GPF后处理器降低GDI汽油机微粒排放的技术研究

GPF后处理器降低GDI汽油机微粒排放的技术研究

报告人

学号

指导老师

通过GPF降低GDI汽油机微粒排放的技术研究

1.课题背景及意义

2.国内外研究现状

3.拟解决的关键问题

4.研究方法与实施方案

5.工作计划及进度安排

6.致谢

Fig.1GDI汽油机示意图

·GDI汽油机控制手段灵活，精度高，在实现汽油机降低油耗的技术手段中有较大的优势·GDI燃烧产生微粒

（存在部分不均匀混合气或撞壁现象等

从而会引起超细微粒的排放）

·日益严格的排放法规对微粒排放做出

限制

PFI

GDI

喷油器位置进气道或进气歧管气缸内喷油器压力

0.3~0.4MPa 5MPa

Tab.1GDI发动机与PDI发动机特点

混合气形成均质混合气均值混合气，分层混合气燃烧方式

预混燃烧

预混燃烧，扩散燃烧

GDI汽油机优点：响应快，控制灵活，有利于发动机稳定燃烧，容易实现与其他技术（如增压、发动机启停等）的匹配

杨世春,李君,李德刚.缸内直喷汽油机技术发展趋势分析[J].车用发动机, 2007(5):8-13.

PFI

GDI

Fig.2PFI发动机，GDI发动机喷油器位置示意图

Fig.3GDI汽油机微粒产生示意图

1) 预混火焰在浓区传播时生成

2) 燃烧后期在油膜蒸发扩散火焰中（活塞顶面）产生 均质混合气条件下汽油机碳烟排放低，但分层混合气时排气烟度高达2.5BSU。

——瑞典Chalmers大学 喷雾引导式GDI汽油机的PM排放比壁面引导式GDI汽油机低很多，同PFI汽油机接近。

——牛津大学R.Stone等 GDI汽油车的颗粒质量和数量显著高于PFI汽油车和带柴油机颗粒捕集器的柴油车。

——瑞典U.Mathis等通用汽车公司P.Ericsson等 壁面引导GDI汽油机的颗粒排放高于喷雾引导GDI汽油机，尤其在冷起动过程中差异明显，而喷雾引导GDI汽油机在分层模式运行时颗粒数量会显著增加。

—通用公司PFI与带DPF柴油机的颗粒物排放质量和数量相当，而GDI尤其是分层混合气GDI汽油机的颗粒物排放处于较高水平。

王建昕,王志.高效清洁车用汽油机燃烧的研究进展[J].汽车安全与节能学报, 2010(3):167-178.

Euro 52009.09a 1.00.10b 0.060.005c,d Euro 6

2014.09

1.0

0.10b

0.06

0.005c,d

a. 2011.01 for all models

b. and NMHC = 0.068 g/km

c. applicable only to vehicles using DI engines

d. 0.0045 g/km using the PMP measurement procedure

法规实施日期CO HC NOx Tab.2欧Ⅴ、欧Ⅵ排放法规

PM PN -6.0×1011 c

(g/km)

(#/km)

2国内外研究现状

2.1燃料掺烧对微粒排放的影响

2.2燃料添加剂对微粒排放的影响

2.3组合喷射对微粒排放的影响

2.4GPF对微粒排放的影响

魏群,王天友,张志进等.醇类汽油混合燃料EGR氛围下颗粒物排放特性研究[J].环境科学学报,2015(06):1690-1696.

汽油：5.7×107·cm -3

正丁醇：2.0×107·cm -3

乙醇：1.0×107·cm -3

›

›

Fig.4混合燃料的排放特性

姚春德,危红媛,耿培林等.MMT对GDI PFI汽油机

微粒排放的影响[J].

环境科学学报

2015(09):2766-2772.

试验转速2000rpm

丁嘉磊,张铁臣,邓志坤.MMT颗粒物数量排放及粒径的分布特[J].

内燃机学报

Fig.5添加MMT对微粒的影响

Fig.6添加MMT对微粒的影响

中小负荷工况，转速为2000r/min

魏传芳.进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究[D].吉林大学

, 2015.

Fig.8喷油策略对 soot 排放的影响

Fig.7组合喷射喷油器安装示意图

2.4GPF对微粒排放的影响

Chika Saito, Takahiko Nakatani, Yukio Miyair等.

New Particulate Filter Concept to Reduce ParticleNumber Emissions[J].SAE International, 2011-01-0814.

Tab.3DPF与GPF

Fig.9GPF数据测量点

方案优点缺点燃料掺烧能够较有效地降低微粒排放改变燃料的理化性质

添加剂可以在现有发动机上直接使用只有在少数工况下才能达到降低微粒的效果，多数情况下会增加微粒排放，尤其是添加剂本身燃烧产物难处理

组合喷射灵活的进气组织方式若使微粒降低，需采用高比例的进

气道喷射

GPF 后处理装置，对发动机燃烧组织方

式影响小，不干扰其他降低微粒的

措施，能够有效减少微粒排放

发动机使用额外的装置，费用较高

Tab.4各个措施的优缺点