GDI汽油机燃烧条件及三效催化器对颗粒物物化特性影响规律研究

摘要

近年来,京津、长三角等地区频发的雾霾天气使公众更加关注大气悬浮颗粒物的控制与治理,而随着GDI汽油机的推广、应用,其尾气即将成为大气中细颗粒物的潜在来源之一,因此,针对GDI汽油机排放颗粒物的研究已成为相关领域的研究热点。本文针对GDI汽油机燃烧组织条件及三效催化转化器对颗粒物粒数排放特性及纳观物化特征的影响规律开展了系统、深入地研究,初步确定了GDI汽油机颗粒物理化特性的演化机制及优化措施,研究结果将为GDI汽油机颗粒物生成机理及其控制技术的研究提供必要的理论参考。具体研究内容和结果如下:
　　(1)GDI汽油机排气颗粒物粒径呈双峰分布,包括核态和聚集态颗粒物。当混合气由浓变稀,排放颗粒物、聚集态颗粒物、核态颗粒物的粒数排放浓度均大幅降低,而排放颗粒物的几何平均直径减小。点火提前角增大,排放颗粒物、聚集态颗粒物、核态颗粒物的粒数浓度均有所增加。喷油时刻提前,聚集态颗粒物粒数浓度先降低后增加;EGR率增加,排放颗粒物和核态颗粒物的粒数浓度均先增加后降低,而聚集态颗粒物粒数浓度则单调降低。
　　(2)与催化器前的颗粒物粒数排放量相比,怠速时,催化器后的核态颗粒物粒数浓度明显降低,而聚集态颗粒物的粒数浓度有所增加;低速小负荷时催化器后排放颗粒物、聚集态颗粒物、核态颗粒物的粒数浓度均有所降低;而在排气温度较高的工况,浓混合气会导致催化器后核态颗粒物粒数浓度有所增加。
　　(3)缸内燃烧组织条件对颗粒物的纳观结构有显著影响。增加空燃比、推迟点火、喷油提前以及降低EGR率都会导致GDI汽油机颗粒物的基本碳粒子粒径减小;采用稀混合气以及增加EGR率则会导致微晶碳层的层间距增加;采用理论空燃比、推迟点火、提前喷油会导致微晶长度降低;而采用理论空燃比、推迟点火、提前喷油均会增加GDI汽油机颗粒物中微晶碳层的曲率。此外,理论空燃比时,三效催化器后粒径分布范围变宽,而稀混合气时,颗粒物平均粒径减小;催化器后微晶层间距分布范围变窄;采用当量比和稀混合气时,催化器后微晶曲率减小。
　　(4)采用理论空燃比、点火延迟、喷油提前以及增加EGR率均会导致颗粒物石墨化程度降低。此外,排气温度较高时,经过三效催化器处理后的颗粒物石墨化程度增加,更难被氧化。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 汽油机的发展现状

1.3颗粒物的成分、危害及形态特性

1.4发动机颗粒物的研究方法

1.5 GDI汽油机颗粒物研究现状

1.6本文的研究意义和内容

第二章 GDI汽油机排气颗粒物取样系统及颗粒物理化特性表征方法

2.1试验GDI汽油机及燃油

2.2颗粒物粒数排放和粒径分布的测量方法

2.3 GDI汽油机颗粒物纳观结构的分析方法

2.4本章小结

第三章 GDI汽油机排气颗粒物的数量排放特性及三效催化器对其的影响

3.1燃烧组织措施对GDI汽油机颗粒物粒数排放及粒径分布的影响

3.2三效催化器对GDI汽油机排气颗粒物粒数排放及粒径分布的影响

3.3 本章小节

第四章 GDI汽油机排气颗粒物纳观结构及三效催化器对其的影响

4.1颗粒物形貌与元素组成的研究

4.2颗粒物纳观结构

4.3 颗粒物石墨化程度

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

参考文献

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