基于电子显微镜的GDI汽油机烟尘排放颗粒显微特征分析

与进气道喷射发动机、传统发动机、以及带有颗粒过滤器的柴油机相比，现代汽油缸内直喷（GDI）汽油机的烟尘排放量较高。针对这一问题，选取3个工况即2个工况为国际标准驾驶循环（NEDC、WLTC）、1个工况为试验中时间较短的子循环工况，对GDI汽油机的烟尘排放颗粒特征进行了研究。通过观察电子显微图像，可以得出如下结论。

（1）在3个循环工况中，大多数烟尘颗粒的直径小于20nm,剩余部分的烟尘颗粒直径在30～35nm范围内。其中，在WLTC工况下，小于20nm的烟尘颗粒比例最高（尤其是在低温的环境下）。所以，烟尘颗粒的大小与汽油机的工作条件（冷起动条件、加速阶段、匀速阶段）有关，也与喷入的燃油量、汽油机温度、燃烧条件、氧化速率有关。具有相同尺寸的烟尘颗粒会优先聚集在一起，彼此连接形成较大的聚集体。

（2）在GDI汽油机冷起动阶段，直径30～35nm、且未聚集的烟尘颗粒和烟尘聚集体比较多，在整个循环过程中，它们占总体颗粒的25%。

（3）在低温环境及WLTC工况下，会使GDI汽油机产生的直径小于20nm的烟尘颗粒浓度最高，表面积与体积的比率较小。而且，WLTC工况下所产生的烟尘对人体的危害最大。

（4）传统的显微镜只可以观察到聚集后的烟尘颗粒，不能识别关键特征（初级颗粒、内部纳米结构特征）。与传统的显微镜相比，电子显微镜还可以观察到未聚集的烟尘颗粒（初级颗粒）。通过初级颗粒的形态特征可以更加详细地研究烟尘性质，这些性质是与大气反应相关的重要过程，与烟尘颗粒化学性质、毒性直接相关。

刊名：Combustionand Flame（英）

刊期：2016年第4期

作者：AnthiLiatietal

编译：野晨晨