TSDI汽油機(jī)冷起動第一循環(huán)燃燒和排放的研究

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TSDI汽油機(jī)冷起動第一循環(huán)燃燒和排放的研究

對于各種火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)（包括端口燃料噴射（PFI）或直噴式火花點(diǎn)火（DISI）發(fā)動機(jī)），第一循環(huán)的燃燒特性非常重要。冷起動會增加火災(zāi)事故，同時增加HC排放。為了解決冷起動的可靠性問題，提出了準(zhǔn)確化學(xué)計(jì)量的空/燃比和多元化的起動策略。另外，對第一個周期的燃燒參數(shù)（點(diǎn)火正時、噴射壓力、總空燃比）以及冷起動期間的氣缸內(nèi)壓力、熱釋放速率和排放量（包括HC和NOx）、雙級直噴發(fā)動機(jī)（TSDI）的冷起動效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)中，使用FID500 HC檢測器和快速響應(yīng)CLD500的NOx檢測器，對發(fā)動機(jī)輸出HC和NO的排放進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明這個過程存在一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火正時。提高噴射壓力和二次噴射的燃料噴射量，有利于提高第一循環(huán)點(diǎn)火性能。此外，將空燃比從11.4增加到26.7，HC排放先降低后升高，但NO排放量下降。該研究提供了冷起動第一循環(huán)時，對燃燒和排放特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。

由于起始循環(huán)的催化劑沒有合適工作溫度而不能有效地氧化HC，因此在冷起動期間廢氣中的HC排放量也很高。尤其是在第一個燃燒周期，從聯(lián)邦測試程序（FTP）中發(fā)現(xiàn)，冷起動時總排放量比較大。對于滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代車輛，在FTP中，第一個20s內(nèi)的HC排放占總排放尾氣的80%～90%。另外，在第一個周期燃燒失敗可導(dǎo)致大量的未燃HC排放，影響下一周期燃燒的循環(huán)穩(wěn)定性。因此，冷起動燃燒和SI（火花點(diǎn)火）發(fā)動機(jī)排放的控制已成為近些年的熱點(diǎn)問題。

另外，由于礦物燃料急劇減少，因此一些汽油機(jī)開始使用替代燃料。PFI發(fā)動機(jī)使用代用燃料時，對冷起動燃燒和初始周期的排放特性進(jìn)行了研究。能源和環(huán)境的危機(jī)使得人們對SI發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放的要求越來越高。為了解決這些問題，開發(fā)了將燃料噴射到氣缸中的新技術(shù)。GDI發(fā)動機(jī)（汽油直噴式發(fā)動機(jī)）將燃料噴射到氣缸有很多優(yōu)點(diǎn)，提高了容積效率，同時抑制了爆震，提高了壓縮比等，在冷起動過程中燃燒和排放的控制滿足超低重要排放標(biāo)準(zhǔn)。為了改善冷起動燃燒和降低排放，對GDI發(fā)動機(jī)混合氣的形成和排放進(jìn)行了研究。

刊名：Fuel（英）

刊期：2013年第103卷

作者：Q. Fan et al

編譯：李雪