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基于壁流式過濾器的直噴式汽油機(jī)

汽油直噴技術(shù)相比多點(diǎn)噴射技術(shù)能夠提高汽油機(jī)的熱效率，并可降低CO2排放量，提高駕駛性能。為滿足歐5排放標(biāo)準(zhǔn)，歐洲汽車生產(chǎn)商多將發(fā)動(dòng)機(jī)小型化使其符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而應(yīng)用該技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)汽油直噴技術(shù)與渦輪增壓技術(shù)有效結(jié)合。與多點(diǎn)噴射技術(shù)相比汽油直噴技術(shù)會(huì)增加排放物中顆粒物含量。歐6標(biāo)準(zhǔn)對采用汽油直噴技術(shù)的車輛排放物中可吸入顆粒物具有相關(guān)規(guī)定，提出一種新型利用過濾壁面吸附微粒的過濾器，以解決可吸入顆粒物增加的問題。

對微粒過濾器的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代以后，由美國環(huán)保署提出并應(yīng)用在柴油機(jī)上。隨后，陶瓷壁流式過濾器的出現(xiàn)將該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推廣。現(xiàn)今，陶瓷壁流式過濾器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種重型、輕型車輛以及非道路移動(dòng)機(jī)械。目前，應(yīng)用最廣泛的過濾材料包括堇青石、碳化硅及鈦酸鋁。相比柴油機(jī)，汽油機(jī)的排氣溫度較高，并處于一種冷熱交替的動(dòng)態(tài)變化過程，因而將微粒過濾器應(yīng)用于汽油機(jī)需要考慮其耐熱沖擊能力。由于堇青石具有較低的熱膨脹系數(shù)且相比碳化硅有較好的耐熱沖擊性能，而鈦酸鋁在高溫下有可能被分解，因而將堇青石作為過濾材料。對壁

流式微粒過濾器進(jìn)行仿真與臺架測試，結(jié)果如下。

（1）汽油微粒過濾器能夠有效減少顆粒物排放。

（2）理論分析顯示，冷態(tài)下使用型號為5mm、220目且吸附材料含量42%的汽油微粒過濾器，會(huì)使過濾器壓降減小14%。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)臺架測試驗(yàn)證了滿負(fù)荷條件下壓降的減小。

（4）密閉環(huán)境下，型號為5mm、220目且吸附材料含量42%的汽油微粒過濾器可以達(dá)到各規(guī)定要求。

（5）使用1120℃的氣體對型號為5mm、220目且吸附材料含量42%的汽油微粒過濾器進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，過濾器表面未出現(xiàn)裂紋。

（6）與串行排氣系統(tǒng)相比，汽油微粒過濾器未對車輛的最大功率產(chǎn)生顯著的影響。

（7）對裝有汽油微粒過濾器的車輛進(jìn)行聲學(xué)測量表明，過濾器的使用可以抑制噪聲。

（8）過濾材料的孔隙率影響汽油微粒過濾器的孔容積，并且孔的形狀也會(huì)對過濾器性能產(chǎn)生影響。

Yoshitaka Ito et al. SAE 2013-01-0836.

編譯：王祥