国六排放标准给汽油车颗粒物质量(PM)限值降低了33%,同时也首次把颗粒物数量(PN)纳入到了法规中。这就意味着车企要面对一个难题:降低PN比降低PM更难,因为PN是在缸内燃烧过程中产生的。而要解决这个问题,首先得知道到底是哪里出了问题。 为了找出隐藏在燃烧室内的颗粒物,车企给发动机装上了一套内窥镜光学测试系统。这个系统就像是“火眼金睛”,能把缸内的燃烧过程变成高清照片。这套设备主要由一根超细的内窥镜和一束可调角度的光源组成。 通过在缸盖上打孔,内窥镜镜头就能直接进入燃烧室观察燃烧过程。当燃油喷射时,外接光源把油束照得像透明水柱一样。点火后,镜头捕捉到火焰颜色——蓝色代表均质预混燃烧,黄色就是扩散燃烧。颗粒物正是在扩散燃烧中产生的。 首先,内窥镜给喷油器拍“身份证”,记录它的喷雾瞬间。这个过程中可以清楚看到进气阀、火花塞和排气阀的位置。如果油束和这些部件没有碰撞,就可以排除活塞湿壁和气阀湿壁等引发黄色火焰的诱因。 接下来是拍摄点火全过程的照片。火花塞击穿后形成火核,接着是预混燃烧,最后进入扩散燃烧阶段。淡蓝色火焰证明活塞和气阀表面没有油膜残留。如果喷雾照片显示有碰撞现象,那么这个阶段就会出现黄色扩散燃烧。 如果把时间轴往前拨一下就会发现问题所在——图4、图5展示了喷油相位过早的情况。当活塞接近上止点时高压燃油直接冲到了活塞顶部形成湿壁。在高温缺氧条件下湿壁燃油后期才开始燃烧并产生黄色火焰和大量颗粒物。有了这些照片证据后工程师只需调整喷油相位就能避免这种情况发生。 总之,可视化技术是解决国六PN难题的关键。颗粒物数量首次被写进法规意味着排放不能再靠简单调参数来糊弄过关了。内窥镜系统让工程师第一次能够清楚地看到颗粒物的产生过程并进行优化处理。在这个过程中谁能先看清缸内火焰颜色就能更快地把PN压到限值以下。