小型發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射和汽油-甲烷噴射的試驗(yàn)分析

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小型發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射和汽油-甲烷噴射的試驗(yàn)分析

直噴式（DI）發(fā)動(dòng)機(jī)對空燃比的控制更加精確，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性，且分層產(chǎn)生的超稀薄燃燒減少了尾氣排放。減少廢氣排放也能通過優(yōu)化過的空氣直噴獲得，空氣直噴能在低速和低負(fù)荷的情況下通過增強(qiáng)湍流來提高燃燒穩(wěn)定性。在本文中，分析了進(jìn)氣道中汽油噴射（G-PFI）燃燒和汽油-甲烷雙燃料噴射（G-MDF）稀薄燃燒。為了區(qū)分直噴甲烷的化學(xué)效應(yīng)與物理反應(yīng)，用一個(gè)小排量進(jìn)氣道噴射/直噴汽油機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。火花點(diǎn)火4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)配備了一個(gè)直噴式244mL發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋，進(jìn)行了缸內(nèi)壓力的測定且對平均指示壓力以及變異系數(shù)進(jìn)行了評(píng)估。利用二維數(shù)字成像光學(xué)測量，能夠在高精度空間和時(shí)間上來分析燃燒過程；特別是其能夠跟蹤火花點(diǎn)火過程且評(píng)估火焰?zhèn)鞑ニ俣?。利用氣體分析儀對CO、CO2、HC和NOx等排放物進(jìn)行了分析。汽油-甲烷雙燃料進(jìn)氣道噴射和汽油-空氣進(jìn)氣道噴射可以提高重汽油蒸發(fā)和汽油均勻氣化。此外，對于汽油-甲烷雙燃料進(jìn)氣道噴射，甲烷的存在以及與汽油重?zé)N的化學(xué)效應(yīng)能夠提高燃燒率。

發(fā)動(dòng)機(jī)中為了再現(xiàn)分層燃燒或增加湍流，汽油在進(jìn)氣歧管噴射，而甲烷和空氣在燃燒室直接噴射，發(fā)動(dòng)機(jī)配備了一個(gè)商用250mL發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋，進(jìn)行了熱力學(xué)分析和光學(xué)測量。結(jié)果顯示，雙燃料和汽油-空氣混合條件下的平均指示壓力變異系數(shù)更低。光學(xué)測量表明，雙燃料條件下的火焰向前傳播速度比在純汽油燃燒條件下更快，并且空氣直接噴射引起的湍流增加也會(huì)產(chǎn)生類似的火焰?zhèn)鞑ニ俣取ｋS著火花向前傳播速度的提高，甲烷和汽油的相互作用加強(qiáng)了負(fù)荷分層的效果。燃油消耗方面，甲烷/空氣直噴使氣缸內(nèi)的湍流得到改善，從而提高混合氣形成的燃燒效率?？諝庵苯訃姉l件下，對碳氧化合物（CO、CO2）和NOx的冷卻影響更低，從而提高燃燒效率。

Sajeev Silvester et al.SAE 2015-24-2459.

編譯：楊昆