汽油微粒過濾器對直噴汽油機納米顆粒物排放的影響

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汽油微粒過濾器對直噴汽油機納米顆粒物排放的影響

由于直噴汽油機產生的粒子濃度比噴油嘴噴射發動機的高，因此直噴汽油機中納米顆粒的排放是目前重點關注的問題。汽油微粒過濾器的使用能夠有效地減少發動機顆粒物的排放。本文對具有金屬泡沫型汽油微粒過濾器的2.0L渦輪增壓直噴汽油機在新歐洲行駛循環和穩定運行狀況下進行試驗，驗證金屬泡沫型汽油微粒過濾器的使用能夠改善缸內直噴汽油機的性能。采用壓縮顆粒計數器和快速響應微分遷移光譜儀（DMS500）測定排放粒子濃度、粒子大小分布和過濾器過濾效率。具有三元催化轉換劑的缸內直噴汽油機顆粒物排放主要是在新歐洲行駛循環的冷起動階段和冷過渡階段。這些階段微粒物排放的增加是由于低溫燃燒室內壁上有一層燃料膜。車輛在加速和換擋階段，顆粒物的排放也會增加。對于配備汽油微粒過濾器的缸內直噴汽油機車輛，其顆粒物在整個行駛循環的排放都降低。由于未燃燒的燃料、揮發性有機物和固體顆粒在汽油微粒過濾器中存儲和氧化，因此在加速和換擋過程中顆粒物排放的減少尤其明顯。

試驗結果表明，配備基本三元催化轉化器的車輛排放的粒子數（每公里行駛距離車輛排放的粒子數）為1.95個/km，而配備汽油微粒過濾器的直噴車輛排放的粒子數為5.68個/km。對排放物中粒子的過濾效率達到71%，粒子質量占總排放量達67%。配備三元催化轉換器的缸內直噴汽油機排放顆粒物的尺寸小于23nm，且在三元催化轉換器下部氣體流通體位置安裝汽油微粒過濾器，能夠進一步減少排放顆粒的尺寸。在新歐洲行駛循環下，安裝汽油微粒過濾器車輛的平均壓降小于0.46MPa；而當車輛以120km/h的速度行駛時，由于氣流流速快，排氣溫度高，三元催化轉換器和汽油微粒過濾器之間的壓力迅速降低。穩定車速為60～120km/h時，排氣溫度未到達汽油微粒過濾器之前的溫度（380～610℃）。

汽油顆粒過濾器的安裝能夠使輕型汽油直噴車輛的排放符合歐6顆粒物排放標準。

刊名：Journal of Automobile Engineering（英）

刊期：2016年第230期

作者：Sungha Baek et al

編譯：朱會