燃料特性和工況對(duì)直噴汽油機(jī)微粒排放的影響

王月雷

（海南科技職業(yè)學(xué)院 海南 ?？?571126)

1 燃料特性對(duì)微粒排放的影響

1.1 T90溫度的影響

通過最近幾年各類文獻(xiàn)研究可以看出，直噴式汽油機(jī)的PM生成是因?yàn)閿U(kuò)散燃燒，燃燒物質(zhì)是充量不均勻出現(xiàn)的一些局部富燃區(qū)域和沒有蒸發(fā)完全的燃油液滴出現(xiàn)的擴(kuò)散燃燒。雖然汽油黏度相對(duì)比較小，但是因?yàn)閲娚涞膲毫Σ桓?、混合氣形成的時(shí)間也比較短，再加上其中還有一些中高餾分，這些都使得在著火前燃料很難完全蒸發(fā)氣化最終形成均質(zhì)的混合氣[1]。

其中T90溫度能夠?qū)ζ驮诤芏虝r(shí)間內(nèi)形成均質(zhì)混合氣有明顯的影響。通過在相同的辛烷值條件下相關(guān)試驗(yàn)研究可以得出，T90溫度下最高的汽油顆粒物總數(shù)量要不其他的試驗(yàn)汽油高，主要原因可能是芳香烴沸點(diǎn)更接近汽油的蒸餾終點(diǎn)，在高溫條件下，容易出現(xiàn)碳煙。除了這些還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷不斷增加時(shí)，同一種燃料其在中、小負(fù)荷下，其中的微粒數(shù)目比較多，在大負(fù)荷情況下，微粒數(shù)目就會(huì)有明顯的降低趨勢(shì)[2]。

1.2 乙醇添加的影響

在進(jìn)二十年以來，在汽油中添加乙醇來替代部分燃料得到了比較廣泛的應(yīng)用，乙醇的添加會(huì)影響混合燃料的特性，例如粘度、密度等，還會(huì)影響燃料的噴射特性、混合氣形成等，進(jìn)而會(huì)促進(jìn)或者抑制微粒的生成速率，現(xiàn)在相關(guān)人員對(duì)不同比例的乙醇添加到汽油中導(dǎo)致的微粒排放進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)乙醇的添加比例比較低時(shí)會(huì)更有研究意義，在向汽油中添加10%的乙醇時(shí)，會(huì)降低汽油燃料的最大峰值濃度，還會(huì)減少微粒排放數(shù)目[3]。

2 各種工況對(duì)微粒排放的影響

2.1 噴射策略的影響

噴射策略的影響可以分為噴射時(shí)刻和二次噴射兩方面，前者的影響主要是高速氣流對(duì)噴入氣缸的汽油進(jìn)行相關(guān)作用，在這一過程中，會(huì)有一些燃料粘附在壁面，出現(xiàn)附壁油膜導(dǎo)致避免溫度降低，市政法德然立案很難和空氣有效混合燃燒，出現(xiàn)非預(yù)混合燃燒，增加了微粒排放的數(shù)目，這個(gè)可以通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，通過提前噴射時(shí)刻來延長(zhǎng)混合氣形成時(shí)間，使氣體更加均勻，達(dá)到降低微粒排放數(shù)目的目的；通過實(shí)驗(yàn)研究可以看出二次噴射在154°附近可以是最終的微粒排放數(shù)量最少，提前反而會(huì)增加排放數(shù)目，這可能是在壓縮行程開始的一段時(shí)間內(nèi)，缸內(nèi)的壓縮氣流會(huì)把噴入的燃油吸附在氣缸壁上，導(dǎo)致微粒排放增加，需要我們注意到的是，在壓縮行程最后的時(shí)間段內(nèi)，噴射時(shí)刻會(huì)使得微粒排放出現(xiàn)明顯的增加，由此可以看出二次噴射也是存在一個(gè)最佳值的。

2.2 點(diǎn)火時(shí)刻的影響

點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)直接對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放產(chǎn)生影響，這一時(shí)刻過早會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆性能，太晚又會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和燃燒消耗率，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在相同工況下不同的點(diǎn)火時(shí)刻的微粒濃度分布能看出，點(diǎn)火時(shí)刻的延遲可以降低微粒直徑的最大濃度，在推遲點(diǎn)火時(shí)，可以使混合氣變得更加均勻，附著在壁面上的燃油能夠得到充分的蒸發(fā)和混合，降低了非預(yù)混合燃燒；如果點(diǎn)火時(shí)刻太早，這個(gè)時(shí)候缸內(nèi)溫度比較低，導(dǎo)致非預(yù)混合燃燒，增加微粒濃度和數(shù)目增加。

3 結(jié)束語

最近幾年來，關(guān)于對(duì)直噴汽油機(jī)微粒排放影響因素的研究越來越多，隨著乙醇汽油得到比較廣泛的應(yīng)用，汽油中乙醇的加入會(huì)對(duì)微粒排放有一定影響，這些也逐漸受到了很多學(xué)者的關(guān)注，但是具體其會(huì)對(duì)微粒排放有促進(jìn)還是抑制效果暫時(shí)還沒有定論，雖然現(xiàn)在國(guó)際上一直有關(guān)于直噴式汽油機(jī)的微粒排放的相關(guān)研究，但是具體還有很多不完善的地方，也沒有通過一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)來進(jìn)行其燃油屬性、運(yùn)行工況以及加入乙醇相關(guān)的詳細(xì)研究，這些還需要我們不斷地努力。

[1]朱小慧, 陳鵬, 方俊華. 乙醇添加對(duì)直噴式汽油機(jī)微粒排放的影響[J]. 內(nèi)燃機(jī)工程,2016, 37(4):64-69.

[2]蘇巖, 鐘兵, 洪偉,等. 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)怠速工況直噴汽油機(jī)微粒排放特性的影響[C]/先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能及測(cè)試技術(shù)論壇. 2014.

[3]鐘兵, 洪偉, 蘇巖,等. 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)怠速工況缸內(nèi)直噴汽油機(jī)微粒排放特性的影響[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 49(3):32-37.