基于氣門正時策略減少GDI汽油機冷起動排放的研究

基于氣門正時策略減少GDI汽油機冷起動排放的研究

汽油缸內直噴（GDI）汽油機因其具有較好的燃油經濟性而得到了廣泛的應用。但是，GDI汽油機在應用過程中也面臨諸多挑戰，其中最為關注的是碳氫化合物（HC）和顆粒物（PM）的排放。GDI汽油機在冷起動條件下產生的HC排放約占總排放量的90%以上，PM排放約占總排放量的70%以上。因而，降低GDI汽油機HC和PM排放的關鍵是降低冷起動條件下的HC和PM排放。不同氣門正時會對GDI汽油機可燃混合氣的形成過程產生影響，從而影響GDI汽油機的排放。因而，對氣門正時與GDI汽油機冷起動排放之間的關系進行研究，則有利于實現對GDI汽油機的優化。

通過試驗分析氣門正時與GDI汽油機冷起動排放之間的關系。試驗采用一臺4缸2.0L渦輪增壓GDI汽油機，其火花塞安裝在燃燒室中心。同時，該GDI汽油機采用6孔電磁噴油器，并將其安裝在燃燒室一側，且與水平面呈25°角。試驗采用3套冷卻系統，維持進氣溫度、燃油溫度和潤滑油溫度為20℃，模擬冷起動條件，始終維持燃油噴射壓力為5MPa，且所使用燃油的辛烷值（RON）為96.6。試驗共設定4種氣門正時策略，分別是作為參考的初始氣門正時、進氣門正時延遲、排氣門正時提前、進氣門正時延遲與排氣門正時提前的結合策略。分別采用快速氫火焰離子化檢測器（FFID）和非色散紅外傳感器（NDIR）對每種策略下的HC和 CO排放進行檢測，并利用顆粒檢測光譜儀對PM排放進行檢測。通過對檢測結果進行對比發現：①進氣門正時延遲能改善可燃混合氣的形成過程，減少超過25%的HC和PM排放；②排氣門正時提前會使HC和PM排放增加；③進氣門正時延遲和排氣門正時提前的組合策略則能夠減少約30%的HC和PM排放。

J.Felipe Rodriguez etal. SAE2016-01-0827.

編譯：陳丁躍