论文部分内容阅读
能源短缺、环境污染的全球性问题导致世界各国出台了更加严格的燃油消耗率法规和排放标准。乙醇汽油双燃料双喷射系统发动机结合了进气道喷射（PFI）和缸内直喷（GDI）两种喷射方式的优势,为充分发挥乙醇汽油两种燃料的优势,优化燃烧过程,提高燃油经济性,降低微粒排放提供了可能。在一台GDI发动机上添加进气道喷射系统将其改装成混合比例实时可调的乙醇汽油双燃料双喷射系统发动机,本文创新性地将EPI+GDI和EDI+GPI两种燃烧模式应用于发动机的典型城市常用工况,重点研究了燃油经济性、气态常规排放物和微粒排放特性,同时也分析了燃烧特性。具体研究成果如下:当发动机采用EPI+GDI的燃烧模式时,比油耗bBSFC和当量比油耗bESFC变化趋势相反且基本呈线性关系,bESFC随着乙醇比例的增加而降低,0.2MPa、0.6MPa、1MPa的bESFC均在Rethanol=100%时达到最低,与纯汽油相比,燃油经济性分别提高了8.91%,5.04%,7.58%。HC的排放量不依赖于发动机负荷的变化,随着Rethanol增加而逐渐降低。CO排放随Rethanol增加先增加后降低。各负荷的微粒数量和质量排放均随Rethanol增加而降低,乙醇良好的蒸发特性和较高的含氧量抑制了碳烟前驱物的生成,增强了微粒氧化特性。对EPI+GDI和EDI+GPI两种燃烧模式的对比研究发现,两种燃烧模式的bESFC随Rethanol的增加而逐渐降低,发动机输出相同的功率所需要的能量减少。由于乙醇具有较高的汽化潜热,对缸内直喷的充量冷却效果更好,EDI+GPI燃烧模式比EPI+GDI节油效果更明显。CO排放随着Rethanol的增加先降低后增加,EPI+GDI燃烧模式的NOX排放随Rethanol的增加而增加,而EDI+GPI的NOX排放则呈现相反的趋势。由于进气门附近的液态油膜和缸内直喷的燃油撞壁现象导致混合气质量恶化,EDI+GPI燃烧模式的微粒排放明显比EPI+GDI的高。当发动机采用不同的乙醇进气道喷射时刻时,LEPI的燃烧初始期和燃烧持续期均小于EEPI的。由于较优的燃烧相位和良好的混合气质量,使LEPI的HC和CO排放低于EEPI的,而NOX排放高于LEPI的。纯乙醇怠速时的微粒排放呈单峰分布,且明显低于纯汽油怠速时微粒排放。不同乙醇比例的微粒排放在发动机刚起动时均比较高,随着冷却液温度的升高,微粒逐渐减低且达到相对稳定的水平,纯乙醇热机的微粒数量浓度比纯汽油的低1-2个数量级。综上所述,乙醇汽油双燃料双喷射系统发动机能够提高发动机燃油经济性,在气态常规排放物降低或基本不变的前提下,微粒排放大幅度降低。