GDI汽油機顆粒物排放與燃燒特性的關(guān)系

汽油缸內(nèi)直噴（GDI）汽油機技術(shù)是實現(xiàn)超細(xì)顆粒物排放的主要技術(shù)。深入理解碳煙的形成對新技術(shù)的開發(fā)和利用起關(guān)鍵作用。在部分負(fù)荷下使用95號汽油在現(xiàn)代歐6缸壁導(dǎo)向汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動機上對發(fā)動機碳煙排放進行試驗測量。試驗時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速范圍為1600～3700r/min，扭矩范圍為30～120Nm，平均制動有效壓力為0.236～0.944MPa。試驗是在穩(wěn)態(tài)、溫和的條件下進行的。發(fā)動機在化學(xué)計量混合燃燒模式和均勻混合燃燒模式下工作，其中，發(fā)動機進氣沖程具有較早燃油噴射。研究了發(fā)動機碳煙排放與燃燒特性的關(guān)系。研究結(jié)果如下。

（1）發(fā)動機負(fù)荷的平均有效制動壓力超過0.3MPa時，由于燃燒初期氣態(tài)混合物的不充分混合，快速燃燒持續(xù)時間和總的碳煙粒子數(shù)濃度具有線性相關(guān)性。加快快速燃燒會產(chǎn)生更高的粒子數(shù)濃度。平均來說，快速燃燒相位縮短4°，排放的碳煙粒子數(shù)濃度從1.0× 106/cm3增加到6.0×106/cm3。燃燒前，未燃燒氣體的溫度越高，碳煙的形成速率越大。

（2）在較高的部分負(fù)荷范圍內(nèi)，燃燒特性和碳煙粒子數(shù)濃度之間沒有聯(lián)系。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過3000r/min，負(fù)荷平均有效制動壓力超過0.7MPa時，可確保高速和高負(fù)荷下燃油更好地混合，提前噴射會使燃油噴霧與活塞碰撞導(dǎo)致缸壁濕潤，引起池火而形成更多的碳煙。

（3）高負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動機產(chǎn)生碳煙粒子的幾何平均直徑為23～60nm，總碳煙粒子數(shù)濃度為1.0×106/cm3～1.0×107/cm3；中等負(fù)荷、中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動機產(chǎn)生碳煙粒子以高成核速率增加發(fā)動機排出碳煙的量；較高部分負(fù)荷范圍內(nèi)產(chǎn)生的碳煙粒子數(shù)最多，超過了1.0×107/cm3，其中，產(chǎn)生的碳煙粒子尺寸較小，為23～40nm。

因此，除了改進燃燒系統(tǒng)設(shè)計，有必要通過改進燃燒持續(xù)時間減少碳煙排放量。

刊名：AppliedEnergy（英）

刊期：2014年第124期

作者：F.Bonatestaetal

編譯：趙喚