汽油缸内直喷(Gasoline direct injection，GDI)技术因可以有效地提高发动机的动力性与燃油经济性已经成为了内燃机重要的发展方向[1-4]。但是，采用汽油缸内直喷技术会减短燃料与空气的混合时间，导致混合气混合不均匀，这会使得GDI汽油机的颗粒物排放量增加[5-7]。有研究表明，GDI发动机的颗粒排放量在柴油机和进气道喷射(PFI)汽油机之间，颗粒物质量和数量排放量约为10 mg/km和1013 个/km，约为PFI汽油机的10倍[8-9]。当前国六排放法规即将实施，新驾驶循环(WLTC)与之前的测试循环差别较大，工况复杂，颗粒物排放控制尤为重要。目前针对发动机循环工况对发动机后处理系统影响的模拟研究较少，不能准确地了解到在变工况下汽油机后处理系统的工作情况。
通过分析三元催化转化器与汽油机微粒捕集器的内部流动与反应规律，利用AVL BOOST 软件对不同工况下三元催化转化器的反应效率与汽油机微粒捕集器压降变化进行了模拟，对GDI汽油机后处理装置的设计或选择有一定的参考作用。
1 试验仪器及设备
试验发动机为4缸GDI汽油机，其主要性能参数见表1。本次台架试验采用AVL DynoRoad202/12 Sx电力测功机，使用AVL puma测控系统对GDI汽油机进行工况控制，颗粒物测量采用AVL 489颗粒计数器进行测量。
造模后第7天，模型组和各给药组大鼠足跖肿胀度均较空白组显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.01）；上述各组大鼠足跖肿胀度大多于造模后第14天达到峰值，随后逐渐下降。造模后第21、28天，各给药组大鼠足跖肿胀度均较模型组显著下降，差异均有统计学意义（P＜0.05），但组间比较差异均无统计学意义（P＞0.05），详见表3。
表1 GDI汽油机结构参数
型式顶置气门、直列式、四冲程、GDI增压发动机排量/L1.967进排气门双VVT, 16气门最大功率/kW160最大功率转速/r·min-15 000最大扭矩/N·m320最大扭矩转速/r·min-11 700～3 000压缩比9.6∶1缸径/mm82.5行程/mm92.5后处理装置三元催化转化器,GPF
2 数学分析及方法
本研究采用AVL BOOST软件对发动机瞬态及稳态性能进行计算，同时可以优化进、排气系统等一些影响性能的主要零部件设计。
2.1 GPF内部流场模型
壁流式 GPF 的排气进、出口通道示意见图1。发动机的排气流入过滤通道 1，然后穿过具有多孔介质的壁面流入通道2，炭烟颗粒物沉积在壁面内。炭烟颗粒物经过深层过滤(depth filtration)和滤饼过滤(soot cake)分别被捕集在 GPF 过滤通道内。其中深层过滤层沉积在过滤通道介质内部，在表面则堆积形成滤饼过滤层[10]。
图1 GPF通道示意
其中， GPF 内部流体(进出口通道)的流动模型基于一维稳态的连续性方程及动量方程：
(1)
(2)
式中：ρg,n为通道内的气相密度(n=1 代表入口通道，n=2 代表出口通道)；νg,n为气相流速；AF,n为通道前端表面积；νw,n为壁面流速；AS,n为过滤通道的湿周半径。
GPF入口和出口通道的动量平衡方程为
νg,1·(F1·μ+pg,1·νw,1·AS,1)，
(3)
νg,2·F2·μ。
(4)
式中：pg,i为进出口通道气体压力(i= 1.2)；Fi为通道内气体摩擦损失系数；μ为气体动力黏度。
壁面流速为
(5)
上述连续性方程和动量方程的初始条件为：
νg,1=νinl|z=0，
(6)
νg,1=0|z=leff，
(7)
νg,2=νinl|z=0，
(8)
pg,2=pout|z=leff。
(9)
2.2 GPF内部压降模型
GPF的压降是决定GPF技术实现的重要依据，因此研究GPF压降模型对GPF工作效率和优化有着重要意义。本研究所采用的GPF压降模型基于Darcy 定律中对于多孔介质压降的定义。
对于完整的进出口通道，其压降模型为
从图1中可以看出，我国各个省份(直辖市、自治区)都已经建立了各种形式的文化创意产业园区，而且经济比较发达的省份及地区，其园区的数量也比较多.
pg,1-pg,2=Δpw+Δpsd+Δpac+Δpsc=νw,1·
(10)
其中，壁面压降为
网络沟通由于在沟通同步性上的区别，又被划分为同步沟通和异步沟通。同步沟通(Synchronous Communication) 是指互动信息的发送和接受是在同一时间段进行的，互动双方同时在线，一方所做的动作可以被另一方实时观察及感知。异步沟通(Asynchronous Communication) 则是信息的发送与接收在时间点上错开，互动双方所进行的操作在时间上有一定的滞后性。两者的差别在于互动是否同时，也就是时间维度的差别。[1]
(11)
深层过滤压降为
(12)
滤饼过滤压降为
(13)
进出口通道摩擦产生的压降为
(14)
(15)
Δpac=Δpinl+Δpout。
(16)
以上公式中：Fnfw,A，Fnfw,B为过滤通道的几何系数，用来描述入口通道所处的位置；kw，ksd，ksc分别为壁面、深层过滤层、滤饼过滤层的渗透率，其中，壁面渗透率kw在软件中的取值范围为1×E-15～1×E-12 m2，在本研究中壁面渗透率为1×E-13 m2，滤饼过滤层的渗透率ksc在软件中的取值范围为1×E-16～1×E-13 m2，在本研究中滤饼过滤层的渗透率为5×E-15 m2，深层过滤层的渗透率与滤饼过滤层的渗透率相同,在本研究中深层过滤层渗透率为1×E-13 m2；δw，δsd，δsc分别为壁面、深层过滤层和滤饼过滤层的厚度，在软件中根据实际设置相应的壁面厚度为0.203 2 mm；μ为气体的运动黏性系数；ζ为摩擦损失系数；ρsd，ρsc分别为深层过滤层和滤饼过滤层的填充密度。
案例教学法在实际应用中仍然存在若干问题，因此对于“会计学基础”课程的教学，完善案例教学法，其根本目的在于提高教学质量，更好地达到教学目标。因此，在运用过程中要求教师在选取案例时注意选取兼具针对性与可分析性案例，所选案例应符合时代背景，贴近现实经济生活，同时建立高水准的专业课程案例库，定期或不定期进行案例更新。除此之外，与传统“灌输式”教学方法相比，虽然教师仍然是课堂教学的核心，但教师需要扮演的角色更为复杂，因此对教师综合素质的要求也更高。教师在具备扎实专业功底的同时，也应具备充分的信息加工与分析能力，同时具有能够引导与激发学生主动思考的能力，合理将理论教学与实践教学相结合。
3 试验验证
为了验证模型的准确性与合理性，对模型进行试验验证。图2示出WLTC市内高速工况下汽油机微粒捕集器压降的数值模拟分析结果与实际发动机试验结果的对比。从图2中可以看出，部分工况数值模拟结果与发动机试验结果有差距，这是由于模拟过程中简化了部分反应过程，所以造成了压降偏低的情况，但是二者趋势基本一致，模拟结果可以准确体现出试验结果的趋势与变化规律，说明模型有一定可靠性。
图2 GPF压降的数值模拟结果与试验结果对比
4 结果与讨论
模型主要模拟了WLTC循环的中速段、高速段以及超高速段，计算时间为590—1 800 s。
4.1 中速段计算结果及分析
在WLTC循环中中速段运行时间为590—1 022 s。中速段工况下三元催化转化器对HC的转化效率受排气温度和排气流量的影响，计算结果见图3和图4。
由图3可知，HC的转化效率随时间变化波动较大，这是由于瞬态工况下排气温度与排气流量等因素使得进入催化器的反应物量不稳定，并且反应物温度波动造成了反应效率不稳定。从图3可以看出，排气温度在235～415 ℃之间，平均HC转换效率为84%。随着温度的上升，HC的转换效率也会上升，上升的趋势与温度上升的趋势基本一致，这是由于高温有利于HC的转化反应，加速了HC转化，所以提高了HC的转化效率。
从图4可以看出，排气流量在10～95 kg/h之间，随着排气流量的变化，HC的转化效率也随之改变。排气流量上升HC的转化效率随之下降，排气流量下降HC转化效率随之上升，这是由于排气流量上升时，有更多的HC化合物进入到三元催化转化器中，过多的HC化合物进入催化器中，使其转化率下降。
报告人利用多媒体技术对自己的专题进行阐述，并将自己的理解融入发言中。针对参与者（教师、学生）提问，报告人对相关内容进行解释，随后大家交流讨论。学科交叉及创新意识的培养也主要体现在该环节，报告人通过前期的工作收获最新科学研究进展，并提炼转换为自己的知识，通过教师点评获得新的启发，学会如何抓住科学问题的核心部分；参与学生可以快速了解某一领域的研究概况，对自己感兴趣的部分进行提问，并通过教师的引导和点评获取更多知识。总之，这是Seminar模式教学中最精彩的部分，该部分是对学生逻辑思维、多媒体制作、言语表达等综合能力的考查，有利于推动学术争鸣和思想交流。
图3 中速段工况下HC转化效率和排气温度的关系
图4 中速段工况下HC转化效率和排气流量的关系
在WLTC循环中速段工况下GPF压降受排气流量的影响见图5。从图5可以看出，GPF的压降随着排气流量的上升而上升，GPF压降的变化趋势与排气流量值基本一致。说明影响GPF压降的主要因素是排气流量。这是由于排气流量的上升导致进入GPF的颗粒数量增多，进而导致GPF压降上升。从图5还可以看出，GPF压降平均值为1.1 kPa，最高压降为5.5 kPa，一般GPF压降允许值为8 kPa以下，所以GPF压降满足实际要求。
图5 中速段工况下GPF压降和排气流量的关系
从图6可以看出，在变工况下GPF捕集效率随时间剧烈波动，这是由于在循环工况下排气流量不稳定。可以看出，捕集效率基本维持在90%，可以达到排放要求。
Ci,j(φi+1,j+1-φi,j)-Ci-1,j-1(φi,j-φi,j-1)+Di,j(φi+1,j-1-φi,j)-Di-1,j+1(φi,j-φi-1,j+1)
图6 中速段GPF捕集效率
4.2 高速段计算结果及分析
在WLTC循环中高速段运行时间为1 023—1 478 s。高速段工况下三元催化转化器对HC的转化效率受排气温度与排气流量的影响，计算结果见图7和图8。
图7 高速段HC转化效率和排气温度的关系
图8 高速段HC转化效率和排气流量的关系
从图7可以看出，高速段排气温度有所上升，排气温度在275～439 ℃之间。高速段的HC整体转化效率较中速段有所稳定，高速段HC转化效率同样随着温度的上升而上升，随着温度的下降而下降。这表明，高温有利于三元催化转化器对HC化合物的转化。
③《中小企业划型标准规定》，7月4日工业和信息化部、国家统计局、发展改革委、财政部联合发布.
由图8可知，随着排气流量的上升，HC的转化效率下降。通过对比排气温度与排气流量对HC化合物的影响可以看出，HC的转化效率与排气温度的变化趋势更吻合，所以排气温度对三元催化转化器催化HC较排气流量影响更大。
在WLTC循环高速段工况下GPF压降受排气流量的影响见图9。从图9可以看出，在高速段GPF压降与排气流量的变化趋势仍然非常吻合，GPF压降随着排气流量的变化而变化。这也再次证明了在WLTC循环工况中，排气流量是影响GPF压降的主要因素。在高速段工况后半段压降上升过快的主要原因是颗粒的捕集量快速上升。高速段GPF平均压降为1 050 Pa，最高压降为2 580 Pa，满足压降要求。
图9 高速段GPF压降和排气流量的关系
从图10看出，高速段的GPF捕集效率最高为90.15%，最低为89.7%，由于排气流量的变化GPF捕集效率依然会产生波动，但是整体捕集效率可以稳定在90%，满足排放要求。
图10 高速段GPF捕集效率
4.3 超高速段计算结果及分析
在WLTC循环中超高速段运行时间为1 479—1 800 s。超高速段工况下三元催化转化器对HC的转化效率受排气温度与排气流量的影响，计算结果见图11和图12。
（1）对止水槽基面采用聚合物复合韧型环氧砂浆进行找平处理，折角部位加强厚度形成弧状，解决因基面不平整而形成局部漏水空洞。
发展乡村旅游的地方，良好的气候条件占有绝对优势，而空气的清新、洁净，是吸引外来游客的硬件。各类旅游开发者往往只注重于眼前利益，垃圾随便乱扔，有害气体乱排乱放，排泄物私自排向河流湖泊中，花草树木乱砍滥发，导致整体环境污染非常严重，连空气里都弥漫着污染的味道。外地游客来了一次，肯定不想再来第二次。
从图11可以看出，HC化合物在超高速工况下整体转化效率较高速工况有所提高，平均效率在93%。排气温度在超高速工况下也有所上升。温度的上升使得整体的HC转化效率得到了提升。在温度较低时HC转化率波动较大，在排气温度逐渐上升达到400 ℃时，HC转化效率基本稳定在90%以上。
从图12可以看出，在超高速工况下排气流量有所提升，最高可达140 kg/h。从图中还可以看出，随着排气流量的上升，HC化合物的转化率有所下降，尤其是在流量突增的时候，HC化合物的转化效率有明显下降。
图11 超高速段HC转化效率和排气温度的关系
图12 超高速段HC转化效率和排气流量的关系
在WLTC循环超高速段工况下GPF压降受排气流量的影响见图13。从图13可以看出，在超高速段GPF压降与排气流量基本吻合。由于超高速段排气流量的增加，GPF颗粒的加载量增加，使得GPF的压降增加。超高速段的GPF压降平均值为2 200 Pa，最高值为5 300 Pa，满足GPF压降要求。
当前许多地方是小动物依旧以散养为主，规模化、集约化畜牧生产即使有发展趋势，但占据比例小，无法满足当代蓄禽业发展需求。许多动物是小规模生产，一家一户形式，养殖场户在生产中随意添加饲料、药物和添加剂，排泄物处理和管理等无法达到标准。免疫程序制定随意，监控管理难度大，尤其是防疫动物工作，无法根据免疫流程实施。
图13 超高速段GPF压降和排气流量的关系
从图14可以看出，在超高速段内GPF的捕集效率较中速段和高速段更稳定，虽然有小幅度的波动，但捕集效率稳定在90%，满足排放要求。
图14 超高速段GPF捕集效率
5 结论
a) 在WLTC循环工况下HC化合物转化效率随着排气温度的上升而上升，HC转化效率与排气温度变化趋势基本一致，在排气温度较低时HC转化效率波动较大，在排气温度到达400 ℃时相对稳定；从不同速度段HC化合物的转化效率可以看出，随着速度的升高，HC转化效率上升，中速段转化效率波动最大，转化率不稳定；超高速段转化效率波动最小，转化效率最高；
b) 在WLTC循环工况下HC化合物转化效率随着排气流量的上升而下降；
c) 在WLTC循环工况下GPF压降与排气流量变化趋势基本一致，排气流量是影响GPF压降的主要因素；
d) 在WLTC循环工况下GPF的捕集效率受排气流量的影响产生波动，超高速段相较于中速段和高速段的捕集效率更稳定；GPF整体捕集效率可以稳定在90%，满足排放要求，并且各速度工况下压降最高值满足GPF压降允许值。
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