基于受控表面點火的汽油機與天然氣發(fā)動機試驗研究

稀薄燃燒能有效減少NOx的排放和提高發(fā)動機熱效率。本研究為稀薄燃燒裝置加裝熱表面點火系統(tǒng)，其中熱源表面的溫度、加強火焰時間都可以由電子系統(tǒng)調整。試驗在恒定負荷恒定轉速下進行，比較不同的點火時間，熱表面點火加強限制，對熱機的效率和NOx的排放進行綜合分析。

試驗在一臺單缸機臺架上進行，燃料為均質稀薄空氣-汽油混合汽，發(fā)動機負荷和轉速恒定。相比較預燃室火花塞點火，熱表面點火（簡稱HSI）能夠提高稀燃極限，但是會以提高NOx的排放為代價。由于平均燃燒溫度和燃燒相位之間存在相關性，試驗采用了閉環(huán)的控制算法用以控制燃燒相位。

試驗中，發(fā)動機加裝了電熱塞，屏蔽式HIS裝置作為點火單元，允許的稀薄可燃氣極限為λ= 1.4～1.5。

將點火系統(tǒng)應用于稀薄天然氣發(fā)動機，以檢驗稀薄燃燒極限值與傳統(tǒng)預燃室火花塞點火之間的關系。試驗發(fā)動機同樣加裝了陶瓷電熱塞，因為如果加裝了上面的鋼制電熱塞，發(fā)動機的運轉將變得不穩(wěn)定。試驗中允許的稀薄可燃氣極限為λ=1.72～1.84，代價為極少的NOx排放。

在天燃氣發(fā)動機試驗中，當電熱塞的溫度稍有升高，燃燒相位便會突然發(fā)生變化，這種現(xiàn)象十分明顯，值得繼續(xù)討論和研究，因為這對閉環(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