GDI汽油机颗粒物排放与燃烧特性的关系

GDI汽油机颗粒物排放与燃烧特性的关系

汽油缸内直喷（GDI）汽油机技术是实现超细颗粒物排放的主要技术。深入理解碳烟的形成对新技术的开发和利用起关键作用。在部分负荷下使用95号汽油在现代欧6缸壁导向汽油缸内直喷发动机上对发动机碳烟排放进行试验测量。试验时，发动机的转速范围为1600～3700r/min，扭矩范围为30～120Nm，平均制动有效压力为0.236～0.944MPa。试验是在稳态、温和的条件下进行的。发动机在化学计量混合燃烧模式和均匀混合燃烧模式下工作，其中，发动机进气冲程具有较早燃油喷射。研究了发动机碳烟排放与燃烧特性的关系。研究结果如下。

（1）发动机负荷的平均有效制动压力超过0.3MPa时，由于燃烧初期气态混合物的不充分混合，快速燃烧持续时间和总的碳烟粒子数浓度具有线性相关性。加快快速燃烧会产生更高的粒子数浓度。平均来说，快速燃烧相位缩短4°，排放的碳烟粒子数浓度从1.0× 106/cm3增加到6.0×106/cm3。燃烧前，未燃烧气体的温度越高，碳烟的形成速率越大。

（2）在较高的部分负荷范围内，燃烧特性和碳烟粒子数浓度之间没有联系。当发动机转速超过3000r/min，负荷平均有效制动压力超过0.7MPa时，可确保高速和高负荷下燃油更好地混合，提前喷射会使燃油喷雾与活塞碰撞导致缸壁湿润，引起池火而形成更多的碳烟。

（3）高负荷、低转速范围内，发动机产生碳烟粒子的几何平均直径为23～60nm，总碳烟粒子数浓度为1.0×106/cm3～1.0×107/cm3；中等负荷、中等转速范围内，发动机产生碳烟粒子以高成核速率增加发动机排出碳烟的量；较高部分负荷范围内产生的碳烟粒子数最多，超过了1.0×107/cm3，其中，产生的碳烟粒子尺寸较小，为23～40nm。

因此，除了改进燃烧系统设计，有必要通过改进燃烧持续时间减少碳烟排放量。

刊名：AppliedEnergy（英）

刊期：2014年第124期

作者：F.Bonatestaetal

编译：赵唤