第6期（总第233期） 2017年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 6 (Serial No 233)
Dec 2017
点火时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响
宫长明’，宫宝利”，彭乐高”，孙景震”，李朝晖”，屈翔”，刘凤华
(1大连民族大学机电工程学院，辽宁大连116600；2.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122；
3德尔福（上海)动力推进系统有限公司，上海200131；4吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春130022）
摘要：针对甲醇发动机低温冷起动困难，在1台由1130单缸柴油机改造而成的直喷火花点火甲醇发动机上，利用CFD模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理，通过电热塞将进气温度加热到283K研究了点火时刻对甲醇发动机低温(266K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明：提前点火时刻能够使缸内混合气得到较充分然烧减少未燃甲醇排放，当点火时刻由8BTDC提前到11BTDC时未燃甲醇排放显著减少提前点火时刻能够降低甲醛排放，当点火时刻提前到17°BTDC、缸内最高燃烧温度超过1300K时，甲醛快速氧化，甲醛排放显著减少。
关键词：冷起动；直喷甲醇发动机非法规排放燃烧；点火时刻 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 06 005
中图分类号：TK464
文献标志码：B：
文章编号：1001-2222(2017)06-0025-05
2016年国家环保部和国家质检总局联合发布
广《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六价段）》，全面加严了轻型汽车尾气排放测试要求，对排放污染物限值也更加严格，同时提出了对PM及 PN的排放限值要求。国家对汽车污染物排放的产苛要求给传统汽车业带来了巨大压力，因此寻求一种清洁可持续发展的替代燃料迫在眉睫。甲醇燃料来源广泛，且具有十分优良的运输优势和相对较高的能量密度：同时电醇是一种含氧续料，点缺式发动机在燃用甲醇燃料时不产生炭烟，且具有超低CO， NO,HC和PAH排放特点"。在当今严苛的国家环保法规的大环境下，甲醇被认为是最具潜力的可持续发展替代燃料之一3]。然而甲醇燃烧时发动机尾气中却有较高的醇醛等非法规排放物，造成新的环境污染，其中甲醛对人体健康伤害尤为严重，日本和欧美等众多国家已经将一些醛类物质列人重点污染物名单3]。目前国内外对甲醇发动机的研究主要集中在法规排放的生成机理，对非法规排放的研究相对较少,因此对甲醇发动机非法规排放的生成机理尚不清楚，同时也没有有效途径解决申醇发动机非法规排放问题，非法规排放已经成为制约甲醇发动机发展的关键。
收稿日期：2017-08-16；修回日期：2017-12-19
甲醇的汽化潜热超过汽油的3倍，甲醇蒸发时
吸收大量的热严重影响甲醇的蒸发速度和蒸发量，导致甲醇发动机冷起动困难，使得冷起动非法规排放回题更加突出。研究发现在一个FTP测试循环中超过70%非法规排放产生于冷起动阶段+5」。目前降低冷起动HC排放的控制方法主要通过两个途径：一是从尾气后处理器人手，设法缩短三效催化器的起燃时间；二是通过改善缸内燃烧，减少发动机本身的HC排放。宫长明"等研究了空燃比对缸内直喷甲醇发动机冷起动非法规排放的影响，研究结果表明，减稀空燃比能够降低未燃甲醇及甲醛的浓度。李理光等基于单次循环HC排放对比试验发现失火与着火相比HC排放的峰值增加80%。冷起动时缸壁温度较低，水蒸气易发生凝结，湿润火花塞的概率较大，失火发生概率增大，而甲醇发动机由于甲醇蒸发潜热大使得冷起动缸内温度更低，失火概率大大增加，所以要控制冷起动过程中HC排放必须严格控制冷起动失火现象，实现首循环的“即喷即着”。
鉴于甲醇发动机冷起动困难，本研究主要使用
AVL-Fire软件耦合申醇氧化反应机理，研究点火时刻对甲醇发动机冷起动燃烧、甲醛及未燃电醇等非法规排放的影响，以期为甲醇发动机实现超低排放
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51676029，51176063）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（DC201502010203，
DCPY2016090)
作者简介：宫长明（1964一），男，博士，教授，主要研究方向为发动机燃烧与排放控制+gongcm@dlnueduen，
通讯简介：影乐高（1989—），男，硕士，工程师，主要研究方向为发动机燃烧与排放控制+penglegao1989@163eom