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雙階段燃燒系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)稀混燃燒的作用

研究了有1個(gè)預(yù)燃室的雙階段燃燒系統(tǒng)在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，主要研究降低部分負(fù)荷的節(jié)流損失和NOx排放。試驗(yàn)選擇了4沖程壓燃S320發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝機(jī)，改裝的預(yù)燃室如圖1所示，其容積是整個(gè)燃燒室容積的4.5%，預(yù)燃室與主燃燒室相連的通道直徑為3、6或9mm。汽油和空氣的混合氣由主燃燒室進(jìn)入預(yù)燃室，在壓縮行程末期，噴入少量氣態(tài)LPG，將稀混合氣增至化學(xué)計(jì)量比附近，以滿足簡(jiǎn)單可靠點(diǎn)火的需要。在轉(zhuǎn)速為1000r/min，過(guò)量空氣系數(shù)分別為1.4和2.0的條件下，對(duì)不同直徑的連接通道進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)使用KIVA-3V代碼進(jìn)行三維建模模擬。

圖1　改裝的預(yù)燃室結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果具有良好的一致性，從模擬結(jié)果中可獲得較好的溫度分布。試驗(yàn)結(jié)果表明：①具有預(yù)燃室的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)有助于稀混合氣的燃燒。雙階段燃燒系統(tǒng)不僅保證混合氣在過(guò)量空氣系數(shù)達(dá)到2.0時(shí)還能連續(xù)燃燒，而且可明顯地加快燃燒過(guò)程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性。在測(cè)試過(guò)程中無(wú)任何失火事件。②當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在過(guò)量空氣系數(shù)為1.8或更高的工況時(shí)，NOx排放量為0.37～1.71g/kW·h。③從模擬結(jié)果看，連接通道的直徑對(duì)于氣體流動(dòng)的影響十分重要，并且強(qiáng)烈影響主燃燒室內(nèi)的燃燒速率和燃燒持續(xù)時(shí)間。④在部分負(fù)荷時(shí)使用稀混合氣可以減少節(jié)流損失。

網(wǎng)址：http://www.sciencedirect. com

作者：Stanislaw Szwaja et al

編譯：羅濤