基于單缸機(jī)開(kāi)展了多次噴射和阿特金森循環(huán)對(duì)汽油壓燃（gasoline compression ignition,GCI）發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)分別研究了單次噴射、兩次噴射及兩次噴射結(jié)合阿特金森循環(huán)對(duì)GCI中高負(fù)荷性能的影響。結(jié)果表明,單次噴射中噴油壓力、噴油時(shí)刻和噴油量對(duì)GCI燃燒有顯著的影響,提高噴射壓力可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的平均指示壓力,降低循環(huán)波動(dòng),但噴油壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致燃燒對(duì)噴油時(shí)刻變化異常敏感,使燃燒難以正常進(jìn)行;噴油量增加可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的平均指示壓力,但過(guò)高的噴油量會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒的燃油量增加,熱效率下降。在兩次噴射中,主噴時(shí)刻對(duì)燃燒起著決定性的影響。主噴時(shí)刻提前,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性有所提升,但壓升率也隨之增加;主噴時(shí)刻推遲,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性相應(yīng)降低,同時(shí)循環(huán)波動(dòng)增加。增加預(yù)噴量有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升,但預(yù)噴量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致燃燒可控性降低。阿特金森循環(huán)能明顯提升GCI熱效率,其主要原因是減少了壓縮行程的壓縮負(fù)功,同時(shí)燃燒并未惡化,膨脹做功并未降低。 

【文章來(lái)源】：內(nèi)燃機(jī)工程. 2020,41(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

不同阿特金森循環(huán)的氣門升程曲線

圖2展示了不同噴油壓力和噴油時(shí)刻對(duì)平均指示壓力的影響，該工況下循環(huán)噴油量固定為32mg。結(jié)果表明：無(wú)論噴油壓力如何，噴油時(shí)刻提前，平均指示壓力均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，這是由于噴油提前使得燃料的預(yù)混程度增加，從而使得著火時(shí)刻和燃燒相位提前，燃燒放熱更加集中；隨噴油壓力增加，平均指示壓力呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，適當(dāng)提高噴油壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有一定程度的提升。但噴油壓力60MPa和80MPa的工況會(huì)出現(xiàn)“過(guò)度混合”的現(xiàn)象，此時(shí)燃燒速率過(guò)快，并且噴油時(shí)刻的微小變化都對(duì)壓力升高率有巨大的影響，如圖3所示。為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生損壞，本研究將壓力升高率的限值定為1MPa/（°）；為了保持燃燒穩(wěn)定性，將循環(huán)波動(dòng)的限值定為5%。在高噴射壓力下為了避免過(guò)快和過(guò)于粗暴的燃燒，需要盡量推遲噴油時(shí)刻，這對(duì)燃燒穩(wěn)定性和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性均有不利影響。而另一方面，較低的噴油壓力又由于霧化能力較差容易導(dǎo)致不完全燃燒，從而造成較低的平均指示壓力和較大的循環(huán)波動(dòng)。從上述結(jié)果來(lái)看，80MPa噴油壓力下不存在同時(shí)滿足平均指示壓力循環(huán)波動(dòng)和最大壓力震蕩幅值限制的工況點(diǎn)，而60MPa噴油壓力也僅僅在噴油時(shí)刻-22°的工況滿足限制，60MPa和80MPa噴油壓力均不適合該工況下的GCI燃燒。從性能輸出來(lái)看，40MPa噴油壓力的平均指示壓力和循環(huán)波動(dòng)均優(yōu)于20MPa噴油壓力，因此在該工況下，40MPa為GCI燃燒的最佳噴油壓力。

從上述結(jié)果來(lái)看，80MPa噴油壓力下不存在同時(shí)滿足平均指示壓力循環(huán)波動(dòng)和最大壓力震蕩幅值限制的工況點(diǎn)，而60MPa噴油壓力也僅僅在噴油時(shí)刻-22°的工況滿足限制，60MPa和80MPa噴油壓力均不適合該工況下的GCI燃燒。從性能輸出來(lái)看，40MPa噴油壓力的平均指示壓力和循環(huán)波動(dòng)均優(yōu)于20MPa噴油壓力，因此在該工況下，40MPa為GCI燃燒的最佳噴油壓力�；�40MPa的噴油壓力，對(duì)噴油量開(kāi)展進(jìn)一步的研究。圖4是在噴油時(shí)刻為-40°和-36°下平均指示壓力和平均指示壓力循環(huán)波動(dòng)隨循環(huán)供油量的變化�？梢钥闯�，在兩種噴油時(shí)刻下，平均指示壓力和平均指示壓力循環(huán)波動(dòng)隨循環(huán)供油量的變化規(guī)律基本一致：從循環(huán)供油量11mg開(kāi)始，逐漸增加供油量，平均指示壓力明顯增加；但當(dāng)循環(huán)供油量增加到32mg時(shí)，進(jìn)一步增加循環(huán)供油量并沒(méi)有明顯增加平均指示壓力，這是由于燃油量過(guò)大，燃油和空氣并未達(dá)到理想的混合狀態(tài)，存在較多燃油過(guò)濃的區(qū)域，從而導(dǎo)致燃燒不完全。圖5為指示熱效率隨循環(huán)供油量的變化。隨噴油量增加，指示熱效率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，即使在供油量較低的情況下也依舊如此。這是由于噴油量增加一方面在一定程度上使得燃料不完全燃燒的比例增加，另一方面使得燃燒溫度明顯增加，傳熱損失也隨之大大增加。從圖中還可以看到，當(dāng)循環(huán)供油量高于32mg時(shí)，繼續(xù)增加循環(huán)供油量導(dǎo)致指示熱效率急劇降低。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3341686