稀薄燃燒工況對(duì)汽油缸內(nèi)直噴汽油機(jī)顆粒物排放的影響

汽油缸內(nèi)直噴（GDI）汽油機(jī)會(huì)產(chǎn)生顆粒物（PM）排放的問(wèn)題，在稀薄燃燒工況其會(huì)排放出比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更為細(xì)小的顆粒，無(wú)法滿足歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)一款自然吸氣的GDI汽油機(jī)稀薄燃燒工況進(jìn)行了研究，評(píng)價(jià)其在不同的燃燒策略和不同的過(guò)量空氣系數(shù)下PM濃度以及尺寸。通過(guò)采用不同的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制策略試驗(yàn)分析了PM的形成及其大小尺寸的分布。

試驗(yàn)選用一款排量為3L的6缸自然吸氣GDI汽油機(jī)，在其頭部安裝壓力噴油器，以改變?nèi)加偷膰婌F形狀以及噴射率，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷由渦流測(cè)功機(jī)控制，燃油噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、燃油噴射量均由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min，且制動(dòng)平均有效壓力分別為0.2和0.4MPa，對(duì)比不同負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)PM的排放情況。過(guò)量空氣系數(shù)取決于負(fù)荷而非發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)節(jié)氣門調(diào)節(jié)，其值為從當(dāng)量值直到稀薄燃燒的極限值，并對(duì)所得的值進(jìn)行分析。為了在較為稀薄的混合氣情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，采用了延遲噴射策略。

試驗(yàn)結(jié)果表明：①PM濃度隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加而降低，但導(dǎo)致碳煙氧化速率增快；②在GDI汽油機(jī)中，核模態(tài)PM產(chǎn)生于碳?xì)浠衔锶紵?，其尺寸更?。虎墼谶^(guò)量空氣系數(shù)為1.5左右時(shí)，PM濃度在預(yù)混火焰和分層混合氣火焰之間的過(guò)渡區(qū)域大大增加；④過(guò)量空氣系數(shù)高于2.0時(shí)，會(huì)導(dǎo)致PM濃度和顆粒數(shù)的再次增加。

刊名：Energy（英）

刊期：2016年第115期

作者：CheolwoongPark etal

編譯：張照普