基于受控表面點(diǎn)火的汽油機(jī)與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究

稀薄燃燒能有效減少NOx的排放和提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。本研究為稀薄燃燒裝置加裝熱表面點(diǎn)火系統(tǒng)，其中熱源表面的溫度、加強(qiáng)火焰時(shí)間都可以由電子系統(tǒng)調(diào)整。試驗(yàn)在恒定負(fù)荷恒定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，比較不同的點(diǎn)火時(shí)間，熱表面點(diǎn)火加強(qiáng)限制，對(duì)熱機(jī)的效率和NOx的排放進(jìn)行綜合分析。

試驗(yàn)在一臺(tái)單缸機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行，燃料為均質(zhì)稀薄空氣-汽油混合汽，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速恒定。相比較預(yù)燃室火花塞點(diǎn)火，熱表面點(diǎn)火（簡稱HSI）能夠提高稀燃極限，但是會(huì)以提高NOx的排放為代價(jià)。由于平均燃燒溫度和燃燒相位之間存在相關(guān)性，試驗(yàn)采用了閉環(huán)的控制算法用以控制燃燒相位。

試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)加裝了電熱塞，屏蔽式HIS裝置作為點(diǎn)火單元，允許的稀薄可燃?xì)鈽O限為λ= 1.4～1.5。

將點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用于稀薄天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以檢驗(yàn)稀薄燃燒極限值與傳統(tǒng)預(yù)燃室火花塞點(diǎn)火之間的關(guān)系。試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)同樣加裝了陶瓷電熱塞，因?yàn)槿绻友b了上面的鋼制電熱塞，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)將變得不穩(wěn)定。試驗(yàn)中允許的稀薄可燃?xì)鈽O限為λ=1.72～1.84，代價(jià)為極少的NOx排放。

在天燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，當(dāng)電熱塞的溫度稍有升高，燃燒相位便會(huì)突然發(fā)生變化，這種現(xiàn)象十分明顯，值得繼續(xù)討論和研究，因?yàn)檫@對(duì)閉環(huán)控制算法的完善十分重要。

Denis Neher et al.SAE 2012-32-0006.

編譯：郭章勇