缸內直噴汽油機排放的新特征

?

缸內直噴汽油機排放的新特征

20世紀末期，配備缸內直噴汽油機的輕型載貨車已經實現商業化，但直到近些年才得到快速發展。對制造商來說，采用渦輪增壓缸內直噴汽油機取代正在應用的大排量汽油機是滿足日益嚴格的燃油經濟性法規的一項有效措施。該汽油機在高負荷條件下具有較高的容積效率，使其具有較好的性能優勢。但是，與進氣口噴射相比，缸內直噴將產生較高的顆粒物排放，排放水平甚至超過配備柴油微粒過濾器的柴油機，這在很大程度上限制了缸內直噴技術的應用，而采用乙醇等生物燃料可以很好地解決該問題。為此，本文將通過試驗對缸內直噴汽油機的排放進行研究，分析采用不同混合燃料對汽油機排放的影響。

試驗采用的發動機為美國通用公司生產的2.0L 4缸汽油機。該發動機為缸內直噴火花塞式點火汽油機，并采用渦輪增壓系統，其上配備2個獨立的凸輪驅動氣門。在整個試驗過程中，發動機轉速維持在2600r/min，缸內平均有效壓力維持在0.8MPa，燃油噴射系統的噴射壓力設定為8.5MPa，噴射開始時間為曲軸轉角在323°～329°時。試驗采用3種不同的燃料，分別為抗爆指數87的汽油（E0）、抗爆指數87的汽油與30%乙醇混合形成的混合燃料（E30）、抗爆指數87的汽油與48%的異丁醇混合形成的混合燃料（iBu48）。對汽油機燃燒產生的顆粒物尺寸和質量、有機碳和無機碳、HC形態、醛類化合物和酮類化合物含量進行分析。其中，顆粒物排放采用奧地利AVL公司的Microsoot傳感器測量。對排放的顆粒物質量進行測量時，在一個環境可控的試驗室中采用一個直徑為70mm的過濾器，其上覆蓋20×25cm的聚四氟乙烯膜濾紙。通過該過濾器前后的質量變化，確定顆粒物質量，質量測量的靈敏度為1μg。試驗結果顯示：E0產生的顆粒物排放最多，其次是iBu48，顆粒物排放最好的為E30，3種燃料相應顆粒物直徑分別為39.6、49.8、51.2nm。

John M.Storey et al.SAE 2014-01-1606.

編譯：王祥