基于電子顯微鏡的GDI汽油機煙塵排放顆粒顯微特征分析

基于電子顯微鏡的GDI汽油機煙塵排放顆粒顯微特征分析

與進氣道噴射發動機、傳統發動機、以及帶有顆粒過濾器的柴油機相比，現代汽油缸內直噴（GDI）汽油機的煙塵排放量較高。針對這一問題，選取3個工況即2個工況為國際標準駕駛循環（NEDC、WLTC）、1個工況為試驗中時間較短的子循環工況，對GDI汽油機的煙塵排放顆粒特征進行了研究。通過觀察電子顯微圖像，可以得出如下結論。

（1）在3個循環工況中，大多數煙塵顆粒的直徑小于20nm,剩余部分的煙塵顆粒直徑在30～35nm范圍內。其中，在WLTC工況下，小于20nm的煙塵顆粒比例最高（尤其是在低溫的環境下）。所以，煙塵顆粒的大小與汽油機的工作條件（冷起動條件、加速階段、勻速階段）有關，也與噴入的燃油量、汽油機溫度、燃燒條件、氧化速率有關。具有相同尺寸的煙塵顆粒會優先聚集在一起，彼此連接形成較大的聚集體。

（2）在GDI汽油機冷起動階段，直徑30～35nm、且未聚集的煙塵顆粒和煙塵聚集體比較多，在整個循環過程中，它們占總體顆粒的25%。

（3）在低溫環境及WLTC工況下，會使GDI汽油機產生的直徑小于20nm的煙塵顆粒濃度最高，表面積與體積的比率較小。而且，WLTC工況下所產生的煙塵對人體的危害最大。

（4）傳統的顯微鏡只可以觀察到聚集后的煙塵顆粒，不能識別關鍵特征（初級顆粒、內部納米結構特征）。與傳統的顯微鏡相比，電子顯微鏡還可以觀察到未聚集的煙塵顆粒（初級顆粒）。通過初級顆粒的形態特征可以更加詳細地研究煙塵性質，這些性質是與大氣反應相關的重要過程，與煙塵顆粒化學性質、毒性直接相關。

刊名：Combustionand Flame（英）

刊期：2016年第4期

作者：AnthiLiatietal

編譯：野晨晨