二甲醚直接噴射對自動點火汽油機燃燒和排放的影響

?

二甲醚直接噴射對自動點火汽油機燃燒和排放的影響

受控自動點火（CAI）也稱為HCCI燃燒,其潛在的優勢是能夠改善汽油機效率和降低NOx排放。CAI/HCCI燃燒一個典型的挑戰是控制燃燒的起始時間和速度。為了對汽油和空氣預混合的放熱過程進行控制，利用直接二甲醚（DME）噴射，以提高混合物的點火性能和控制可燃混合物的燃燒定時。熱釋放速率和點火性由內部廢氣再循環（EGR）調節。在一臺單缸燃油噴射汽油發動機上,通過一個商業汽油直噴（GDI）噴油器，采用正閥重疊（PVO）和直接注入二甲醚的方法進行測試。采取3個不同的二甲醚噴射策略：早期單次注射、分級噴射和延遲單次注射。隨著發動機負荷的增加，火焰輔助混合燃燒的自動點火和火焰傳播相比SI燃燒，NOx排放減少90%。

CAI燃燒通過高水平稀釋電荷和低峰值缸內溫度獲得高的效率。該研究能使顆粒物排放水平接近零，NOx排放比任何傳統的SI或CI發動機低很多。盡管CAI燃燒的潛力巨大，但也存在缺點，如HC排放高，以及有限的工況和燃燒相位難以控制等問題，應用時需要加以權衡。為了實現CAI燃燒，發動機需要較高的溫度，以使均勻的或部分預混的混合物達到自動點火條件。缸內高溫度可以保持自動點火的化學反應，保證足夠的電荷稀釋限制峰值熱釋放速率，這兩者可通過引入廢氣再循環（EGR）等實現。分析了EGR對CAI燃燒的影響，并總結出五大效應：充電加熱效應、稀釋效應、熱容量效應、化學效應和分層效應。為滿足溫度條件以啟動CAI燃燒，已應用了進口空氣加熱、可變壓縮比（CR）、EGR和雙燃料策略。

刊名：Fuel（英）

刊期：2013年第107卷

作者：H.F.Zhang et al

編譯：祁祥