GDI发动机液化石油气分层混合燃烧特性的研究



GDI发动机液化石油气分层混合燃烧特性的研究

直喷式汽油机（GDI发动机）相比传统端口燃油喷射发动机，具有更好的燃油经济性和更低的排放水平。由于液化石油气（LPG）的气化特性，因此以其为燃料能够降低碳排放，且比汽油的碳含量低。研究LPG燃料在GDI发动机稀薄燃烧工况下的燃烧过程和排放特性。该发动机在转速2000r/min、平均有效制动压力0.2MPa的条件下工作。燃烧稳定性是发动机性能最重要的性能，这与工作条件密切相关且能显著影响耗油量。进行燃油喷射和点火提前正时变化对分层稀薄混合气燃烧稳定性的影响试验，其结果如下。

（1）在分层稀薄混合燃料的回流区，初始火焰开始点燃富足混合燃料，火焰传播并点燃由于点火延迟期间而形成的稀薄混合燃料，这样能够降低发动机在做功行程时的放热速率。

（2）当燃料喷射正时不同时，点火延迟时间也会发生改变，会导致一部分均匀稀薄混合气燃烧，影响热释放量和压缩行程的燃烧速度。

（3）延迟燃油喷射和点火提前时间能够改善燃烧相位，实现高效率燃烧。由于循环区域局部富足混合燃料较少，因此气缸内部环境压力的增加会降低燃料燃烧的稳定性。

（4）在两阶段喷射策略下，冷却损失的增加会降低热释放量，且做功行程期间会在后燃烧部分产生大量分层燃料。

（5）在火花点火燃烧策略下，能够延迟燃烧阶段，保持燃料在后燃烧部分的燃烧速率，因为二次喷射的燃料会因预燃造成燃烧扩散。该策略能够实现分层LPG混合物的稳定燃烧。

（6）燃烧期间，随着高压缩比的降低，燃料做功行程内释放的平均热量和峰值热量都会增加。

（7）分层混合物的燃烧速率和热释放量随着压缩比的增加而增加。随着热量释放的增加，以液化石油气为燃料的发动机与传统的以汽油为燃料的发动机相比，燃油经济性和燃烧稳定性保持在同一水平。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2016年第138期

作者：Cheolwoong Park et al

编译：赵唤