汽油机缸内直喷（GDI）颗粒物排放特性研究

论文摘要

汽油缸内直喷（GDI）能有效提高燃油经济性和发动机的动力性,但由于GDI燃烧模式与传统进气道喷射燃烧有本质区别,所以颗粒物的排放特性也有所不同,颗粒物粒径越小,越容易通过呼吸道进入肺部,对健康的影响也就越大。因此,开展缸内直喷汽油机颗粒物的排放特性研究具有重要意义。本文主要用英国Cambustion公司生产的DMS 500快速颗粒物光谱仪对4G15型缸内直喷汽油机颗粒物排放特性进行研究。为了建立和验证试验系统,前期实验还在一台符合欧Ⅲ排放标准的2L PFI汽油机上进行了颗粒物排放特性的研究。研究结果如下:1、缸内直喷模式下,核态（粒径在5至10纳米之间）颗粒物数浓度随喷油时刻越靠近上止点显现出逐渐增加的趋势,而聚集态（粒径在10至100纳米之间）颗粒物数浓度则呈现出正好相反的规律;空燃比对核态、聚集态颗粒物数浓度变化具有相同的作用,都随空燃比的逐渐增大表现出逐渐下降的趋势;随着点火时刻逐渐远离上止点,核态颗粒物数浓度呈现逐渐升高的规律,但聚集态颗粒物受点火时刻影响不大;随着EGR率的不断上升,核态、聚集态颗粒物数浓度均呈现出逐渐增加的规律;轨压对核态、聚集态颗粒物数浓度的变化具有相同的影响,都是随轨压升高呈现逐渐下降的趋势;2、缸内直喷模式下,核态颗粒物数浓度在三元催化器后有了较大幅度的降低,而聚集态颗粒物数浓度相比核态降低幅度较小;3、缸内直喷模式下,核态颗粒物数浓度随发动机转速上升峰值逐渐下降,聚集态正好呈现相反的规律,随负荷增加核态颗粒物呈现单峰逐渐降低的趋势;4、进气道喷射模式下,核态颗粒物浓度无论从数浓度、表面积浓度还是质量浓度都占较大比重,并且随转速和负荷增加均呈现出逐渐增大的趋势,原因是燃料中的硫转化为核前驱气体SO3较多以及HC排放增加相关,颗粒物对硫酸和HC等挥发性和半挥发性组分的吸附能力上升,成核和凝结作用增强;5、进气道喷射模式下,核态颗粒物数浓度在三元催化器后有了较大幅度的降低,而聚集态颗粒物数浓度相比催化前出现较大幅度的增长,表现出三元催化转化器对核态颗粒物的催化效果较明显,可能有小部分核态颗粒物经催化后生成聚集态颗粒物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 能源安全问题
• 1.3 自然环境污染严重
• 1.4 缸内直喷汽油机优缺点分析及发展前景
• 1.5 颗粒物危害
• 1.6 汽车发动机颗粒物排放特性研究现状
• 1.7 课题研究意义及内容
• 第二章 实验设备及实验方案
• 2.1 实验台架
• 2.1.1 GDI 发动机实验台架
• 2.1.2 PFI 发动机实验台架介绍
• 2.1.3 DMS500 快速型颗粒物光谱仪的工作原理
• 2.2 实验方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 汽油缸内直喷（GDI）颗粒物特性试验研究
• 3.1 研究概述
• 3.2 不同控制参数对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.2.1 喷油时刻对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.2.2 空燃比对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.2.3 点火时刻对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.2.4 EGR 率对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.2.5 轨压对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.3 三元催化器前后颗粒物数浓度的粒径分布
• 3.4 不同转速、不同负荷对颗粒物数浓度粒径的影响
• 3.4.1 怠速工况颗粒物数浓度粒径分布
• 3.4.2 转速对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.4.3 负荷对颗粒物数浓度粒径分布的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 进气道喷射（PFI）汽油机颗粒物特性研究
• 4.1 研究概述
• 4.2 不同转速、不同负荷对颗粒物粒径的影响
• 4.2.1 汽油机排气颗粒物数浓度粒径分布
• 4.2.2 汽油机排气颗粒物表面积浓度粒径分布
• 4.2.3 汽油机排气颗粒物质量浓度粒径分布
• 4.3 三元催化器前后颗粒物数浓度粒径分布
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢