编辑推荐：
本文综述 GDI 发动机颗粒物（PM）排放的物理化学特性，聚焦燃料成分（如乙醇、碳酸二甲酯等含氧燃料）、润滑油及瞬态驾驶条件的影响，探讨其对 soot 氧化反应性、颗粒形态等的作用，为优化汽油颗粒过滤器（GPF）再生策略提供科学依据。
GDI 发动机 exhaust soot 特性
GDI 发动机排气颗粒物主要源于局部浓混合气、活塞及燃烧室壁面燃油撞壁、喷油器诱导的 soot 生成。与进气道燃油喷射（PFI）发动机不同，PFI 发动机 PM 主要来自缝隙容积和淬灭区未燃烃、润滑油及缸壁溶解烃类薄膜。这种生成机制差异导致 GDI 颗粒物具有独特物理化学特征，如更小粒径、更高氧化反应性，这些特性对环境和健康影响至关重要。
含氧燃料对 soot 特性的影响
燃料配方改变会影响燃料物理化学性质，进而作用于空燃混合过程和 soot 生成燃烧路径。含氧燃料（如醇类、呋喃类、碳酸酯类）可从可再生资源可持续获取，作为添加剂用于 GDI 发动机时，能影响 soot 形态、纳米结构和氧化反应性。例如，乙醇等含氧燃料可能通过改善燃烧过程，减少 soot 生成量，同时改变其 fractal 维数、聚集体直径和一次颗粒尺寸等形态特征。从纳米结构看，含氧燃料可能使 soot 的 fringe 长度、弯曲度和间距等参数发生变化，影响其 graphitization 程度，进而改变氧化反应速率。这些特性有助于增强颗粒过滤器的再生性能。
润滑油对 GDI 系统 soot 特性的影响
发动机润滑影响颗粒物排放主要有两方面原因。一方面，润滑油可通过油膜蒸发或反向窜气油滴进入燃烧室，产生排气颗粒物，尤其是灰分颗粒。灰分颗粒与碳质颗粒类似，在高温下通过冷凝、碰撞和聚结生长，温度下降时聚集成链状或簇状聚集体。另一方面，润滑油添加剂与 soot 颗粒的相互作用会影响 soot 形态和化学成分。例如，某些添加剂可能改变 soot 表面官能团（SFGs）浓度和元素组成，进而影响其氧化反应性和在 GPF 中的再生行为。在冷启动和瞬态加速等工况下，润滑油衍生的未燃烃排放更显著，对 PM 排放特性影响更大。
瞬态驾驶循环下 GDI 车辆 soot 特性
驾驶循环分为稳态和瞬态两类，瞬态驾驶循环包含怠速、加速、减速等工况，更能反映实际运行条件。在瞬态驾驶循环中，车辆速度和发动机负荷不断变化，导致 soot 颗粒的粒径、表面化学和多环芳烃（PAH）含量等特性发生变化。例如，加速过程中可能因局部浓混合气增多，生成更多更小粒径的 soot 颗粒，且表面化学活性增强，PAH 含量增加，这些变化会影响 soot 的氧化反应性和毒性。深入研究瞬态工况下的 soot 特性，对准确评估 GDI 发动机在实际使用中的排放影响和优化 GPF 性能具有重要意义。
总结与结论
随着 GDI 发动机的广泛应用，其颗粒物排放成为重要环境问题。本综述系统分析了含氧燃料、润滑油和瞬态驾驶循环对 GDI 发动机 soot 颗粒物理化学特性的影响。研究表明，燃料和润滑油成分通过影响燃烧过程和颗粒物生成机制，改变 soot 的形态、纳米结构、表面化学和氧化反应性；瞬态驾驶循环则通过动态工况变化，导致 soot 特性呈现显著差异。这些研究结果为深入理解 GDI soot 特性、优化 soot 氧化过程和 GPF 再生策略提供了关键 insights，有助于 GDI 发动机满足未来更严格的排放法规要求。
