低空燃比和EGR稀释率对GDI发动机性能的影响



低空燃比和EGR稀释率对GDI发动机性能的影响

研究了废气再循环（EGR）稀释率和低空燃比对GDI发动机性能的影响，试验是在发动机转速为1500r/min，平均指示压力为0.56MPa的部分负荷下进行的，此时EGR稀释率对提高发动机效率和排放性能很重要。低能量瞬态等离子点火系统能够改善EGR稀释率和低空燃比。相比传统的点火系统，所有工况下低能量瞬态等离子点火系统的火焰扩展角都较小，且燃烧持续时间不会显著改变。而不完全燃烧会限制低能量瞬态等离子体系统对发动机性能的改善。研究结果表明，低能量瞬态等离子点火系统能够提高EGR稀释率和低空燃比，且能略微提高发动机的指示热效率水平。其中，EGR稀释率能够提高20%（22.7%～27.1%的废气再循环率），空燃比可以提高约10%（λ：1.55～1.7）。

电极设计是控制火焰速度和总燃烧时间的关键因素。优化电极设计能够提高低能量瞬态等离子点火系统的效率。研究表明，低能量瞬态等离子点火系统所提供的最大能量取决于电场的产生。一旦系统中产生电场，即使提供更多的能量也不能够增加点火系统的有效性。因此，需要研究不同操作条件下点火系统所提供的能量。试验中，发动机缸内的电荷运动保持不变。增加电荷运动能够提高EGR的稀释率，但当电荷运动超过某一点时，传统点火系统的点火能力会得到改善。低能量瞬态等离子体点火系统能够改善EGR稀释率，未来的研究可以通过增加电荷运动来进一步改善EGR环稀释度。

James Sevik et al.Proceedings of the ASME 2015 Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference，2015.

编译：朱会