機油對GDI發(fā)動機微粒排放影響規(guī)律的研究

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1、分類號：TK411+.5單位代碼：10183研究生學號：2015422121密級：公開吉林大學碩士學位論文（學術學位）機油對GDI發(fā)動機微粒排放影響規(guī)律的研究ResearchontheEffectofLubricatingOilonParticulateEmissionsofGDIEngine作者姓名：皮恒志專業(yè)：動力工程及工程熱物理研究方向：GDI發(fā)動機微粒排放控制指導教師：李君教授培養(yǎng)單位：汽車工程學院2018年6月機油對ＧＤＩ發(fā)動機微粒排放影響規(guī)律的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＬｕｂｒｉｃａｔｉｎｇＯｉｌｏｎＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＥｍｉｓｓｉｏｎ

2、ｓｏｆＧＤＩＥｎｇｉｎｅ作者姓名：皮恒志專業(yè)名稱：動力工程及工程熱物理指導教師：李君教授學位類別：工學碩士２以。答辯日期：年〖月厶日?。崳姡桑壩唇?jīng)本論文作者的書面授權，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進行任何形式的復制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權的商業(yè)性使用（但純學術性使用不在此限）。否則，應承擔侵權的法律責任。吉林大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：，是本人在指導教師的指導下所呈交學位論文，。獨立進行研究工作所取得的成果除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包

3、含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研宄做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。＇學位論文作者簽名／尤／立毛：｜日期Ｓ６：別年月今ＨＩ摘要近年來，缸內(nèi)直噴汽油機（GDI）憑借其良好的燃油經(jīng)濟性和瞬態(tài)響應特性贏得了廣闊的市場，然而其微粒排放問題一直比較突出。在眾多影響發(fā)動機微粒排放特性的因素中，機油對微粒排放的影響不容忽視。相關研究表明，機油具有粘度大，不易揮發(fā)，難以霧化等特性，少量機油參與缸內(nèi)燃油的燃燒會較為顯著地增加微粒排放；并且發(fā)動機排放的微粒中含有大量來自于機油的金屬元素，其中的很多元素會對

4、人體健康造成一定的影響。相關的研究和報道指出，缸內(nèi)直噴汽油機（特別是渦輪增壓缸內(nèi)直噴汽油機）存在較為明顯的燒機油現(xiàn)象。鑒于此，本論文針對機油對GDI發(fā)動機微粒排放的影響規(guī)律進行了初步探究，開展了微粒數(shù)量濃度、質(zhì)量濃度、粒徑分布、微觀形貌及元素組成等方面的研究。具體研究內(nèi)容和成果如下：1.制定曲軸箱通風系統(tǒng)的改造方案，通過增大油氣分離器壓力控制閥上的壓力彈簧的剛度來增加進入發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒的機油量，實現(xiàn)參與缸內(nèi)燃燒的機油量可調(diào)節(jié)功能。采用機油耗臺架測試法依次測出三種不同壓力彈簧剛度，不同工況下的試驗發(fā)動機的機油耗。試驗結果表明，相同工況下，參與缸內(nèi)燃燒的機油量與壓力彈簧剛度呈正相關的關系。2.搭

5、建了GDI發(fā)動機微粒測試臺架，采用二級稀釋系統(tǒng)對發(fā)動機尾氣進行適當稀釋以使得進入粒徑測量儀的尾氣中微粒數(shù)量濃度滿足粒徑測量儀的測量要求。采用EEPS-3090微粒粒徑測量儀測量了不同機油耗狀態(tài)下GDI發(fā)動機的微粒排放情況，研究了微粒的數(shù)量濃度和質(zhì)量濃度，微粒數(shù)量濃度粒徑分布等參數(shù)的變化規(guī)律。試驗結果表明，在大部分工況下，參與燃燒的機油量增加后，微粒數(shù)量濃度和質(zhì)量濃度也隨之增加，但粒徑分布未呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。3.設計了微粒樣本采集裝置，使用銅網(wǎng)微柵支持膜采集用于微觀觀察和元素分析的微粒樣本。采用TECNAI-F20場發(fā)射透射電子顯微鏡對微粒樣本進行微觀觀察，并對基本碳粒子的粒徑，重疊系數(shù)，層間

6、距等特征參數(shù)進行測量，統(tǒng)計分析。研究發(fā)現(xiàn)，參與燃燒的機油量增加后，微粒的典型微觀形貌未發(fā)生明顯改I變，基本碳粒子的粒徑有變小的趨勢，基本碳粒子平均重疊系數(shù)的變化相對較小；2000r/min轉速，在大部分負荷工況下，參與燃燒的機油量增加后，平均層間距有所減??；100%負荷的速度特性下，參與燃燒的機油量增加后，基本碳粒子平均層間距未出現(xiàn)明顯的單一變化規(guī)律。4.對比粒徑測量儀測得的宏觀微粒排放特性和微粒微觀圖像測量的統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)，基本碳粒子的粒徑分布要比粒徑測量儀測得的微粒粒徑分布要“狹窄”，對應基本碳粒子的峰值粒徑比微粒的峰值粒徑要大。參與燃燒的機油量增加后，2000r/min轉速時，通過平均層間

7、距得到的微粒氧化性變化結論和微?？偟臄?shù)量濃度變化規(guī)律比較吻合；100%負荷速度特性下，二者的結論不吻合。5.采用能量色散X射線光譜儀對微粒樣本進行元素分析，發(fā)現(xiàn)GDI發(fā)動機排放的微粒中含有C、O、N、S、Si、P、Fe、Cu、Mn、Ca、Ti、Pb等元素。對比試驗發(fā)動機油底殼內(nèi)機油的元素檢測結果，確定微粒中Mn、Ca、Ti、Pb等元素主要來自于機油。綜上所述，GDI發(fā)動機機油參與缸內(nèi)燃燒會對微粒排