TSDI汽油机冷起动第一循环燃烧和排放的研究



TSDI汽油机冷起动第一循环燃烧和排放的研究

对于各种火花点火发动机（包括端口燃料喷射（PFI）或直喷式火花点火（DISI）发动机），第一循环的燃烧特性非常重要。冷起动会增加火灾事故，同时增加HC排放。为了解决冷起动的可靠性问题，提出了准确化学计量的空/燃比和多元化的起动策略。另外，对第一个周期的燃烧参数（点火正时、喷射压力、总空燃比）以及冷起动期间的气缸内压力、热释放速率和排放量（包括HC和NOx）、双级直喷发动机（TSDI）的冷起动效果进行了试验研究。在试验中，使用FID500 HC检测器和快速响应CLD500的NOx检测器，对发动机输出HC和NO的排放进行了预测，结果表明这个过程存在一个适当的点火正时。提高喷射压力和二次喷射的燃料喷射量，有利于提高第一循环点火性能。此外，将空燃比从11.4增加到26.7，HC排放先降低后升高，但NO排放量下降。该研究提供了冷起动第一循环时，对燃烧和排放特性进行了详细研究。

由于起始循环的催化剂没有合适工作温度而不能有效地氧化HC，因此在冷起动期间废气中的HC排放量也很高。尤其是在第一个燃烧周期，从联邦测试程序（FTP）中发现，冷起动时总排放量比较大。对于满足超低排放标准的现代车辆，在FTP中，第一个20s内的HC排放占总排放尾气的80%～90%。另外，在第一个周期燃烧失败可导致大量的未燃HC排放，影响下一周期燃烧的循环稳定性。因此，冷起动燃烧和SI（火花点火）发动机排放的控制已成为近些年的热点问题。

另外，由于矿物燃料急剧减少，因此一些汽油机开始使用替代燃料。PFI发动机使用代用燃料时，对冷起动燃烧和初始周期的排放特性进行了研究。能源和环境的危机使得人们对SI发动机燃油经济性和排放的要求越来越高。为了解决这些问题，开发了将燃料喷射到气缸中的新技术。GDI发动机（汽油直喷式发动机）将燃料喷射到气缸有很多优点，提高了容积效率，同时抑制了爆震，提高了压缩比等，在冷起动过程中燃烧和排放的控制满足超低重要排放标准。为了改善冷起动燃烧和降低排放，对GDI发动机混合气的形成和排放进行了研究。

刊名：Fuel（英）

刊期：2013年第103卷

作者：Q. Fan et al

编译：李雪