以汽油和E10燃油为燃料的压燃式直喷汽油机燃烧排放研究



以汽油和E10燃油为燃料的压燃式直喷汽油机燃烧排放研究

化工轻油又称为石脑油，与汽油相比，化工轻油具有较高的热值和能量密度。由于化工轻油与常规的火花点火汽油机以及压缩点火柴油机不兼容，使其无法直接使用。近些年，汽油直喷压缩点火发动机的出现使得应用化工轻油成为可能。汽油直喷压缩点火发动机可以发挥压缩点火发动机的热力学优势，且具有非常低的NOx和颗粒物排放，结合化工轻油的使用将获得较高的燃油效率。本文通过试验，对以汽油和E10燃油（混合10%化工轻油）为燃料的直喷压燃式汽油机在不同负荷条件下燃烧和排放进行研究。

试验采用一个单缸直喷压燃式汽油机，该汽油机的气缸盖、驱动凸轮、配气机构和活塞与多缸直喷压燃式汽油机完全相同。气缸盖为铝质气缸盖，承受的峰值压力为20MPa。喷油器安装在气缸体的中心位置，与气缸体轴线没有任何偏移和倾斜。气缸盖不安装火花塞，但安装一个缸内压力传感器。在进、排气调压室之间设置一个废气再循环（EGR）阀和一个冷却器，保证了需要再次循环的废气在进入发动机前能够很好的预混合。试验采用一个FC-500空气流量系统控制和测量空气流量；德国皮尔博格PLU103b燃油表测量燃油流量；奥地利AVL Sesam FTIR排放分析系统测量尾气中NOx、CO2含量；日本掘场火焰离子化快速检测仪测量排放中总HC含量；奥地利AVL 415S烟度计测量排放中颗粒物含量；美国TSI 3090发动机排放粒度仪测量颗粒物尺寸分布。试验结果显示：①在低负荷条件下，采用E10燃油能有效改善燃烧，提高燃油效率且HC和CO排放出现降低；②在中负荷条件下，尽管燃油的反应活性增加，但HC和CO排放出现增加；③在高负荷条件下，与汽油相比，E10燃油所需的增压压力降低，但需要20%的额外废气再循环以维持发动机燃烧。对于汽油和E10这两种燃料，颗粒物尺寸分布均呈双峰形，尺寸大于40nm的颗粒物含量类似，但尺寸较小的颗粒物含量差异较大。

Christopher P.Kolodziej et al.SAE 2016-01-0759.

编译：陈丁跃