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燃料特性和工况对直喷汽油机微粒排放的影响
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2018-04-09 08:56:24

    摘要:本文主要以家用轿车四缸增压直喷式汽油机为主对微粒粒径分布的特点进行研究分析,研究原料属性和相关运行参数等对直喷汽油机微粒排放方面的影响,经过考察研究可以得出,T90温度会对其有比较明显的影响,当温度升高的时候,微粒的排放数目会有所增加,在中等负荷下,微粒的排放浓度也会达到最高,当处在大负荷下,最大微粒的排放浓度会因为高温排气的氧化作用出现降低的情况;在汽油中加入10%的乙醇能够在一定程度上减小微粒的排放;喷射时刻提前可以增加燃料的蒸发时间,使得混合气更均匀,进而降低微粒排放,除此之外点火时刻也会对微粒的排放有明显的影响,延迟点火时刻也可以降低微粒的排放。

    1 燃料特性对微粒排放的影响
    1.1 T90温度的影响
    通过最近几年各类文献研究可以看出,直喷式汽油机的PM生成是因为扩散燃烧,燃烧物质是充量不均匀出现的一些局部富燃区域和没有蒸发完全的燃油液滴出现的扩散燃烧。虽然汽油钻度相对比较小,但是因为喷射的压力不高、混合气形成的时间也比较短,再加上其中还有一些中高馏分,这些都使得在着火前燃料很难完全蒸发气化最终形成均质的混合气。
    其中T90温度能够对汽油在很短时间内形成均质混合气有明显的影响。通过在相同的辛烷值条件下相关试验研究可以得出,T90温度下最高的汽油颗粒物总数量要不其他的试验汽油高,主要原因可能是芳香烃沸点更接近汽油的蒸馏终点,在高温条件下,容易出现碳烟。除了这些还发现,当负荷不断增加时,同一种燃料其在中、小负荷下,其中的微粒数目比较多,在大负荷情况下,微粒数目就会有明显的降低趋势。
    1.2乙醇添加的影响
    在进二十年以来,在汽油中添加乙醇来替代部分燃料得到了比较广泛的应用,乙醇的添加会影响混合燃料的特性,例如粘度、密度等,还会影响燃料的喷射特性、混合气形成等,进而会促进或者抑制微粒的生成速率,现在相关人员对不同比例的乙醇添加到汽油中导致的微粒排放进行研究,最终发现乙醇的添加比例比较低时会更有研究意义,在向汽油中添加10%的乙醇时,会降低汽油燃料的最大峰值浓度,还会减少微粒排放数目。

    2 各种工况对微粒排放的影响
    2.1喷射策略的影响
    喷射策略的影响可以分为喷射时刻和二次喷射两方面,前者的影响主要是高速气流对喷入气缸的汽油进行相关作用,在这一过程中,会有一些燃料粘附在壁面,出现附壁油膜导致避免温度降低,市政法德然立案很难和空气有效混合燃烧,出现非预混合燃烧,增加了微粒排放的数目,这个可以通过改变发动机控制系统的相关参数,通过提前喷射时刻来延长混合气形成时间,使气体更加均匀,达到降低微粒排放数目的目的;通过实验研究可以看出二次喷射在154°附近可以是最终的微粒排放数量最少,提前反而会增加排放数目,这可能是在压缩行程开始的一段时间内,缸内的压缩气流会把喷入的燃油吸附在气缸壁上,导致微粒排放增加,需要我们注意到的是,在压缩行程最后的时间段内,喷射时刻会使得微粒排放出现明显的增加,由此可以看出二次喷射也是存在一个最佳值的。
    2.2点火时刻的影响
    点火时刻会直接对发动机性能和排放产生影响,这一时刻过早会降低发动机的抗爆性能,太晚又会影响到发动机的效率和燃烧消耗率,通过对发动机在相同工况下不同的点火时刻的微粒浓度分布能看出,点火时刻的延迟可以降低微粒直径的最大浓度,在推迟点火时,可以使混合气变得更加均匀,附着在壁面上的燃油能够得到充分的蒸发和混合,降低了非预混合燃烧;如果点火时刻太早,这个时候缸内温度比较低,导致非预混合燃烧,增加微粒浓度和数目增加。

    3 结束语
    最近几年来,关于对直喷汽油机微粒排放影响因素的研究越来越多,随着乙醇汽油得到比较广泛的应用,汽油中乙醇的加入会对微粒排放有一定影响,这些也逐渐受到了很多学者的关注,但是具体其会对微粒排放有促进还是抑制效果暂时还没有定论,虽然现在国际上一直有关于直喷式汽油机的微粒排放的相关研究,但是具体还有很多不完善的地方,也没有通过一台发动机来进行其燃油属性、运行工况以及加入乙醇相关的详细研究,这些还需要我们不断地努力。
 

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