火花點火直噴汽油機顆粒排放物的研究

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火花點火直噴汽油機顆粒排放物的研究

研究了火花點火直噴汽油機獨立顆粒物的排放。在4種工況下，先以汽油為燃料運行發動機，然后切換到氫或甲烷燃料進行操作，比較它們所產生的顆粒物排放和顆粒大小。通過用氮氣稀釋空氣，追蹤發動機運行的壓力和熱釋放，了解發動機以氫和汽油作為燃料的不同燃燒特性。甲烷燃料產生的微粒排放量比汽油低幾個數量級，氫燃料不會導致碳煙的生成是因為其分子中缺乏碳原子。因此，以氫氣為燃料產生的多余顆粒物來自于非燃料相關源，如潤滑油、金屬磨損或進氣。采用甲烷和氫氣為燃料，只有非常少量的大于30nm的顆粒可以檢測到。氫和汽油的運行狀況對微粒排放的影響不大，以氫為燃料時檢測到顆粒在3～30nm范圍之間，無顆粒結塊的跡象。參考燃料與氫燃料的比較表明，發動機在低負荷運行下，排放顆粒小于10nm；當發動機使用甲烷和汽油燃料時也會發現，在低負荷運行條件下排放顆粒物小于10nm。這些顆粒的產生不是來自于進氣，因為通過測量這些粒子的負荷比尾氣多幾個數量級，因此初步結論是，小于10nm的顆粒不是來源于燃料的燃燒。然而，在較高的負荷下，以汽油和氫氣為燃料產生的顆粒物大小差異明顯。因此，似乎燃料顆粒物排放存在于獨立基線，實際上燃料的燃燒本身就是發動機高負荷下顆粒物產生的主要來源。

Maier, A. et al. SAE 2015-01-1081.

編譯：郭永奇