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缸內(nèi)直噴汽油機(jī)排放的新特征

20世紀(jì)末期，配備缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的輕型載貨車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但直到近些年才得到快速發(fā)展。對(duì)制造商來說，采用渦輪增壓缸內(nèi)直噴汽油機(jī)取代正在應(yīng)用的大排量汽油機(jī)是滿足日益嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的一項(xiàng)有效措施。該汽油機(jī)在高負(fù)荷條件下具有較高的容積效率，使其具有較好的性能優(yōu)勢(shì)。但是，與進(jìn)氣口噴射相比，缸內(nèi)直噴將產(chǎn)生較高的顆粒物排放，排放水平甚至超過配備柴油微粒過濾器的柴油機(jī)，這在很大程度上限制了缸內(nèi)直噴技術(shù)的應(yīng)用，而采用乙醇等生物燃料可以很好地解決該問題。為此，本文將通過試驗(yàn)對(duì)缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的排放進(jìn)行研究，分析采用不同混合燃料對(duì)汽油機(jī)排放的影響。

試驗(yàn)采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為美國(guó)通用公司生產(chǎn)的2.0L 4缸汽油機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)為缸內(nèi)直噴火花塞式點(diǎn)火汽油機(jī)，并采用渦輪增壓系統(tǒng)，其上配備2個(gè)獨(dú)立的凸輪驅(qū)動(dòng)氣門。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在2600r/min，缸內(nèi)平均有效壓力維持在0.8MPa，燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力設(shè)定為8.5MPa，噴射開始時(shí)間為曲軸轉(zhuǎn)角在323°～329°時(shí)。試驗(yàn)采用3種不同的燃料，分別為抗爆指數(shù)87的汽油（E0）、抗爆指數(shù)87的汽油與30%乙醇混合形成的混合燃料（E30）、抗爆指數(shù)87的汽油與48%的異丁醇混合形成的混合燃料（iBu48）。對(duì)汽油機(jī)燃燒產(chǎn)生的顆粒物尺寸和質(zhì)量、有機(jī)碳和無機(jī)碳、HC形態(tài)、醛類化合物和酮類化合物含量進(jìn)行分析。其中，顆粒物排放采用奧地利AVL公司的Microsoot傳感器測(cè)量。對(duì)排放的顆粒物質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在一個(gè)環(huán)境可控的試驗(yàn)室中采用一個(gè)直徑為70mm的過濾器，其上覆蓋20×25cm的聚四氟乙烯膜濾紙。通過該過濾器前后的質(zhì)量變化，確定顆粒物質(zhì)量，質(zhì)量測(cè)量的靈敏度為1μg。試驗(yàn)結(jié)果顯示：E0產(chǎn)生的顆粒物排放最多，其次是iBu48，顆粒物排放最好的為E30，3種燃料相應(yīng)顆粒物直徑分別為39.6、49.8、51.2nm。

John M.Storey et al.SAE 2014-01-1606.

編譯：王祥