喷油策略对GDI发动机碳烟生成的影响∗

庞昌乐，赵洪雪，，静大亮，董哲林，王 志，帅石金

喷油策略对GDI发动机碳烟生成的影响∗

庞昌乐1，赵洪雪1，2，静大亮2，董哲林2，王 志2，帅石金2

(1.中国农业大学工学院，北京 100083；2.清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084)

结合发动机台架试验和三维数值模拟分析了GDI发动机喷雾、燃烧和碳烟的生成过程。结果表明，混合气浓区、池火是碳烟生成的主要原因；早喷工况，燃油撞击活塞顶部形成油膜，燃烧过程出现池火现象，碳烟生成量明显增加；晚喷工况，油气混合时间较短形成了局部浓区，导致碳烟质量生成增加。相同工况下两次喷射策略有助于实现均匀混合气，显著降低缸内碳烟的生成。

直喷汽油机；碳烟；喷油策略；数值模拟

Keywords:GDI；soot；injection strategy；numerical simulation

前言

当前，大气PM2.5成为社会关注的热点。根据北京市环保局数据，北京地区的PM2.5中三分之二颗粒物为当地产生，其中机动车贡献量最高，达到31.1%[1]。为了降低机动车颗粒物排放，我国制定了较为严格的尾气排放法规并向欧洲标准靠拢，欧VI限制GDI排放标准既限制颗粒物质量(PM＜5mg/km)又限制颗粒物数量(PN＜6×1011)[2]。欧洲多个实验室联合开展的乘用车颗粒测量结果表明[3]:与传统进气道喷射汽油机和带有颗粒捕集器的柴油机相比，缸内直喷汽油机排放的颗粒物数量更多，且颗粒物粒径更小，危害更大。因此，减少缸内直喷汽油机碳烟的排放已经成为亟需解决的问题。

近年来国内外学者采用试验和模拟的方法对GDI发动机的碳烟生成进行了大量的研究。文献[4]～文献[6]中分别利用激光诱导炽光法和双色法对GDI发动机碳烟生成过程进行可视化研究，研究结果表明混合气空间浓区、附壁油膜及池火是GDI发动机生成碳烟的主要途径。……