EGR和乙醇汽油协同对汽油机排放的影响

0 引言

近年来排放法规明显趋严，国六 b 的 CO、THC 和 NMHC 限值都降低了50%，NOx限值下降 42%，PM 限值下降 33%。国五仅对装直喷发动机的汽车提出 PM 的限值要求；国六对所有的装点燃式发动机的汽车都有 PM 值要求，同时新增了 PN 的限值要求。此外，国六新增了 N

O的限值要求。国六还要求企业申报整个测试循环的CO

的排放水平。

EGR可大幅降低NOx排放且在部分负荷有效降低油耗率，但可能会带来的THC、CO增加问题。乙醇是性能优良的含氧燃料，用它作为发动机燃料的增氧剂不仅可以部分缓解我国,石油短缺的问题而且对发动机排放的改善发挥着积极的作用。巴西国内汽油中也掺入高达22%-25%的乙醇，目前巴西已经将乙醇汽油作为一项基本国策。出口到泰国的汽车必须同时满足E85、E0油品下的排放限值。印度已经油12个州被要求汽油中掺入5%的乙醇。欧洲欧六法规要求公告油从E5升为E10。EGR和乙醇汽油协同研究对汽油机排放有重大意义。

破碎区又称中速区，碰撞速度在3～7 km·s-1之间。弹丸与缓冲屏碰撞后形成碎片云，其扩散角度及碎片尺寸主要取决于弹丸碰撞速度，并与缓冲屏厚度存在一定关系。随着撞击速度增高，碎片粒子尺寸变小，横向扩散角度变大。而缓冲屏增厚，会引起两者的同向增大。随碰撞速度进一步增高，弹丸受到更大程度的破碎并出现部分熔化(对于铝球和铝板的碰撞，碰撞速度大致大于 5.5 km·s-1时，弹丸开始熔化，在7 km·s-1左右弹丸完全熔化)[28]，从而引起碎片云对后墙的破坏作用降低。此速度区内，后墙正面出现大量撞击坑。后墙背面出现鼓包、层裂、剥落、穿孔。

1 设备及硬件搭建

安装示意图见图1，从催化器后取废气经EGR冷却器降温，属于低压EGR，过量空气系数λ=1.0，转速为1500r/min，不同EGR率与不同掺乙醇汽油排列组合对比，研究对NOx、THC、CO、颗粒物等排放物及油耗率的影响，综合评价排放油耗等发现相对最优匹配比例。

2 EGR和乙醇汽油协同对THC的影响

图2为排放物THC 随乙醇汽油比例变化趋势,HC排放和汽油机发动机的燃烧室粹熄有关，也与润滑油膜吸附作用有关，有时燃烧室内的沉淀物也会影响排放程度，EGR率为0%、5%、10%、15%、20%，变化趋势类似，随着乙醇比例的增加，缸内火焰传播速度加快，促进了混合气在缸内的燃烧，使燃料燃烧更加彻底，HC排放不断降低。压缩冲程直接喷射含氧燃料乙醇可以促进缸内燃烧，在很大程度上降低HC排放。 EGR在升高的同时缸内温度下降，粹熄距离拉开，有未燃烧材料不断出现，HC因此而加大排放。当EGR增加到一定程度时可能会存在失火现象，这时HC排放会短时间内迅速升高。当引入的废气比例较大(EGR=25%)时，循环变化系数较大，可能超过发动机的工作范围。此时，发动机气缸内的燃烧恶化，燃油的燃烧不完全，HC排放较高，但添加乙醇仍然可以减少未燃烧碳氢化合物的排放，使其低于原始发动机水平。随着EGR率的增加，后期燃烧温度降低，HC氧化减弱，HC排放逐渐增加。燃烧持续期的延长给一氧化碳的生产提供了时间，但是缸中燃烧温度降低对一氧化碳的生成起到一定的抑制性效果。由于缸中燃烧温度下降，碳氢化合物因为燃烧持续期延长而不断产生，随着EGR增加，碳氢化合物出现的越来越多。

(8)降雨指标。考虑到区内一年降雨不平均，多集中于汛期(7—9月)，选取降雨不均匀系数(即多年汛期平均降雨量与多年平均降雨量之比)作为降雨指标，在GIS平台中进行量化和0～1之间归一化差值处理(图3h)。

3 EGR和乙醇汽油协同对CO的影响

①当EGR率在20%以下时，随直喷乙醇比例的增加，排放物HC 排放不断下降。当引入废气比例较大时(EGR=25%)，部分燃料燃烧不完全，HC 排放较高。一定乙醇配比时，随着 EGR率的增加，HC 的排放逐渐增加。

4 EGR和乙醇汽油协同对NOx的影响

图4为排放物NOx 随乙醇比例变化趋势，由图可见，在EGR率不变时，乙醇比例对NOx 影响趋势为先上升而后一直降低，上升的原因分析为乙醇组合比例越大，燃油的含氧量就越大，十六烷值越大，从而改善了燃烧的性能，容易满足高温富氧的条件，导致NOx排放量逐渐升高，随乙醇比例的不断增加，缸内乙醇汽化潜热吸收的热量不断增加使得缸内温度降低，氮氧化物排放下降。当乙醇比例不变时，氮氧化物排放明显下降。因为EGR的增加，使缸内氧化剂被稀释，同时混合气的比热容增加，使燃烧温度降低。可见在EGR 和乙醇的共同作用能较大比例的降低排放物中氮氧化物含量。

5 EGR和乙醇汽油协同对颗粒物的影响

②EGR 率为0%、5%、10%、15%、20%时，CO的排放先上升后下降，但EGR率较高时，由于燃烧不完全，CO排放会升高。

随机抽样模拟初始缺陷分布对钢结构的影响……………………………………… 何玉斌，周斌，朱海鹏（11-9）

试验所用基准燃油满足国标技术要求，如表1。

总结：基于实验结果及理论分析，可以得到如下结论：

图3为排放物CO 随汽油乙醇汽油比例变化趋势，由图可见，EGR 率为0%、5%、10%、15%、20%时，CO的排放先上升后下降，但EGR率较高时，由于燃烧不完全，CO排放会升高。一氧化碳在生成的过程中受到氧浓度、燃烧时温度、压力等因素影响，汽油机大负荷运载时发生爆燃，此时点火角出现推迟现象，设备会对混合气加浓处理，从而保护硬件设施安全，这时燃料存在不完全燃烧的现象，导致CO排放很高。引入废气再循环系统后，EGR可有效抑制爆燃，尽可能的降低混合气的加浓程度，使CO排放降低。当汽油机处于中小程度负荷时，一氧化碳的排放情况与动力学相关，燃料的完全燃烧会产生二氧化碳，二氧化碳在高温环境下分解为一氧化碳，EGR应用后汽油机缸中燃烧温度下降，从而有效抑制二氧化碳进一步分解，所以CO排放会降低。

图 5为不同EGR 率下乙醇对微粒总数的影响，当EGR率为0时，乙醇可以较大比例的降低微粒的总数。EGR 率为5%、10%、15%、20%、25%时微粒总数较少，其中大多数应该是核膜颗粒。不易形成碳核的原因一是乙醇分子量小，二是添加含氧燃料乙醇使燃烧更加彻底。一般来说，根据颗粒大小，发动机颗粒可以分为三种类型：核膜式、聚集模式和粗粒模式。核膜颗粒的粒径范围为5-50nm。例如粒径较小，颗粒质量百分比较小，但数量百分比较高的固体碳核、硫酸盐化合物、金属灰烬等有机物；粗颗粒的模态粒径大于1000nm，汽油机中相应的核膜颗粒和聚集颗粒数量较少，可以忽略不计；聚集颗粒的粒径范围为50-1000nm，形成原因一般是未完全燃烧的烟尘颗粒通过聚集、表面生长、吸附碳氢化合物等物质形成。此外，在引入废气后，最高燃烧温度降低，这削弱了气缸内燃料的热裂解和脱氢反应，并进一步抑制了初级烟尘颗粒的形成。核颗粒主要由发动机燃烧过程中HC化合物和硫酸盐的成核形成。HC的体积分数逐渐增加，从而提高了HC化合物的成核概率和吸附能力，增加了核颗粒的数量，并导致颗粒数密度峰值逐渐增大。随着HC体积分数的进一步增加，HC化合物的成核概率和吸附量不断增加，这有利于核颗粒的形成。随着EGR率的增加，缸内燃烧温度降低。EGR降低了燃烧温度。燃烧温度的降低削弱了燃料在气缸内高温缺氧区域的热裂解和脱氢反应，抑制了碱性烟尘的产生。

③在引入废气比例不变时，乙醇比例对NOx 影响趋势为先稍有所上升而后一直降低。

导致跨境物流方面的平台、商家、第三方物流等没有对消费者权益产生足够的重视。有的不法商家在物流上造假，承诺通过空运等快捷手段运送商品，而实际上却使用海运等低成本的方式运货，赚取中间的差价。

当乙醇比例不变时，随废气比例的不断增加，最终氮氧化物排放明显下降。

④当EGR率为0时，乙醇可以较大比例的降低微粒的总数，一定乙醇比例时，最终EGR率的增加，颗粒数总体呈下降趋势。

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