汽油微粒過濾器對直噴汽油機(jī)納米顆粒物排放的影響

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汽油微粒過濾器對直噴汽油機(jī)納米顆粒物排放的影響

由于直噴汽油機(jī)產(chǎn)生的粒子濃度比噴油嘴噴射發(fā)動機(jī)的高，因此直噴汽油機(jī)中納米顆粒的排放是目前重點關(guān)注的問題。汽油微粒過濾器的使用能夠有效地減少發(fā)動機(jī)顆粒物的排放。本文對具有金屬泡沫型汽油微粒過濾器的2.0L渦輪增壓直噴汽油機(jī)在新歐洲行駛循環(huán)和穩(wěn)定運行狀況下進(jìn)行試驗，驗證金屬泡沫型汽油微粒過濾器的使用能夠改善缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的性能。采用壓縮顆粒計數(shù)器和快速響應(yīng)微分遷移光譜儀（DMS500）測定排放粒子濃度、粒子大小分布和過濾器過濾效率。具有三元催化轉(zhuǎn)換劑的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)顆粒物排放主要是在新歐洲行駛循環(huán)的冷起動階段和冷過渡階段。這些階段微粒物排放的增加是由于低溫燃燒室內(nèi)壁上有一層燃料膜。車輛在加速和換擋階段，顆粒物的排放也會增加。對于配備汽油微粒過濾器的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)車輛，其顆粒物在整個行駛循環(huán)的排放都降低。由于未燃燒的燃料、揮發(fā)性有機(jī)物和固體顆粒在汽油微粒過濾器中存儲和氧化，因此在加速和換擋過程中顆粒物排放的減少尤其明顯。

試驗結(jié)果表明，配備基本三元催化轉(zhuǎn)化器的車輛排放的粒子數(shù)（每公里行駛距離車輛排放的粒子數(shù)）為1.95個/km，而配備汽油微粒過濾器的直噴車輛排放的粒子數(shù)為5.68個/km。對排放物中粒子的過濾效率達(dá)到71%，粒子質(zhì)量占總排放量達(dá)67%。配備三元催化轉(zhuǎn)換器的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)排放顆粒物的尺寸小于23nm，且在三元催化轉(zhuǎn)換器下部氣體流通體位置安裝汽油微粒過濾器，能夠進(jìn)一步減少排放顆粒的尺寸。在新歐洲行駛循環(huán)下，安裝汽油微粒過濾器車輛的平均壓降小于0.46MPa；而當(dāng)車輛以120km/h的速度行駛時，由于氣流流速快，排氣溫度高，三元催化轉(zhuǎn)換器和汽油微粒過濾器之間的壓力迅速降低。穩(wěn)定車速為60～120km/h時，排氣溫度未到達(dá)汽油微粒過濾器之前的溫度（380～610℃）。

汽油顆粒過濾器的安裝能夠使輕型汽油直噴車輛的排放符合歐6顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)。

刊名：Journal of Automobile Engineering（英）

刊期：2016年第230期

作者：Sungha Baek et al

編譯：朱會