论文部分内容阅读
相比进气道喷射发动机,缸内直喷发动机(GDI)在燃油经济性和动力性能方面存在着独有的优势。随着现代发动机制造水平的提高和电控喷射技术的不断成熟,缸内直喷式汽油机得到飞速发展。与此同时,缸内直喷汽油机却面临着排放和积碳两大难题,如何降低排放和清除喷油嘴积碳问题成为缸内直喷汽油机亟需解决的问题。在此背景下,学者们对颗粒物排放机理和影响因素做了大量的研究,为提出减少颗粒物排放方法提供了理论依据。然而目前对于缸内直喷汽油机喷油嘴积碳的研究还十分有限,关于喷油嘴积碳的形成机理和影响因素还没有一致的结论。因此,本文在一台缸内直喷发动机上研究了多种汽油组分对发动机喷油嘴积碳生成的影响,并分析了不同汽油组分下积碳的氧化特性。本文主要研究内容如下:(1)针对汽油中乙醇、芳香烃、硫以及锰四种成分,在台架试验条件下,采集了喷油嘴积碳,通过热重分析仪(TGA)仪器对积碳做了热重曲线测试,并运用阿伦尼斯模型分析了积碳的氧化活性。结果表明,四种燃油组分均会在一定程度上降低积碳的反应动能,提高积碳的氧化活性。(2)运用场发射扫描电子显微镜对不同燃油燃烧生成的积碳做了微观结构分析,结果表明不同燃油成分下积碳的微观结构存在较大差异。乙醇、芳香烃和硫含量的增加均会增加积碳颗粒中微晶的长度,而锰的添加会使积碳颗粒中微晶长度缩短。在微晶弯曲度上,乙醇和锰有促进增大的趋势,而芳香烃和硫的添加不会造成明显改变。微观结构分析结果说明,锰和乙醇的添加会提高积碳的氧化活性,对积碳生成有抑制作用。(3)运用超级分辨率场发射扫描电子显微镜对不同燃油燃烧生成的积碳做了元素组成分析,结果不同燃油成分下积碳中含有的元素存在差异。芳烃的添加会引起积碳中金属元素的增多,而锰的添加会使积碳中锰含量增加。(4)对不同燃油运行下的喷油嘴进行了喷雾效果测试,结果积碳的生成会增大喷雾锥角,同时会使得喷油嘴的贯穿距离发生改变,从而影响缸内混合气的燃烧。(5)使用DMS500快速颗粒物分析仪分析了积碳的生成对颗粒物排放的影响,结果表明汽油中乙醇和硫的增加会抑制积碳的生成速度,并能够最终减少积碳的生成量。锰元素同样会抑制积碳的生成速度,然而最终积碳的生成量会有所增加。芳香烃则对积碳生成有促进作用。