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小排量直噴汽油機(jī)不同噴射策略的研究

研究比較使用不同的燃料和噴射策略時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能以及氣體和微粒排放量的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)使用進(jìn)氣口燃油噴射（PFI）、直接噴射（DI）和雙燃料噴射（DF）模式。對(duì)于雙燃料噴射模式，分別有乙醇直噴-汽油進(jìn)氣噴射（EDF）和汽油直噴-乙醇進(jìn)氣口噴射兩種噴射策略，用于研究不同噴射策略對(duì)燃料的影響。試驗(yàn)基于一臺(tái)小排量單缸直噴汽油機(jī)，試驗(yàn)分別在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000、4000、5000r/min的滿負(fù)荷工況下運(yùn)行，這代表了通常的市區(qū)行駛工況。通過氣體分析儀和煙度計(jì)測量廢氣中的氣體和微粒物含量。通過發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣微粒篩選器（EEPS），建立5.6～560nm范圍的微粒物尺寸分布函數(shù)。氣體和微粒物的測量分別在三元催化劑（TWC）的前面和后面進(jìn)行。

數(shù)據(jù)分析顯示，EDF、汽油直噴-汽油進(jìn)氣門噴射（GDF）和汽油進(jìn)氣門噴射（GFEI）的熱釋放速率相近。不過，EDF模式的缸內(nèi)平均有效壓力明顯比GDF模式要高。而乙醇直噴和汽油直噴模式則相反，會(huì)有更長的燃燒時(shí)間和更低的缸內(nèi)壓力。這是由于EDF和EDI模式中乙醇的化學(xué)計(jì)量值較低，需要大量的燃料燃燒來補(bǔ)償。與此同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)燃料消耗明顯降低，顯示出更高的燃燒效率。EDF模式中CO2排放較低，是因?yàn)樘荚雍枯^低和燃燒效率較高。此外，氧含量較大的乙醇還有助于降低CO和HC的排放。乙醇燃燒的冷卻效應(yīng)也會(huì)降低NOx的排放。乙醇燃料能明顯減少微粒物的排放，除了在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min工況外（此時(shí)溫度較低不利于乙醇蒸發(fā)），EDF模式中進(jìn)氣門噴射的汽油燃燒會(huì)促進(jìn)乙醇的蒸發(fā)。

Silvana Di Iorio et al.SAE 2015-01-0848.

編譯：陳鵬飛