稀燃發動機

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稀燃發動機

發動機稀薄燃燒技術主要有兩個優點，一是混合氣體中過量的空氣能夠降低燃燒過程溫度，減少NOx排放；二是混合氣體含氧量高，燃燒充分，輸出功率更高。然而，理想的稀燃發動機需要準確的燃料流量、點火時間及空燃比控制來避免發動機爆震。提出了采用電子控制技術的“全權”控制系統。

稀燃發動機的空燃比大于按照化學計量式計算出來的空燃比，定義兩者的比值為k。研究表明，隨著k值的增大，NOx的排放先增加，k值在1.1處達到峰值，隨后急劇減少；此外，NOx的排放值還會隨著燃燒溫度和點火提前角的增加逐漸增加。

綜合考慮空燃比、點火提前角和進氣歧管溫度，發動機只在很小的工作范圍內才能避免爆震。為此，選用了諸多執行器和傳感器搭建了試驗臺架，利用“全權”控制系統實時控制并觀測相關變量，如空燃比、點火提前角、發動機溫度、壓力、負荷、廢氣溫度和NOx排放等。

保持發動機轉速不變，試驗輸入參數有k值、點火提前角和進氣歧管溫度，分別單獨改變這3個變量值并觀測發動機是否發生爆震現象。試驗結果表明：①隨著k值的增大，廢氣溫度逐漸降低，發動機逐漸遠離爆震區域；②點火提前角的增大對廢氣溫度的降低起到一定的促進效果，但過大的點火提前角使得發動機產生爆震，因此應優先考慮避免爆震，點火提前角應當小于32°；③進氣歧管溫度的升高對廢氣溫度無明顯影響，且發動機出現爆震，其值應當控制在83℃以下；④對于廢氣排放，NOx隨k值的變化與理論相仿，呈反向關系。

綜上，選擇較大的k值、合適的點火提前角、較低的進氣歧管溫度能夠在保證發動機效率的前提下減少NOx排放，同時遠離爆震區域。

Marcio Perin et al. SAE 2013-36-0402.

編譯：張為榮