GDI發動機液化石油氣分層混合燃燒特性的研究

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GDI發動機液化石油氣分層混合燃燒特性的研究

直噴式汽油機（GDI發動機）相比傳統端口燃油噴射發動機，具有更好的燃油經濟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發動機稀薄燃燒工況下的燃燒過程和排放特性。該發動機在轉速2000r/min、平均有效制動壓力0.2MPa的條件下工作。燃燒穩定性是發動機性能最重要的性能，這與工作條件密切相關且能顯著影響耗油量。進行燃油噴射和點火提前正時變化對分層稀薄混合氣燃燒穩定性的影響試驗，其結果如下。

（1）在分層稀薄混合燃料的回流區，初始火焰開始點燃富足混合燃料，火焰傳播并點燃由于點火延遲期間而形成的稀薄混合燃料，這樣能夠降低發動機在做功行程時的放熱速率。

（2）當燃料噴射正時不同時，點火延遲時間也會發生改變，會導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）延遲燃油噴射和點火提前時間能夠改善燃燒相位，實現高效率燃燒。由于循環區域局部富足混合燃料較少，因此氣缸內部環境壓力的增加會降低燃料燃燒的穩定性。

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

（5）在火花點火燃燒策略下，能夠延遲燃燒階段，保持燃料在后燃燒部分的燃燒速率，因為二次噴射的燃料會因預燃造成燃燒擴散。該策略能夠實現分層LPG混合物的穩定燃燒。

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

（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動機與傳統的以汽油為燃料的發動機相比，燃油經濟性和燃燒穩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