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以汽油和E10燃油為燃料的壓燃式直噴汽油機(jī)燃燒排放研究

化工輕油又稱為石腦油，與汽油相比，化工輕油具有較高的熱值和能量密度。由于化工輕油與常規(guī)的火花點(diǎn)火汽油機(jī)以及壓縮點(diǎn)火柴油機(jī)不兼容，使其無法直接使用。近些年，汽油直噴壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)使得應(yīng)用化工輕油成為可能。汽油直噴壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可以發(fā)揮壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)優(yōu)勢，且具有非常低的NOx和顆粒物排放，結(jié)合化工輕油的使用將獲得較高的燃油效率。本文通過試驗(yàn)，對以汽油和E10燃油（混合10%化工輕油）為燃料的直噴壓燃式汽油機(jī)在不同負(fù)荷條件下燃燒和排放進(jìn)行研究。

試驗(yàn)采用一個(gè)單缸直噴壓燃式汽油機(jī)，該汽油機(jī)的氣缸蓋、驅(qū)動(dòng)凸輪、配氣機(jī)構(gòu)和活塞與多缸直噴壓燃式汽油機(jī)完全相同。氣缸蓋為鋁質(zhì)氣缸蓋，承受的峰值壓力為20MPa。噴油器安裝在氣缸體的中心位置，與氣缸體軸線沒有任何偏移和傾斜。氣缸蓋不安裝火花塞，但安裝一個(gè)缸內(nèi)壓力傳感器。在進(jìn)、排氣調(diào)壓室之間設(shè)置一個(gè)廢氣再循環(huán)（EGR）閥和一個(gè)冷卻器，保證了需要再次循環(huán)的廢氣在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)前能夠很好的預(yù)混合。試驗(yàn)采用一個(gè)FC-500空氣流量系統(tǒng)控制和測量空氣流量；德國皮爾博格PLU103b燃油表測量燃油流量；奧地利AVL Sesam FTIR排放分析系統(tǒng)測量尾氣中NOx、CO2含量；日本掘場火焰離子化快速檢測儀測量排放中總HC含量；奧地利AVL 415S煙度計(jì)測量排放中顆粒物含量；美國TSI 3090發(fā)動(dòng)機(jī)排放粒度儀測量顆粒物尺寸分布。試驗(yàn)結(jié)果顯示：①在低負(fù)荷條件下，采用E10燃油能有效改善燃燒，提高燃油效率且HC和CO排放出現(xiàn)降低；②在中負(fù)荷條件下，盡管燃油的反應(yīng)活性增加，但HC和CO排放出現(xiàn)增加；③在高負(fù)荷條件下，與汽油相比，E10燃油所需的增壓壓力降低，但需要20%的額外廢氣再循環(huán)以維持發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。對于汽油和E10這兩種燃料，顆粒物尺寸分布均呈雙峰形，尺寸大于40nm的顆粒物含量類似，但尺寸較小的顆粒物含量差異較大。

Christopher P.Kolodziej et al.SAE 2016-01-0759.

編譯：陳丁躍