乙醇对GDI发动机缸内废气微粒的影响



乙醇对GDI发动机缸内废气微粒的影响

在单缸发动机中进行试验，研究乙醇对减少直喷汽油机（GDI发动机）颗粒排放的影响。将纯净的无水乙醇与试验发动机的汽油燃料作对比。在发动机处于运行状态下，用高速相机记录不同缸内曲轴转角的燃油喷雾、燃烧和碳烟热辐射图像。使用烟度计测量发动机废气中微粒的排放。在平均指示压力约为0.55MPa、进气歧管绝对压力为76kPa，以及负荷相同的条件下进行所有试验。当发动机转速恒定为1500r/min时，通过控制燃料喷射的持续时间能够确保发动机内燃料按化学计量燃烧。调整点火正时使发动机上止点（TDC）的燃烧相位为8°。研究不同燃料下发动机冷却剂温度和燃料喷射正时对燃料喷射特性和碳烟形成的影响。成像数据表明，碳烟是由于液体燃料碰撞发动机活塞表面而产生的。应用定量测量的方法获得该试验的图像数据，并基于高速成像数据量化缸内碳烟的形成特征和燃油喷雾特性，成像数据为控制发动机颗粒物排放提供了更好的喷射正时参数，表明采用光学成像技术所获得结果能够代表发动机颗粒物排放结果。在较高冷却剂温度和延迟燃料喷射定时下，通过改变燃料喷雾与活塞表面和气缸套的相互作用，以改变两种不同燃料下的缸内碳烟排放量。基于以前的研究，在每种运行工况下，使用乙醇燃料发动机都比汽油燃料发动机排放的烟尘少。将燃油喷雾特性（根据活塞位置确定从活塞表面返溅的燃油量和喷射角度）作为缸内碳烟形成的重要指标。从活塞上返溅的燃油量越多，活塞表面燃油膜的面积和厚度越小。较高的冷却温度能大幅降低每种燃油喷射正时下缸内碳烟的形成，延迟喷射正时能够降低两种燃料在较高冷却温度和正常冷却温度下碳烟的形成。研究结果表明，乙醇燃料能够降低发动机的碳烟排放。

刊名：Energy&Fuels（英）

刊期：2015年第29期

作者：Mohammad Fatouraie et al

编译：朱会