变化趋势及污染水平。结果表明, 大部分日期交通排放对泰州地区NH₃浓度影响较小, 仅6月7日早高峰期NH₃与NO_x,CO相关性较好, R2分别为0.740与0.911, 推测当日交通排放影响较大, 交通源是NH₃的重要局地源。进一步进行了后向轨迹分析, 比较了观测期间不同气团所导致的污染物浓度变化。结合观测结果分析可知, 观测点西北方向工业园区污染排放可能是导致6月10日夜间污染事件的重要原因。     

变压器油中多组分气体高精度在线检测研究

针对多组分气体测量精度低、交叉影响等问题,建立了一种高精度多气体网络式在线检测系统。系统中采用窄线宽激光器作为光源,设计了新型长光程气室,通过单一高频三角信号调制激光光谱,利用谐波检测技术和光学时分、空分复用技术相结合,实现了三种气体(CO,CH₄,C₂H₂)的同时多点高精度在线测量。实验结果表明,多气体浓度测量最大相对误差小于4%,每种气体响应时间均小于15 s。该系统多气体检测精度高、响应时间快,非常适合用于变压器绝缘油中多组分气体实时在线检测。     

TDLAS气体检测系统仿真与影响因素分析

船舶运输作为大宗货物的重要流通手段,为我国经济社会发展做出了巨大贡献,但与此同时船用柴油机带来了严重的污染排放问题。在全球排放限制日益严峻的背景下,实现对其排放参数的实时监测,对环境保护、节能减排、优化柴油机控制策略与燃烧性能等都具有重要意义。近年来可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术因其精度高、响应快等优点逐渐受到青睐,该技术的广泛应用对其的研究提出了更高要求,因此利用数学软件对其进行仿真模拟,对测试系统的开发、参数调整都具有一定价值。结合目前的船舶排放检测问题,以其中最具代表性的污染物NO为目标气体,利用软件制作了气体浓度测量仿真模型。检测系统仿真模型主要由光源调制、线型函数拟合、模拟气体吸收、线强函数S(T)拟合、锁相放大器等各部分组成。采用波长调制的方法对浓度测量过程进行仿真,将高频正弦波和低频锯齿波相叠加用以调谐激光,激光经过气室进行模拟吸收后,信号经过锁相放大器调解得到各阶谐波信号。将二次谐波比一次谐波的峰值点作为信号,采用最小二乘法进行浓度-信号幅值曲线拟合并以此进行浓度反演和误差计算,反演误差在2.5％以内。分析了温度、压力等环境因素对信号幅值的影响并绘制了谐波图线,通过引入参考气室来消除环境波动对结果造成的影响,在环境变动时不需要重新拟合浓度-峰值曲线,可直接得到结果。尝试了不同的正弦波频率和调制系数等参数,分析了调制参数对信号幅值的影响,选取了较为合适的参数范围。为柴油机在线排放测试系统的构建和参数选择提供了一定参考。     

Soot and NO emissions control in a natural gas/diesel fuelled RCCI engine by φ-T map analysis

Soot and NO emissions are considered as major pollutants to the atmosphere from compression ignition engines. Researchers have been dedicated to the reduction of soot and NO emissions. Thus, an advance combustion regime, i.e. reactivity controlled compression ignition (RCCI), was proposed to mitigate the formation of these emissions. In this study, the dynamic ?-T (equivalence ratio vs. temperature) map analysis was applied to visualise the combustion processes associated with the in-cylinder temperature and equivalence ratio in an RCCI engine. Therefore, the soot and NO emissions can be efficiently reduced by controlling the combustion process out of the emissions islands on the ?-T map. This analysis method employs KIVA4-CHEMKIN and SENKIN code to construct ?-T maps under various conditions. To find out the significant parameters of controlling combustion process and emissions formation, four parameters were taken into consideration in a natural gas (NG) and diesel fuelled RCCI engine: NG percentage, the first start of injection (SOI) timing, split fraction of diesel and exhaust gas recirculation (EGR) rate. Each parameter was varied at three levels. Finally, the ?-T maps and final soot and NO emissions were compared among varied conditions for each parameter. It is found that the increased NG percentage can significantly reduce soot because of the absence of C-C bond in NG and the reduced diesel fuel impingement on the surface of the piston or cylinder wall. Increasing EGR can decrease the peak combustion temperature due to the dilution effect and thermal effect, consequently maintaining RCCI at low temperature combustion region. This study also indicates that dynamic ?-T map analysis is efficient at manipulating the combustion process to mitigate the soot and NO emissions formation.     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。     

基于DMCC发动机台架的甲醇-SCR催化还原NO_x的研究

为了验证合成气台架上组合式催化剂((Co-Mo)/Al2O3)优异的选择催化甲醇还原NO的性能,试验在一台由增压中冷,废气再循环的电控单体泵柴油机改造的DMCC发动机上实施。结果表明:提高甲醇喷射量和EGR率,推迟柴油喷射时刻均会改善甲醇-SCR的催化效率。甲醇最优喷射量受到HC减活化作用和HC完全氧化反应的控制。各工况下甲醇-SCR对PM排放的影响较小。DMCC发动机耦合甲醇-SCR系统可以实现NOx的超低排放。A25、A75和B75工况点下的NOx体积分数的最低值分别为64×10^-6、66×10^-6和47×10^-6。     

Pulsed cavity ring-down spectroscopy of NO and NO2 in the exhaust of a diesel engine

The application of pulsed cavity ring-down spectroscopy has been demonstrated for the in situ quantitative determination of NO and NO₂ in the exhaust of a diesel engine. NO absorption has been monitored at the transition from the Χ²Π ground state to the A²Σ⁺ state at 226 nm. For NO₂, absorption bands in the spectral region from 438 nm to 450 nm were used. At the selected engine conditions, concentrations of 212±22 ppm and 29±4 ppm have been measured for NO and NO₂, respectively, in good agreement with separate chemical exhaust gas analysis. The method is sensitive enough to meet the European Euro V standard directive on NO_x emissions. This communication discusses the relatively simple setup needed for this type of measurement, the problems encountered, as well as the prospects for single-stroke, simultaneous measurements of both NO and NO₂ at the sub-ppm level. Received: 30 November 2001 / Revised version: 18 February 2002 / Published online: 14 March 2002     

利用可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放温度测试研究

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究,计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术原理为基础,利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块,模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示,在模拟柴油机排放环境下,待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验,在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统,利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源,开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究,测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知,本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小,因此,其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。     

Effects of NOx addition on autoignition and detonation development in DME/air under engine-relevant conditions

Exhaust gas recirculation (EGR) technology can be used in internal combustion engines to reduce NOx emission and improve fuel economy. However, it also affects the end-gas autoignition and engine knock since NOx in EGR can promote ignition. In this study, effects of NOx addition on autoignition and detonation development in dimethyl ether (DME)/air mixture under engine-relevant conditions are investigated. Numerical simulation considering both low-temperature and high-temperature chemistry is conducted. First the kinetic effects of NOx addition on the negative temperature coefficient (NTC) regime are assessed and interpreted. It is found that NOx addition greatly promotes both low-temperature and high-temperature ignition stages mainly through increasing OH production. Then the autoignitive reaction front propagation induced by either local NO accumulation or a cold spot within NTC regime with different amounts of NO addition is investigated. For the first time, supersonic autoignition modes including detonation induced by local NO accumulations are identified. This indicates that local accumulation of NOx in end gas might induce super-knock in engines with EGR. A new parameter quantifying the ratio of sound speed to average reaction front propagation speed is introduced to identify the regimes for different autoignition modes. Compared to the traditional counterpart parameter used in previous studies, this new parameter is more suitable since it yields a detonation development regime in a C-shaped curve which is almost unaffected by the initial conditions. The results in this study may provide fundamental insights into knocking mechanism in engines using EGR technology.     

差分吸收光谱法同时测量SO_2,NO_2及颗粒物浓度的模拟

雾霾天气已经影响到了人们的日常生活,对雾霾成分进行测量非常重要,雾霾的主要构成成分为SO_2和NO_2及颗粒物。目前对气体及颗粒物浓度进行同时测量的研究还很少,用差分吸收光谱法(DOAS)对同时测量气体及颗粒污染物浓度进行了探索性研究。通过对多组不同配比的SO_2,NO_2及颗粒物组成成分的吸收光谱进行了模拟,由DOAS方法反演了各组分的浓度。模拟单一组分时,气体浓度从100变化至1 000ppm,SO_2浓度反演误差不大于0.17%,NO_2误差不大于0.64%,颗粒尺寸从100变化至500nm,浓度反演误差不大于2.08%。模拟气体多组分时,SO_2浓度与NO_2浓度比在1∶10到5∶1的范围内时,误差均较小,SO_2误差不超过8%,NO_2误差不超过5%,然SO_2与NO_2浓度之比大于10,NO_2的反演误差高于10%。模拟同时测量SO_2,NO_2及颗粒物浓度时,气体浓度的反演误差均在10%以内,而颗粒物浓度的反演误差对系统的信噪比依赖较大,当信噪比在40dB以上时,误差在10%以内,而信噪比低于30dB时,误差高于20%。通过上述研究结果表明,差分吸收光谱法能很好地同时测量多种气体及颗粒物浓度,用来测量分析雾霾成分。然测量环境气体吸收差异过大时,强吸收气体对弱吸收气体影响很大,信噪比较低时,颗粒浓度反演的误差也大为增加,需要更好的滤波及去噪方法。     

Analysis of combustion chamber insulation effects on the performance and exhaust emissions of a DI diesel engine using a multi-zone model

A comprehensive two-dimensional multi-zone model of a diesel engine cycle is presented in this study, in order to examine the influence of insulating the combustion chamber on the performance and exhaust pollutants emissions of a naturally-aspirated, direct injection (DI), four-stroke, water-cooled diesel engine. The heat insulation is taken into account by the corresponding rise of wall temperature, since this is the final result of insulation useful for the study. It is found that there is no remarkable improvement of engine efficiency, since the decrease of volumetric efficiency has a greater influence on it than the decrease of heat loss to the coolant, which is converted mainly to exhaust gas enthalpy (significant rise of the exhaust gas temperature). As far as the concentration of exhaust pollutant emissions is concerned, it is found that the rising heat insulation leads to a significant increase of the exhaust nitric oxide (NO) and to a moderate increase of the exhaust soot concentration. Plots of temperature, equivalence ratio, NO and soot distributions at various instants of time inside the combustion chamber, emanating from the application of the multi-zone model, aid the correct interpretation of the insulation effects gaining insight into the underlying mechanisms involved.