可變壓縮比和進氣稀釋對汽油機燃油效率和排放的影響

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可變壓縮比和進氣稀釋對汽油機燃油效率和排放的影響

目前，為滿足日益嚴格的排放法規，發動機設計工程師開始采用新型燃料替代傳統燃料。因而，發動機設計的主要目標變為任何辛烷值的燃料都能產生最大功率，同時保持較低排放水平。液化石油氣因其具有使用簡單、成本低且不需要對現有發動機進行過多的修改等優點，而成為最具潛力的替代燃料。另外，常用的火花點火發動機NOx排放較高，其將與大氣層中的臭氧發生反應會產生對人體健康有影響的二次污染。相關研究表明，采用可變壓縮比技術和進氣稀釋技術有助于改善發動機排放。對此，本文通過試驗對以液化石油為燃料的火花點火汽油機進行分析，研究其采用可變壓縮比技術和進氣稀釋技術對發動機燃油效率和排放的影響。

試驗采用一臺額定功率4.5kW的單缸水冷式汽油機，其采用進氣歧管噴射，并借助于傾斜塊技術實現該發動機的壓縮比可變。試驗采用中國三晶電氣生產的AG10電渦流測功機對發動機進行加載。根據發動機轉速和節氣門位置，采用電子控制單元對燃油噴射時間、燃油噴射角度、點火提前角進行控制，以使發動機在最優狀態下工作。通過缸內安裝的壓電傳感器對氣缸壓力進行測量。采用一個基于光電掃描原理的增量編碼器，將曲軸的機械轉動轉變為電信號，對曲軸轉角進行測量。試驗時，節氣門全開，保持空燃比為1。對進氣進行稀釋時，將一定比率（10%、20%、30%和40%）的廢氣通入發動機進氣歧管中，并通過節流閥。對試驗結果進行分析時，采用德國德圖集團生產的Testo-350S/M/XL發動機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。試驗結果顯示，采用進氣稀釋技術后發動機有效熱效率降低了6%，這主要是由于使用液化石油氣和采用進氣稀釋技術降低了發動機的容積效率，而采用渦輪增壓器可提高發動機的容積效率，有助于改善該狀況。隨著進氣稀釋比例的增加，氣缸壓力和靜態熱釋放率遞減。但是，采用進氣稀釋技術使NOx排放增加了14%，若適當增加壓縮比，可減小該影響。

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

編譯：王祥