燃料特性和工況對直噴汽油機微粒排放的影響

王月雷

（海南科技職業學院 海南 海口 571126)

1 燃料特性對微粒排放的影響

1.1 T90溫度的影響

通過最近幾年各類文獻研究可以看出，直噴式汽油機的PM生成是因為擴散燃燒，燃燒物質是充量不均勻出現的一些局部富燃區域和沒有蒸發完全的燃油液滴出現的擴散燃燒。雖然汽油黏度相對比較小，但是因為噴射的壓力不高、混合氣形成的時間也比較短，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氣化最終形成均質的混合氣[1]。

其中T90溫度能夠對汽油在很短時間內形成均質混合氣有明顯的影響。通過在相同的辛烷值條件下相關試驗研究可以得出，T90溫度下最高的汽油顆粒物總數量要不其他的試驗汽油高，主要原因可能是芳香烴沸點更接近汽油的蒸餾終點，在高溫條件下，容易出現碳煙。除了這些還發現，當負荷不斷增加時，同一種燃料其在中、小負荷下，其中的微粒數目比較多，在大負荷情況下，微粒數目就會有明顯的降低趨勢[2]。

1.2 乙醇添加的影響

在進二十年以來，在汽油中添加乙醇來替代部分燃料得到了比較廣泛的應用，乙醇的添加會影響混合燃料的特性，例如粘度、密度等，還會影響燃料的噴射特性、混合氣形成等，進而會促進或者抑制微粒的生成速率，現在相關人員對不同比例的乙醇添加到汽油中導致的微粒排放進行研究，最終發現乙醇的添加比例比較低時會更有研究意義，在向汽油中添加10%的乙醇時，會降低汽油燃料的最大峰值濃度，還會減少微粒排放數目[3]。

2 各種工況對微粒排放的影響

2.1 噴射策略的影響

噴射策略的影響可以分為噴射時刻和二次噴射兩方面，前者的影響主要是高速氣流對噴入氣缸的汽油進行相關作用，在這一過程中，會有一些燃料粘附在壁面，出現附壁油膜導致避免溫度降低，市政法德然立案很難和空氣有效混合燃燒，出現非預混合燃燒，增加了微粒排放的數目，這個可以通過改變發動機控制系統的相關參數，通過提前噴射時刻來延長混合氣形成時間，使氣體更加均勻，達到降低微粒排放數目的目的；通過實驗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量最少，提前反而會增加排放數目，這可能是在壓縮行程開始的一段時間內，缸內的壓縮氣流會把噴入的燃油吸附在氣缸壁上，導致微粒排放增加，需要我們注意到的是，在壓縮行程最后的時間段內，噴射時刻會使得微粒排放出現明顯的增加，由此可以看出二次噴射也是存在一個最佳值的。

2.2 點火時刻的影響

點火時刻會直接對發動機性能和排放產生影響，這一時刻過早會降低發動機的抗爆性能，太晚又會影響到發動機的效率和燃燒消耗率，通過對發動機在相同工況下不同的點火時刻的微粒濃度分布能看出，點火時刻的延遲可以降低微粒直徑的最大濃度，在推遲點火時，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和混合，降低了非預混合燃燒；如果點火時刻太早，這個時候缸內溫度比較低，導致非預混合燃燒，增加微粒濃度和數目增加。

3 結束語

最近幾年來，關于對直噴汽油機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用，汽油中乙醇的加入會對微粒排放有一定影響，這些也逐漸受到了很多學者的關注，但是具體其會對微粒排放有促進還是抑制效果暫時還沒有定論，雖然現在國際上一直有關于直噴式汽油機的微粒排放的相關研究，但是具體還有很多不完善的地方，也沒有通過一臺發動機來進行其燃油屬性、運行工況以及加入乙醇相關的詳細研究，這些還需要我們不斷地努力。

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

[2]蘇巖, 鐘兵, 洪偉,等. 點火時刻對怠速工況直噴汽油機微粒排放特性的影響[C]/先進發動機節能及測試技術論壇. 2014.

[3]鐘兵, 洪偉, 蘇巖,等. 點火時刻對怠速工況缸內直噴汽油機微粒排放特性的影響[J]. 西安交通大學學報, 2015, 49(3):32-37.