GDI發(fā)動(dòng)機(jī)液化石油氣分層混合燃燒特性的研究

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GDI發(fā)動(dòng)機(jī)液化石油氣分層混合燃燒特性的研究

直噴式汽油機(jī)（GDI發(fā)動(dòng)機(jī)）相比傳統(tǒng)端口燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和更低的排放水平。由于液化石油氣（LPG）的氣化特性，因此以其為燃料能夠降低碳排放，且比汽油的碳含量低。研究LPG燃料在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒工況下的燃燒過程和排放特性。該發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速2000r/min、平均有效制動(dòng)壓力0.2MPa的條件下工作。燃燒穩(wěn)定性是發(fā)動(dòng)機(jī)性能最重要的性能，這與工作條件密切相關(guān)且能顯著影響耗油量。進(jìn)行燃油噴射和點(diǎn)火提前正時(shí)變化對(duì)分層稀薄混合氣燃燒穩(wěn)定性的影響試驗(yàn)，其結(jié)果如下。

（1）在分層稀薄混合燃料的回流區(qū)，初始火焰開始點(diǎn)燃富足混合燃料，火焰?zhèn)鞑ゲⅫc(diǎn)燃由于點(diǎn)火延遲期間而形成的稀薄混合燃料，這樣能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)在做功行程時(shí)的放熱速率。

（2）當(dāng)燃料噴射正時(shí)不同時(shí)，點(diǎn)火延遲時(shí)間也會(huì)發(fā)生改變，會(huì)導(dǎo)致一部分均勻稀薄混合氣燃燒，影響熱釋放量和壓縮行程的燃燒速度。

（3）延遲燃油噴射和點(diǎn)火提前時(shí)間能夠改善燃燒相位，實(shí)現(xiàn)高效率燃燒。由于循環(huán)區(qū)域局部富足混合燃料較少，因此氣缸內(nèi)部環(huán)境壓力的增加會(huì)降低燃料燃燒的穩(wěn)定性。

（4）在兩階段噴射策略下，冷卻損失的增加會(huì)降低熱釋放量，且做功行程期間會(huì)在后燃燒部分產(chǎn)生大量分層燃料。

（5）在火花點(diǎn)火燃燒策略下，能夠延遲燃燒階段，保持燃料在后燃燒部分的燃燒速率，因?yàn)槎螄娚涞娜剂蠒?huì)因預(yù)燃造成燃燒擴(kuò)散。該策略能夠?qū)崿F(xiàn)分層LPG混合物的穩(wěn)定燃燒。

（6）燃燒期間，隨著高壓縮比的降低，燃料做功行程內(nèi)釋放的平均熱量和峰值熱量都會(huì)增加。

（7）分層混合物的燃燒速率和熱釋放量隨著壓縮比的增加而增加。隨著熱量釋放的增加，以液化石油氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的以汽油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃油經(jīng)濟(jì)性和燃燒穩(wěn)定性保持在同一水平。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2016年第138期

作者：Cheolwoong Park et al

編譯：趙喚