AUTOMOTIVE TECHNOLOGY I 汽车技术
缸内直喷发动机控制参数对颗粒物排放的优化研究
李旻
上海汽车集团股份有限公司乘用车公司上海市200041
摘要：利用整车转鼓试验和发动机台架试验对缸内直喷汽油机（G D I )的主要控制参数，包括配气正时、燃油轨压力、
喷油相位、点火时刻等对发动机颗粒物排放的影响，从而优化了配置此款缸内直喷发动机的整车颗粒物排放。
关键词：汽油直喷；颗粒物排放优化；研究
1 G D I 发动机颗粒物排放的生成机理 及测试设备
1.1
GDI 发动机颗粒物排放的生成机理
GDI 发动机颗粒物排放污染物主要来源
是活塞顶面和缸壁的未蒸发油滴以及由于混 合不良产生的局部浓混合气；这些燃油在扩 散燃烧过程中成核，并在缸内进行表面生长 及凝聚，吸附以及凝结成最终的颗粒物。
图1示出了直喷汽油机燃烧室内可能生 成碳烟颗粒物的燃油附着区域。除了由于早 期喷射而有明显燃油附着的活塞顶面（图 1①）外，还有因进气门及进气门座上部的啧 雾冲击和扩散引起的燃烧室顶部燃油附着（图 1②），因喷油弓丨起的喷嘴端部燃油附着（图 1③），以及经由气缸壁面油膜的活塞环岸处 燃油附着（图1④）。生成碳烟的另一个原
图1汽油机中生成破烟願粒的潜在区域因是混合气不均导致的局部混合气过浓（图 1⑤）。新鲜空气与麵的混合不充分导致燃 烧时的混合气存在过浓区域，这也可能是导 致生成碳烟颗粒的原因之一。
1.2颗粒物质量（PM )和颗粒物个数
(PN )测量设备
P N 测试设备：AVL 489 Particle Counter ，
测试范围：23nm ?2.5um ; 23nm ( ±lnm )测 试精度为 50% (土2%) ; 41m n (土 lnm )精 度至少9〇%〇
PN 测试原理：丁醇法，微粒通过饱和
丁醇气，包裹上丁醇后直径达到11.3-12.3 ，，舰激光计数器计数。
烟度测试设备：AVL 415 (FSN )，雛：
5|xg /m 3〇
烟度测试原理：一定容量废气中的瓢 积存在滤纸上，謝光电检测出麟黑滤纸。
2测试发动机主要参数
表1发动机主要参数，给出了试验发动机
设计的主要鐵。
3通过发动机台架试验研究发动机主
控参数对颗粒物排放的影响
3.1进排气相位正时对颗粒物排放的影响
因发动机在NEDC 循环的冷机阶段颗粒 物占循环总数的70-80%，重点以冷机阶段的 特征点作为台架试验优化对象作详细试验分 析。保持发动机冷却液出口温度在30度，
表1发动机主要参数
特殊配置废气压/进、排气頭同变
最大功率kW 109kW /5600rpm 最大扭矩Nm 235Nm /2000-4500rpm
缸径[mm ]74沖程[mm ]81.3排量[L ]
1.4圖比
10:1
根据实车在NEDC 工况的测量运行点，选取 2个特征工况点对不同的进排气W T 正时每 间隔10度作扫点测量，记录对应的碳烟值 (FSN )
，
保持其他控制参数不变。总体来说
适当增加气门重叠角有助于降低颗粒物排放。
3.2喷油正时对颗粒物排放的影响 用相似方法选取四个特征工况点，保持 发动机其余主控参数不变，在台架上测试起 始喷油正时角度260度-310度的烟|￡。从图 2测量结果显示，适当提前喷油相位有助于混 合气的充分混合，同时避免活塞上的燃油附 着，对降低碳烟有帮助。
3.3点火提前角对颗粒物排放的影响 从理论上来说适当推迟点火提前角有利 于混合气的充分混合，减少因后燃而使有机 物氧化变少的情况。但如果喷油正时已经充
发动机型号直列四缸/缸内直喷68 A U T O TIM
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