稀釋燃燒對高壓縮比直噴汽油機性能的影響

樓狄明，趙彬皓，范本正，房 亮，張允華

(1.同濟大學 汽車學院，上海 201804；2.上海汽車集團股份有限公司，上海 201804)

近年來，在有效燃油消耗率(BSFC)和排放法規限制帶來的能源與環境雙重壓力下，越來越多的節能減排關鍵技術被開發并應用于汽油發動機上(如小排量、高壓縮比、增壓技術、缸內直噴技術和米勒循環等)，為了進一步改善發動機燃油經濟性與排放性，稀釋燃燒技術憑借明顯的節能減排優勢[1]獲得了國內外研究人員的關注，并逐漸被應用到高效汽油機上.

常見的稀釋燃燒技術主要包括兩種：利用過量空氣稀釋的稀燃技術和利用廢氣稀釋的廢氣再循環技術(EGR).稀燃即空氣稀釋通過增大工質中空氣比例，充分燃燒優化排放性能，并通過提高缸內混合氣比熱比、降低傳熱損失，提高發動機熱效率[2].朱登豪等[3]研究發現，稀燃可降低發動機小負荷工況下的傳熱損失與泵氣損失，降低BSFC.常龍等[4]則發現在大負荷工況下，稀燃導致的比熱比的變化對提高熱效率起到決定性作用.Jacobson[5]試驗發現，稀燃可提供富氧環境與更長的燃燒持續期，這提高了CO和HC的氧化傾向，降低排放.Park等[6]發現，分層稀燃可幫助拓展稀燃邊界，并使BSFC降低約10%，NOx排放降低約45%.但稀燃產生的廢氣中氧濃度較大，傳統的三元催化器無法進一步降低NOx排放.EGR稀釋是通過向缸內導入廢氣提高工質比熱容，減緩燃燒從而優化發動機性能，常見的外部EGR系統可分為低壓EGR、高壓EGR和混合EGR共3種，Takaki等[7]和Reihani等[8]的研究表明，低壓EGR系統可以改善各氣缸廢氣分布均勻性問題，提高最大EGR率、降低BSFC并抑制爆震.Heywood[9]與樓狄明等[10]則分別針對進氣道噴射(PFI)與汽油缸內直噴(GDI)發動機應用EGR的節能效果展開研究，發現EGR在部分負荷時通過降低泵氣損失和傳熱損失，在大負荷時通過優化燃燒相位來降低發動機BSFC.Gong等[11]研究發現，EGR會阻礙燃燒火焰傳播，增大火焰淬熄區域，導致CO與HC排放增多；趙立峰等[12]則指出，EGR可以通過降低燃燒溫度與氧體積分數，實現NOx排放的大幅度降低.

由于空氣稀釋與EGR稀釋在汽油機上實際應用的側重性不同且各有優劣，因此，國內外學者也針對兩種稀釋燃燒技術展開了對比研究.Tang等[13]與馮浩等[14]研究發現，在相同稀釋程度下，相比于空氣稀釋，EGR稀釋的燃燒波動率和BSFC更高，缸內燃燒溫度更低，燃燒持續期更長，說明EGR對缸內燃燒的負面影響更大，此外EGR的HC與CO排放更高，NOx排放更低.復合稀釋燃燒是指同時應用空氣稀釋與EGR稀釋技術，引入過量空氣與循環廢氣，從而綜合利用二者優勢，目前也有學者嘗試探索復合稀釋燃燒模式下燃油經濟性與NOx雙重優化的可能性，王建昕等[15]與朱棣等[16]針對小負荷工況下的復合稀釋燃燒效果展開研究，發現在保證發動機穩定燃燒的條件下，BSFC降低幅度可達6%～8%，并能將NOx、CO和HC排放控制在較低值.王金秋等[17]研究指出，不同壓縮比下稀釋燃燒特性有所差異.

目前，國內外針對汽油機稀釋燃燒的相關研究多數是在較低圧縮比與較小負荷工況下完成的，鮮有針對高壓縮比汽油機中大負荷工況下稀釋燃燒的對比研究.因此，為充分探究稀釋燃燒潛力，進一步改善發動機燃油經濟性與排放性，筆者基于一臺1.5L高壓縮比增壓直噴汽油機，通過臺架試驗開展空氣稀釋、EGR稀釋和復合稀釋3種方式對發動機在中速、中負荷工況下燃燒性能、排放性能與BSFC的影響規律探究，并對比相同稀釋率、不同組合方式的復合稀釋燃燒的應用效果，發現在高稀釋率條件下，相比于純過量空氣稀釋，復合稀釋燃燒具備保證低NOx排放基礎上進一步降低BSFC的潛力，為稀釋燃燒技術的工程應用和后續優化提供參考.

1 試驗設備及方案

1.1 試驗設備

試驗所用的1.5L、4缸米勒循環增壓直噴汽油發動機的原配活塞壓縮比為11.5，為探究高壓縮比下發動機稀釋燃燒性能參數變化規律，自主設計了壓縮比為15的活塞，并加裝低壓EGR系統，具體包括EGR中冷器、電控EGR閥以及相應進/排氣管路，用于進行筆者所述試驗，發動機參數如表1所示.

表1 試驗發動機參數Tab.1 Engine specifications

試驗臺架的布置如圖1所示，低壓EGR系統將三元催化轉化器(TWC)后的廢氣引出，通過EGR中冷器和EGR閥，引入壓氣機前，預先與新鮮空氣混合，再進行增壓進氣.試驗基于PUMA臺架控制系統、AVL電力測功機等設備進行，通過ETAS-INCA讀取并調整發動機工作過程中的控制參數，通過空燃比測量儀和五氣分析儀來測量和計算過量空氣系數φa與EGR率，并利用各類傳感器采集進/排氣流量、壓力和溫度等參數，通過AVL Indicom燃燒分析儀記錄Kistler 6115CF型號缸壓傳感器采集的數據，進而分析計算CA50等燃燒性能參數，采用735油耗儀測量燃油消耗率，通過Horiba MEXA氣態物分析儀采集分析氣態物原始排放數據.

圖1 試驗設備示意Fig.1 Schematic of the experiment set-up

1.2 試驗方案

結合混動發動機實際運行情況，選取發動機萬有特性最低油耗點附近且運轉穩定性較高的轉速為3000r/min、平均有效壓力(BMEP)為1.0MPa的中速、中負荷工況點展開試驗，對比分析不同稀釋燃燒方式下的發動機燃燒與排放性能.

燃燒性能的關鍵評價參數是：定義燃燒重心為累積放熱率50%時所對應的曲軸轉角CA50，燃燒持續期為累積放熱率10%到90%之間的曲軸轉角間隔CA10-90.工程上常將7°～9°CA BTDC的CA50值作為最佳燃油消耗率對應的標定區間[10]，為保證試驗過程中CA50可維持在該范圍內，實現當前工況最佳燃油消耗率，削弱燃燒相位改善對發動機性能影響的權重，試驗選擇了辛烷值為104的調制汽油作為燃料，其抑制爆震效果更好，可提高更大稀釋程度下的發動機工作穩定性.

試驗中，通過INCA開環控制φa，采用設置EGR閥的開度調節EGR流量，以控制EGR率.EGR率ηEGR測算選用目前較為通用的二氧化碳測量法[17]，即

式中：φCO2,in和φCO2,ex分別代表進/排氣管中CO2的體積分數，對大氣環境CO2體積分數忽略不計.

空氣稀釋和EGR本質上都是對缸內工質進行稀釋，為便于在相同稀釋程度下比較空氣稀釋與EGR對發動機性能的影響，采用稀釋率的概念[17]，并定義稀釋率為缸內所有工質質量(包括稀釋充量，但不包括燃油)與理論當量比燃燒所需的空氣質量之比為

式中：R為稀釋率；mf為燃油質量；α為理論空燃比；mo為稀釋部分的工質總質量.對于空氣稀釋，mo為引入的過量空氣的質量，由φa的定義可知，此時有R=φa.

對于EGR稀釋而言，考慮到廢氣摩爾質量與空氣摩爾質量的比值對計算質量EGR率的影響較小[18]，可以忽略不計.因此，稀釋率計算公式為

式中：me為引入的再循環廢氣質量；ma為新鮮空氣質量.

對于同時引入過量空氣與廢氣稀釋的復合稀釋燃燒模式而言，稀釋率為

試驗保持燃油單次噴射，在標定基礎上保證進氣門開啟時刻(IVO)和排氣門關閉時刻(EVC)不變，稀釋燃燒對比試驗時需分別在φa＝1.0時依次增加EGR率、在EGR率為0時依次增大φa，由于試驗工況點負荷較高，節氣門需保持全開，再通過調節廢氣旁通閥開度控制進氣，并調整點火提前角，使BMEP保持不變且CA50處于最佳區間；針對復合稀釋燃燒試驗，需分別在EGR率為0、5%、10%和15%下改變φa，達到目標稀釋率，并通過調整其他控制參數達到試驗工況最佳燃油消耗率.隨著稀釋率增大，發動機燃燒穩定性會降低[19]，試驗時會控制循環波動率(CoV)不超過5%.待發動機工作穩定后，記錄不同稀釋程度下發動機的性能參數，以得出稀釋方式、稀釋率以及相同稀釋率下不同φa與EGR率組合對發動機性能的影響.其他各邊界條件如進氣壓力、進氣溫度、中冷后溫度、發動機出水溫度、燃油溫度及環境溫度等受到嚴格控制.

2 試驗結果與分析

2.1 空氣稀釋與EGR對發動機性能影響對比

圖2為無稀釋燃燒、稀釋率約為1.2時空氣稀釋與EGR稀釋兩種稀釋燃燒方式下發動機缸內壓力與累積放熱率變化.由圖2a可知，稀釋后壓縮行程后期缸內壓力及缸內壓力峰值均有所上升，由于試驗中將CA 50控制在8°CA BTDC左右，因而缸內壓力達到峰值時刻較為接近.稀釋燃燒可將點火角提前，相比于過量空氣稀釋，廢氣稀釋的點火提前角更大，導致其缸內壓力快速升高時刻更早.圖2b所示結果也表明廢氣稀釋放熱時間更早，稀釋燃燒會導致放熱減緩，瞬時放熱率峰值降低，累積放熱率達100%的時刻滯后，而廢氣稀釋對燃燒的抑制效果更明顯.

圖2 空氣稀釋與EGR對缸內壓力和累積放熱率的影響Fig.2 Effect of lean burn and EGR on cylinder pressure and integrated heat release rate

圖3a為不同稀釋率下空氣稀釋與EGR對燃燒持續期的影響，將稀釋燃燒減緩放熱的作用反映到燃燒持續期的變化中，可以發現隨著稀釋率的增大，燃燒持續期明顯延長，這是因為過量空氣稀釋和廢氣稀釋均會引入更多工質，導致混合氣濃度降低，缸內工質總熱容升高，火焰傳播受到抑制.而相比于空氣稀釋，EGR抑制燃燒的能力更強，燃燒持續期隨稀釋率的漲幅更大，廢氣稀釋率為1.24和過量空氣稀釋率為1.51時的燃燒持續期接近相等，這主要是因為廢氣中CO2和H2O等惰性分子占比更大，降低了缸內氧體積分數，反應活性分子碰撞概率更低，且比熱容的提升更大，燃燒反應速度更慢，這也是其點火提前角進一步增大的原因.此外，受燃燒效率、循環波動閾值和實際可循環廢氣量的影響，相比于空氣稀釋，EGR的稀釋邊界更窄，這導致在稀釋率接近的情況下，EGR比空氣稀釋更容易出現發動機燃燒不穩定的情況.

圖3 不同稀釋率下空氣稀釋與EGR對燃燒持續期和排氣溫度的影響Fig.3Effect of lean burn and EGR on combustion duration and exhaust manifold temperature at different dilution rates

圖3b所示排氣溫度隨稀釋率增大而降低，這主要也與稀釋燃燒提高缸內工質總熱容并降低混合氣濃度有關，導致缸內燃燒溫度降低，進而降低排氣溫度.而相比于空氣稀釋，EGR的高熱容對于燃燒溫度的降低效果更明顯，排氣溫度更低.

泵氣損失是進/排氣過程中克服進/排氣道阻力所消耗的功的代數和，圖4a的結果表明發動機的泵氣損失隨稀釋率增加而增大，這主要是因為在中速、中負荷工況下，單純依靠節氣門控制無法提供足夠的空氣以維持設定負荷，需要保持節氣門全開后，再利用渦輪增壓提高進氣壓力.而稀釋率越大，所需進氣壓力越大，廢氣旁通閥的開度越小，排氣背壓越大，最終導致泵氣損失增大[10].由于廢氣的引入替換了部分空氣所占體積，導致相同稀釋率下，發動機需要更大的進氣壓力來滿足功率輸出，因而EGR的泵氣損失更大.

圖4 不同稀釋率下空氣稀釋與EGR對泵氣損失和BSFC的影響Fig.4 Effect of lean burn and EGR on PMEP and BSFC at different dilution rates

圖4b為發動機BSFC隨稀釋率的變化規律.針對試驗工況，空氣稀釋與EGR兩種稀釋燃燒方式均可以降低發動機BSFC，且隨著稀釋率增大，BSFC均呈現先降低后升高的趨勢，并在稀釋率分別為1.41和1.17時達到最低，相比無稀釋燃燒，BSFC分別降低了12.12g/(kW·h)和3.67g/(kW·h).繼續增大稀釋率，導致引入額外工質過多，燃燒效率降低，燃燒穩定性明顯下降，且泵氣損失繼續升高，使得BSFC有所回升.對于EGR而言，惰性氣體加重了對燃燒反應的抑制，更長的燃燒持續期也放大了循環波動的影響，導致BSFC回升時的稀釋率更小.空氣稀釋降低BSFC的效果要優于EGR，這與前人研究結果相符.

由于試驗控制了CA50所在區間，使得稀釋對燃燒相位的優化作用被削弱，且泵氣損失隨稀釋率增加而增大，因而空氣稀釋與EGR主要是通過增大缸內混合氣比熱比[20]，提高發動機循環熱效率，降低發動機BSFC；相比于EGR，空氣稀釋引入的是O2、N2等比熱比更大的雙原子氣體.因此，空氣稀釋理想循環熱效率更高，對燃油經濟性的改善更明顯.

空氣稀釋與EGR兩種方式下的氣態污染物原始排放隨稀釋率的增大呈現不同的變化規律.圖5a所示廢氣稀釋對于CO排放有一定的降低作用，這可能與燃燒持續期更長、給予CO更多的氧化時間有關[14]，而過量空氣稀釋時氧含量更高，更利于CO氧化，使得CO排放遠低于廢氣稀釋，相差超過80%.但隨著稀釋率繼續增大，兩種稀釋方式下的CO排放均有所回升，這可能是因為稀釋率越大，缸內溫度越低，CO的氧化反應越弱，并且循環波動率升高，不完全燃燒比例增多，CO生成也有所增加.

圖5 不同稀釋率下空氣稀釋與EGR對氣態物排放的影響Fig.5 Effect of lean burn and EGR on exhaust gaseous emissions at different dilution rates

圖5b所示HC排放，廢氣稀釋時HC排放隨稀釋率增大單調上升，這是由于稀釋率越大，缸內燃燒溫度越低，火焰淬熄效應越強，HC生成越大；并且稀釋率越大氧體積分數越小，燃燒不完全性增強，燃燒波動率高，導致HC升高幅度逐漸增大.而過量空氣稀釋時，HC排放隨稀釋率增大呈現先降低后升高的趨勢，這是氧體積分數提高與燃燒溫度降低動態博弈的結果，稀釋率較小時，氧體積分數提高利于HC氧化、排放降低；稀釋率較大時，燃燒溫度低導致淬熄效應增強，且發動機著火與燃燒穩定性降低，HC排放回升.

圖5c表明廢氣稀釋時NOx排放隨著稀釋率增大單調下降，這主要是由于稀釋率越大，缸內燃燒溫度越低，同時氧體積分數降低，破壞了NOx生成所需的高溫富氧條件，稀釋率為1.24時NOx排放降幅達89.4%.而過量空氣稀釋時NOx排放受缸內溫度與氧體積分數雙重影響，由于高壓縮比下缸內溫度水平較高，導致隨著稀釋率的增大，NOx排放因氧體積分數增多呈先上升的趨勢，在稀釋率約為1.15時達到峰值.當稀釋率繼續增大，缸內溫度降低對于NOx生成的阻礙作用要強于富氧環境的助益，NOx排放呈迅速下降的趨勢，但整體減排效果不如EGR.從結果上看，空氣稀釋的稀釋率為1.50時與EGR的稀釋率為1.10時NOx排放水平相當，也說明當過量空氣稀釋率足夠大時，可獲得較低NOx排放.

2.2 不同稀釋率下復合稀釋燃燒對發動機性能影響

為進一步探究稀釋燃燒改善發動機性能的潛力，嘗試綜合空氣稀釋與EGR在節能減排上各自的優勢，研究并分析相同稀釋率下，EGR率約為0、5%、10%和15%時耦合不同φa的稀釋組合的復合稀釋燃燒對發動機性能的影響，表2為復合稀釋燃燒試驗方案.

表2 復合稀釋燃燒試驗方案Tab.2 Experiment scheme of lean dilution combustion

圖6為不同稀釋率下復合稀釋燃燒對BSFC影響.在稀釋率為1.2時，隨著EGR率增大，BSFC逐漸上升；而在稀釋率為1.3和1.4時，隨著EGR率增大，BSFC呈先下降后上升的趨勢.說明大稀釋率下純空氣稀釋對BSFC的改善能力減弱，此時若在空氣稀釋基礎上通入少量廢氣可進一步提高發動機燃油經濟性，且當稀釋率越接近稀釋邊界時，該效應越明顯，意味著在稀釋邊界附近可能存在使發動機BSFC最低的EGR率與φa的最佳組合.針對此結果，在EGR率為4.91%、φa為1.34時，相比無稀釋燃燒，發動機BSFC降低了12.9g/(kW·h)；相比純空氣稀釋φa為1.40時BSFC降低0.8g/(kW·h).

圖6 不同稀釋率下復合稀釋燃燒對BSFC影響Fig.6 Effect of lean dilution combustion on BSFC at different dilution rates

圖7a為不同稀釋率下復合稀釋燃燒對燃燒持續期的影響.從燃燒角度分析，發現EGR率越高，燃燒持續期越長，這與前文結論保持一致，且增長幅度在大稀釋率時較小，這是因為高φa對燃燒持續期的影響更大，導致EGR率的影響權重降低.圖7b顯示在不同稀釋率下排氣歧管溫度隨EGR率增大均呈降低趨勢，但稀釋率為1.3和1.4、EGR率為15%時，排氣歧管溫度下降趨勢明顯回縮，推測這可能與較高稀釋率下，EGR率大導致燃燒穩定性更差，存在部分混合氣后燃有關.

圖7 不同稀釋率下復合稀釋燃燒對燃燒持續期和排氣歧管溫度的影響Fig.7Effect of lean dilution combustion on combustion duration and exhaust manifold temperature at different dilution rates

圖8a為CO排放，針對稀釋率為1.2、EGR率為15%工況，由于此時φa為1.0，CO排放較高，而稀釋率為1.3和1.4的復合稀釋燃燒的φa均大于1.0，對CO有明顯的減排效果.此外，稀釋率增大或相同稀釋率下EGR率增大，均導致CO排放呈上升趨勢，這與前述結論一致，CO整體排放水準受空氣稀釋影響更大.圖8b表明相同稀釋率下EGR率增大導致HC排放呈上升趨勢，這主要是因為當稀釋率大于1.2時，空氣稀釋與EGR均有增大HC排放的傾向，而相比于引入過量空氣導致的過稀混合氣不完全燃燒，引入廢氣導致的淬熄效應和循環波動提升對HC排放的惡化影響更大.

圖8 不同稀釋率下復合稀釋燃燒對氣態物排放的影響Fig.8 Effect of lean dilution combustion on exhaust gaseous emissions at different dilution rates

圖8c為NOx排放，相同稀釋率下隨著EGR率增大，NOx排放均呈降低的趨勢，說明復合稀釋燃燒時EGR降低缸內溫度對NOx生成的抑制作用超過了空氣稀釋高氧含量對NOx生成的促進作用.并且NOx排放的降低梯度隨稀釋率增大逐漸減小，這是因為稀釋率足夠大時，空氣稀釋也可大幅降低NOx排放，使得排放量基數本身較低，降幅隨之減小.

綜合圖4b、圖5、圖6和圖8可知，純廢氣稀釋雖能大幅降低NOx排放，但其對BSFC的改善幅度不到2%；純過量空氣稀釋的節油效果更好，但NOx減排效果遠不如EGR，復合稀釋燃燒為NOx與BSFC的協同優化帶來了新的思路，稀釋率為1.4、EGR率為5%和10%時，相比原機可以實現5.4%～5.7%的BSFC降幅與33%～38%的NOx降幅.若能提高發動機著火與燃燒穩定性及燃燒效率，拓展稀釋燃燒邊界，可在繼續改善燃油經濟性的基礎上使NOx排放進一步下降，并控制未燃HC的排放.

2.3 復合稀釋燃燒能量平衡分析

為探究復合稀釋燃燒降低BSFC的原因，嘗試通過能量平衡進行分析.發動機能量平衡主要包括有用功、機械損失、排氣損失、未燃損失和傳熱損失.圖9為不同組合方式的復合稀釋燃燒的發動機能量平衡分析.其中，有效熱效率基于BSFC及燃料熱值計算得出，機械損失考慮摩擦損失與泵氣損失，而摩擦損失基于摩擦平均有效壓力計算得出，排氣損失基于排氣歧管廢氣能量與進氣能量的差值計算得出，未燃損失主要考慮排氣中HC與CO組分，基于相應的質量流量和熱值計算得出，傳熱損失則為燃料總能量與有用功及其他損失之差，最終針對各部分能量與消耗燃料總能量的比值進行比較.

圖9 不同稀釋率和不同EGR率下復合稀釋燃燒能量平衡分析Fig.9Energy balance analysis of lean dilution combustion at different dilution rate with different EGR rate

圖9a為無稀釋燃燒與稀釋率為1.2的復合稀釋燃燒的能量分配.其中，EGR率為0時為純過量空氣稀釋，EGR率為15%時為純廢氣稀釋.相比于無稀釋燃燒，稀釋燃燒降低了缸內燃燒溫度和排氣溫度，使得傳熱損失降低，但排氣質量流量增大，導致排氣損失升高.而EGR率越大，燃燒持續期越長，排氣溫度越低，導致傳熱損失越高，排氣損失越低.在稀釋率為1.2時，相比于無稀釋燃燒，純廢氣稀釋的HC與CO排放更高，未燃損失有所增加，而純過量空氣稀釋的CO排放大幅降低，未燃損失降低，二者未燃損失相差2.22%，隨著EGR率增大，未燃損失呈升高趨勢.此外，稀釋燃燒使得機械損失輕微上漲，這可能與進氣量增多，導致缸內壓力更大，活塞與壁面間摩擦增大有關，并且稀釋也會導致泵氣損失增大.因此，復合稀釋燃燒主要依靠降低傳熱損失與未燃損失，來提高發動機有效熱效率.對于稀釋率為1.2的復合稀釋燃燒，隨著EGR率增大，各種能量分配變化的綜合作用使得有效熱效率呈下降趨勢，其中傳熱損失與未燃損失的貢獻程度較大，EGR率為0時的有效熱效率比EGR率為15%時高1.15%.

圖9b示出稀釋率為1.4時復合稀釋燃燒的能量分配，相比于稀釋率為1.2時，傳熱損失占比降低，這與缸內溫度更低有關；未燃損失、排氣損失與機械損失占比均有所升高，這與HC和CO排放更多、進/排氣質量流量更大及泵氣損失更大有關.與稀釋率為1.2時相同，隨著EGR率增大，排氣損失呈降低趨勢，傳熱損失與機械損失呈升高趨勢，未燃損失主要受HC、CO排放影響.相比φa＝1.4、EGR率為0時的純空氣稀釋工況，EGR率為5%和10%時，未燃損失升高幅度較小，且排氣損失降低明顯，使得有效熱效率升高，分別達到40.39%和40.25%，而EGR率為5%時的傳熱損失更低，其有效熱效率更高.

3 結 論

針對空氣稀釋、廢氣稀釋和復合稀釋燃燒對高壓縮比增壓直噴汽油機在中速、中負荷工況下的性能影響展開研究，主要結論如下：

(1) 對于空氣稀釋和廢氣稀釋，隨著稀釋率的增大，BSFC受工質比熱比與燃燒穩定性影響呈先降低后升高的趨勢，空氣稀釋BSFC更低；空氣稀釋的HC與NOx排放隨稀釋率的變化規律與廢氣稀釋有所不同.

(2) 應用耦合空氣與廢氣稀釋的復合稀釋燃燒時，BSFC在稀釋率為1.3和1.4工況下隨EGR率增大先降低后升高，這與排氣損失與未燃損失的變化有較大關系；在稀釋率為1.4時，相比于純空氣稀釋，耦合EGR率為5%的復合稀釋的BSFC與NOx降幅均更大，這與低壓縮比、中小負荷工況下純空氣稀釋BSFC最低的規律有所不同，證明了復合稀釋燃燒的節能潛力；考慮到試驗發動機的點火系統與缸內滾流強度均存在優化空間，因而復合稀釋燃燒具備保證NOx排放較低的前提下進一步降低發動機BSFC的潛力.

(3) 結合前人研究，若以全局工況下BSFC最低為目標，可選用純空氣稀釋燃燒模式；若針對特定工況下的最佳BSFC及NOx排放性能做綜合優化，可通過試驗標定結果選用復合稀釋燃燒模式，盡管相比于純空氣稀釋，HC和CO排放有所升高，但其可在TWC內氧化分解，總體排放性能仍得到改善.