小排量直喷汽油机不同喷射策略的研究



小排量直喷汽油机不同喷射策略的研究

研究比较使用不同的燃料和喷射策略时，对发动机性能以及气体和微粒排放量的影响。发动机使用进气口燃油喷射（PFI）、直接喷射（DI）和双燃料喷射（DF）模式。对于双燃料喷射模式，分别有乙醇直喷-汽油进气喷射（EDF）和汽油直喷-乙醇进气口喷射两种喷射策略，用于研究不同喷射策略对燃料的影响。试验基于一台小排量单缸直喷汽油机，试验分别在发动机转速为3000、4000、5000r/min的满负荷工况下运行，这代表了通常的市区行驶工况。通过气体分析仪和烟度计测量废气中的气体和微粒物含量。通过发动机尾气微粒筛选器（EEPS），建立5.6～560nm范围的微粒物尺寸分布函数。气体和微粒物的测量分别在三元催化剂（TWC）的前面和后面进行。

数据分析显示，EDF、汽油直喷-汽油进气门喷射（GDF）和汽油进气门喷射（GFEI）的热释放速率相近。不过，EDF模式的缸内平均有效压力明显比GDF模式要高。而乙醇直喷和汽油直喷模式则相反，会有更长的燃烧时间和更低的缸内压力。这是由于EDF和EDI模式中乙醇的化学计量值较低，需要大量的燃料燃烧来补偿。与此同时，发动机转速增加时燃料消耗明显降低，显示出更高的燃烧效率。EDF模式中CO2排放较低，是因为碳原子含量较低和燃烧效率较高。此外，氧含量较大的乙醇还有助于降低CO和HC的排放。乙醇燃烧的冷却效应也会降低NOx的排放。乙醇燃料能明显减少微粒物的排放，除了在发动机转速为3000r/min工况外（此时温度较低不利于乙醇蒸发），EDF模式中进气门喷射的汽油燃烧会促进乙醇的蒸发。

Silvana Di Iorio et al.SAE 2015-01-0848.

编译：陈鹏飞