可變氣門正時(shí)對(duì)均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)燃燒和排放的影響

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可變氣門正時(shí)對(duì)均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)燃燒和排放的影響

均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)采用的是一種低溫燃燒方法，其熱效率高，同時(shí)具有火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的特征。均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)工作過程首先是制備均質(zhì)混合氣，這類似于火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，但其采用燃油自動(dòng)點(diǎn)火的方式又類似于壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)沒有一個(gè)明確的驅(qū)動(dòng)方式，使得這種燃燒難以控制。在均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)中，存在多個(gè)放熱中心產(chǎn)生的點(diǎn)火點(diǎn)，整個(gè)燃燒過程由燃料的化學(xué)特性決定，油氣混合模式和湍流效應(yīng)變得不再重要。但是，均質(zhì)充量壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)往往產(chǎn)生較多的未燃燒HC和CO。采用可變氣門正時(shí)技術(shù)可以改善這種情況。該技術(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣量、氣門開合時(shí)間及角度，使進(jìn)入的空氣量達(dá)到最佳，從而減少HC和CO含量。開發(fā)了一種仿真模型，用于分析可變氣門正時(shí)對(duì)均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)燃燒和排放特性的影響。

首先，對(duì)均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)的燃燒模型進(jìn)行描述。采用商業(yè)化軟件GT-POWER對(duì)均質(zhì)充量壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模，所建模型可以對(duì)氣門正時(shí)進(jìn)行更改，以研究氣門正時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性和排放特性的影響。燃燒模型采用正庚烷燃燒機(jī)制，該機(jī)制包含770個(gè)化學(xué)反應(yīng)和159種化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)。為了提高預(yù)測結(jié)果的精確性，建模時(shí)將燃燒室分為編號(hào)為1～10的10個(gè)區(qū)域。這10個(gè)區(qū)域處的燃油質(zhì)量分別為：0.001%、0.001%、0.050%、0.3%、0.55%、3.098%、8%、19%、29%、40%。之后，對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證數(shù)據(jù)來源于英國里卡多Mark III單缸均質(zhì)充量壓燃汽油機(jī)。對(duì)比的指標(biāo)包括：缸內(nèi)氣體壓力、燃油燃燒10%時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角（10°）、燃油燃燒50%時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角（50°）、平均有效壓力、CO排放和有效熱效率。研究結(jié)果表明：①進(jìn)排氣門采用可變氣門正時(shí)技術(shù)，對(duì)均質(zhì)充量壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后氣缸內(nèi)的殘余廢氣具有顯著影響；②通過對(duì)進(jìn)排氣門的控制能有效降低均質(zhì)充量壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)HC和CO的排放。此外，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者結(jié)果能較好地吻合。

Hrishikesh A.Saigaonkar et al.SAE 2015-01-1748.

編譯：王祥