火花点火直喷汽油机颗粒排放物的研究



火花点火直喷汽油机颗粒排放物的研究

研究了火花点火直喷汽油机独立颗粒物的排放。在4种工况下，先以汽油为燃料运行发动机，然后切换到氢或甲烷燃料进行操作，比较它们所产生的颗粒物排放和颗粒大小。通过用氮气稀释空气，追踪发动机运行的压力和热释放，了解发动机以氢和汽油作为燃料的不同燃烧特性。甲烷燃料产生的微粒排放量比汽油低几个数量级，氢燃料不会导致碳烟的生成是因为其分子中缺乏碳原子。因此，以氢气为燃料产生的多余颗粒物来自于非燃料相关源，如润滑油、金属磨损或进气。采用甲烷和氢气为燃料，只有非常少量的大于30nm的颗粒可以检测到。氢和汽油的运行状况对微粒排放的影响不大，以氢为燃料时检测到颗粒在3～30nm范围之间，无颗粒结块的迹象。参考燃料与氢燃料的比较表明，发动机在低负荷运行下，排放颗粒小于10nm；当发动机使用甲烷和汽油燃料时也会发现，在低负荷运行条件下排放颗粒物小于10nm。这些颗粒的产生不是来自于进气，因为通过测量这些粒子的负荷比尾气多几个数量级，因此初步结论是，小于10nm的颗粒不是来源于燃料的燃烧。然而，在较高的负荷下，以汽油和氢气为燃料产生的颗粒物大小差异明显。因此，似乎燃料颗粒物排放存在于独立基线，实际上燃料的燃烧本身就是发动机高负荷下颗粒物产生的主要来源。

Maier, A. et al. SAE 2015-01-1081.

编译：郭永奇