GDI增压汽油发动机机油稀释问题分析及优化

目前增压发动机汽车日益增多,缸内直喷(GDI)技术在增强汽车动力性的同时,发动机机油稀释问题增多。文中针对某2.0T增压汽油发动机在试验过程中出现的机油稀释问题,分析机油稀释的形成机制和影响因素,从发动机水温、喷油策略、燃油导轨压力方面提出优化措施并进行验证。结果表明,发动机水温从88℃提高至98℃、喷油起始时刻(SOI)由95°CA调整为40°CA、燃油导轨压力由13 MPa提高至15 MPa,机油稀释问题得到明显改善。

缸内直喷汽油机微粒排放特性的试验研究

试验研究了缸内直喷（GDI）汽油机的负荷、过量空气系数、点火时刻等参数对于三效催化器（TWC）后的颗粒（PM）排放特性的影响。试验在在2台GDI汽油机上进行,用气相质谱-色谱（GC-MS）联用方法,分析了TWC后微粒中可溶有机成分（SOF）。结果表明：随着负荷增加,微粒质量和数量排放增加,在满负荷工况下,微粒排放大幅增加;TWC后的SOF和核态微粒数量明显降低;随着过量空气系数的增加和点火时刻的推迟,微粒排放呈减少趋势;核态粒径峰值为10~20 nm,积聚态粒径峰值为50~70 nm。负荷、过量空气系数和点火提前角等参数和TWC对微粒粒径范围的影响小。

基于PEMS的缸内直喷汽油机颗粒物排放特性

为适应国6等日益严苛的排放法规,汽油机颗粒捕集器(GPF)被认为是一种应对缸内直喷(GDI)汽油机颗粒物排放限值最有效的潜在技术。本文以装有GPF的2.0T GDI发动机为研究对象,采用便携式排放测试系统(PEMS)研究了转速、负荷变化对发动机颗粒数(PN)排放特性的影响,以及不同排温下GPF的捕集效率的影响。结果表明:GDI汽油机总颗粒物数量浓度在转速不变时,随着负荷的增加呈现明显的先下降后急剧上升的U型趋势;GPF再生过程中,会出现GPF后的PN浓度大于GPF前的浓度的现象;一定程度内,灰分层的积累使汽油机颗粒捕集器过滤机理中的拦截沉积作用增强,深层过滤效果明显,捕集效率快速增大。

喷油时刻对高速缸内直喷汽油机性能的影响

汽油缸内直喷(gasoline direct injection,GDI)技术有利于发动机的进气过程,表现出较好的NO_(x)排放和燃油经济性,被广泛运用于乘用车领域。喷油起始时刻(start of injection,SOI)严重影响着缸内油气混合的均匀性,进而对发动机的燃烧和排放性能产生影响。通过Converge软件对某款高速GDI发动机进行仿真分析,研究不同SOI条件下发动机的性能变化。结果表明:发动机高速运行时,在缸内气流和燃油束气流的共同作用下,缸内左侧形成强滚流团,混合油气向进气侧方向聚集。随SOI延后,喷雾撞壁时刻推迟,燃油在缸内的破碎效果得到加强,但不利于顶面油膜蒸发,火花塞处形成不同浓度的混合油气。对比发现400°为最佳喷油时刻,此时缸内油气混合均匀性最好,燃烧重心提前,缸内最大爆压达到10.5 MPa,动力性能和燃油经济性得到提升;燃油的充分燃烧以及缸内燃烧温度的增加使CO和总碳氢化合物(total hydrocarbons,THC)排放减少,但NO_(x)排放有所增加。

基于组合模型的高原环境GDI汽油车排放预测

为预测高原环境下缸内直喷(Gasoline Direct Injection, GDI)汽油车CO和PN的瞬时排放量,开发并评估了一套基于深度学习的排放预测模型。利用便携式车载排放测试系统对一辆GDI汽油车进行实际道路排放测试;加入奇异谱分析对原始时间序列进行处理,剔除时间序列中的异常值;利用XGBoost模型对GDI汽油车的CO和PN的瞬时排放进行初步预测,并利用SVR模型进行残差修正得到最终的预测结果。将预测结果与实际道路排放试验中使用PEMS设备测量的实际值进行比较,结果表明,XGBoost-SVR排放预测模型能较好地预测GDI汽油车瞬时CO和PN的排放,相比单一的XGBoost模型,RMSE分别提高了22.9%和39.7%,决定系数R2均大于0.9,支持预测结果的可靠性。该模型对监测高原环境下GDI汽油车实际道路排放具有一定的工程意义。

关于缸内直喷汽油机微粒排放的影响因素分析

针对缸内直喷(GDI)汽油机排放微粒的产生机理及危害,深入分析影响微粒排放特性的多种因素,得出合理控制点火时刻、喷油开始时刻、运行工况等因素,可以有效控制GDI排放特性,为进一步开发设计缸内直喷燃烧系统,有效降低GDI微粒排放具有参考意义.

缸内直喷发动机燃油喷射系统设计开发

本文介绍了在缸内直喷(GDI)发动机的开发过程中,高压燃油喷射系统及其零部件的结构组成和设计计算,并结合相关技术要求和方案选择,完成了某三缸GDI发动机高压燃油喷射系统的设计。

油品影响直喷汽油机一次颗粒物排放和二次颗粒物生成的研究进展

本文针对汽油组分对GDI汽油机一次颗粒物排放和二次颗粒物生成影响等国内外研究进展进行综述。已有研究表明:汽油中芳香烃体积分数增加,会使GDI汽油机一次颗粒物、颗粒中多环芳香烃(PAH)和排气中可挥发有机物(VOC)增加,最终导致排气在大气中形成的二次颗粒物生成量增加;汽油机排气生成的二次颗粒物远高于其一次颗粒物,大气中二次颗粒物的主要成分即二次有机气溶胶(SOA)生成量有相当一部分源自于汽油车排气中的VOC和PAH,但汽油车排气在排气系统中的演变特性以及在大气中如何转化为SOA的物理化学过程需要开展进一步的研究工作。

GDI汽油机混合气形成和碳烟生成过程的三维数值模拟

缸内直喷汽油机(gasoline direct injection,GDI)的颗粒物排放问题越来越引起人们的重视。为解析GDI汽油机缸内碳烟生成机理,文中提出了一种改进的两步法碳烟模型,将该模型应用于Kiva-Chemkin软件中,对一款典型GDI汽油机的喷雾碰壁、混合气形成、燃烧和碳烟生成过程进行了三维计算流体力学(CFD)数值模拟。结果表明,GDI汽油机的碳烟主要源于缸内油气混合不均、壁面油膜的燃烧即池火燃烧。在均质混合气工作模式下,增加喷油提前角可使燃油雾化更好、油气混合均匀,从而降低碳烟生成。但如果喷油提前角过大,会导致喷雾碰壁,引起碳烟生成量急剧增加。在分层混合气工作模式下,碳烟主要来源于局部浓区。过早喷油不利于产生喷雾诱导的滚流,不利于油气均匀混合,会产生局部燃油浓区,从而导致缸内碳烟生成量较高。结果表明,文中提出的碳烟模型可较好地预测缸内碳烟生产过程。

高效清洁车用汽油机燃烧的研究进展

分析了2000—2009年来中国汽车工业发展和与此相关的能源及排放法规的变迁,指出节能的重要性将会超过排放污染问题。缸内直喷汽油机(GDI)和小排量是目前汽油机节能的两条途径,在气道喷射式汽油机上采用小排量技术具有成本低的特点,而在GDI汽油机上采用小排量技术则可以获得更显著的节油效果。以均质当量比为特征的第二代GDI节油效果有限,第三代GDI必须解决爆震(高压缩比)、废气稀释燃烧稳定性以及微粒排放3个关键问题。均质压燃(HCCI)是汽油机节能减排理想的燃烧方法。汽油-柴油双燃料燃烧方式具有最高的节油效果,并为未来汽油机和柴油机的统一化奠定基础。

多种轻型车气体污染物排放水平的转鼓试验及评价

测量了不同轻型车的总碳氢THC、一氧化碳CO和氮氧化物NO_x气体污染物排放,并定量评价了中国内地轻型车气体污染物排放水平的变化情况。对于使用不同排放标准的106辆轻型柴油车、缸内直喷汽油车和多点电喷汽油车,在转鼓试验台上,进行了不同循环工况的单位行驶里程排放试验。结果表明:国5阶段缸内直喷汽油车的THC和CO的排放约为国4阶段的86%和65%,但NO_x的排放基本不变。由于全球统一轻型汽车测试循环(WLTC)超高速阶段高车速、急加速的工况条件而产生了大量CO和NO_x排放。冷态条件时、欧盟标准的市区工况(ECE)下的CO和NO_x排放,高于市郊工况(EUDC)。发动机水温和催化器温度对轻型车的气体污染物排放起到主导作用。