進氣壓力和進氣溫度對低負荷火花輔助汽油壓燃的影響

鄭尊清，王夢凱，陳 鵬，張 凡，堯命發

（天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室，天津 300072）

0 概述

中國柴油車的數量眾多且排放污染形勢嚴峻，2019年柴油車NOx排放量超過汽車排放總量的80%，顆粒物排放量超過90%［1］。降低柴油機的NOx及碳煙排放是控制移動源污染的重要方向。

汽油類燃料由于高辛烷值和高揮發性的特點，有利于實現較為充分的預混合，在壓燃燃燒的較大負荷范圍可以保持較低的NOx及碳煙排放，同時指示熱效率可保持與柴油相當的水平，近年來基于重型柴油機平臺的汽油壓燃得到了廣泛研究［2–4］。然而，由于汽油的十六烷值低，其低負荷工況下難以壓燃著火，低負荷的燃燒穩定性成為制約其發展的瓶頸。已有研究表明，采用高的進氣溫度及進氣壓力可明顯改善燃燒穩定性［5–6］，但是過高的進氣壓力在實際發動機的低負荷工況很難實現。文獻［7］中在一臺重型柴油機上開展了不同高辛烷值燃料的研究，結果表明辛烷值大于90 的燃料在平均指示壓力（indicated mean effective pressure，IMEP）小于1.0 MPa 的工況難以穩定運行。文獻［8］中研究表明，在40 ℃進氣溫度及180 kPa 進氣增壓條件下，辛烷值為87.1 的汽油很難在IMEP 小于0.7 MPa 的工況實現穩定燃燒。一些學者研究了改變氣門相位從而增強缸內熱力學氛圍的方法，如采用負氣門重疊（negative valve overlap，NVO）策略等來提高低負荷燃燒穩定性［9–10］。文獻［11］中通過排氣門兩次開啟策略實現內部廢氣再循環（exhaust gas recirculation，EGR）控制，在自然吸氣條件即可獲得IMEP 為0.46 MPa 的穩定汽油壓燃。然而，內部EGR 需要燃燒后才能發揮提高缸內溫度從而促進自燃著火的作用，無法保證起動工況燃燒的實現?！?br>