可變壓縮比和進(jìn)氣稀釋對(duì)汽油機(jī)燃油效率和排放的影響

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可變壓縮比和進(jìn)氣稀釋對(duì)汽油機(jī)燃油效率和排放的影響

目前，為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工程師開始采用新型燃料替代傳統(tǒng)燃料。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)變?yōu)槿魏涡镣橹档娜剂隙寄墚a(chǎn)生最大功率，同時(shí)保持較低排放水平。液化石油氣因其具有使用簡(jiǎn)單、成本低且不需要對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行過多的修改等優(yōu)點(diǎn)，而成為最具潛力的替代燃料。另外，常用的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放較高，其將與大氣層中的臭氧發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體健康有影響的二次污染。相關(guān)研究表明，采用可變壓縮比技術(shù)和進(jìn)氣稀釋技術(shù)有助于改善發(fā)動(dòng)機(jī)排放。對(duì)此，本文通過試驗(yàn)對(duì)以液化石油為燃料的火花點(diǎn)火汽油機(jī)進(jìn)行分析，研究其采用可變壓縮比技術(shù)和進(jìn)氣稀釋技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率和排放的影響。

試驗(yàn)采用一臺(tái)額定功率4.5kW的單缸水冷式汽油機(jī)，其采用進(jìn)氣歧管噴射，并借助于傾斜塊技術(shù)實(shí)現(xiàn)該發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可變。試驗(yàn)采用中國三晶電氣生產(chǎn)的AG10電渦流測(cè)功機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行加載。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門位置，采用電子控制單元對(duì)燃油噴射時(shí)間、燃油噴射角度、點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制，以使發(fā)動(dòng)機(jī)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。通過缸內(nèi)安裝的壓電傳感器對(duì)氣缸壓力進(jìn)行測(cè)量。采用一個(gè)基于光電掃描原理的增量編碼器，將曲軸的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)，節(jié)氣門全開，保持空燃比為1。對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行稀釋時(shí)，將一定比率（10%、20%、30%和40%）的廢氣通入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中，并通過節(jié)流閥。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，采用德國德圖集團(tuán)生產(chǎn)的Testo-350S/M/XL發(fā)動(dòng)機(jī)煙氣分析儀用于廢氣分析，可直接讀出廢氣中CO、CO2、NO、NO2和HC的含量。試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用進(jìn)氣稀釋技術(shù)后發(fā)動(dòng)機(jī)有效熱效率降低了6%，這主要是由于使用液化石油氣和采用進(jìn)氣稀釋技術(shù)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，而采用渦輪增壓器可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，有助于改善該狀況。隨著進(jìn)氣稀釋比例的增加，氣缸壓力和靜態(tài)熱釋放率遞減。但是，采用進(jìn)氣稀釋技術(shù)使NOx排放增加了14%，若適當(dāng)增加壓縮比，可減小該影響。

Ashish J.Chaudhari et al. SAE 2015-01-0772.

編譯：王祥