壓縮天然氣（CNG）被認(rèn)為是全球交通領(lǐng)域最有前途的替代燃料之一，潛力巨大。然而，它在化學(xué)計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)中具有高氮氧化物排放的問(wèn)題。通過(guò)燃燒不產(chǎn)生氮氧化物（NOx）的稀薄燃料-空氣混合物，可以滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)高熱效率的要求。但是稀薄燃燒總是火焰速度較慢、輸出功率低，且稀薄燃料-空氣混合物很難通過(guò)傳統(tǒng)的電火花產(chǎn)生的等離子體點(diǎn)燃，導(dǎo)致滿足未來(lái)排放要求的稀燃常規(guī)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)受到嚴(yán)重限制?；鸹c(diǎn)火（SI）發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)負(fù)責(zé)啟動(dòng)燃燒室內(nèi)的燃料-空氣混合物的燃燒，然而，目前的點(diǎn)火系統(tǒng)在滿足高效率和高功率密度的要求方面受到限制，這對(duì)環(huán)境友好的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)是最基本要求。激光點(diǎn)火系統(tǒng)是用于點(diǎn)燃內(nèi)燃（IC）發(fā)動(dòng)機(jī)中稀燃料-空氣混合物的技術(shù)上可行的替代點(diǎn)火系統(tǒng)，并且能夠克服傳統(tǒng)電火花點(diǎn)火系統(tǒng)面臨的大多數(shù)限制。在本文中，在不同的壓縮比和空燃比情況下，對(duì)稀薄CNG-空氣混合物的激光點(diǎn)火進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究(激光火花塞結(jié)構(gòu)見(jiàn)文中Fig.3)，以便挖掘CNG在運(yùn)輸應(yīng)用中的全部潛力。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著壓縮比從9.9增加到11.8，受限制的稀燃極限從λ=1.62增加到λ=1.76，這反映了在稀CNG-空氣混合物的激光點(diǎn)火中較高壓縮比應(yīng)用是有利的，這對(duì)于開(kāi)發(fā)稀燃CNG發(fā)動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。

Fig.3.Cross-section of laser spark plug

本文主要研究了不同壓縮比、不同混合強(qiáng)度的CNG-空氣混合氣激光點(diǎn)火對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、排放和燃燒特性的影響。缸內(nèi)壓力和HRR隨壓縮比的增大而增加。COVIMEP隨著每個(gè)λ的壓縮比增加而降低。較高的缸內(nèi)壓力使得制動(dòng)功率和制動(dòng)器熱效率隨著壓縮比的增加而提高，并且較高的壓縮比對(duì)燃燒穩(wěn)定性的改善也是明顯的。BSFC隨著每個(gè)λ的壓縮比增加而下降。這表明激光點(diǎn)火有助于顯著提高燃油經(jīng)濟(jì)性。總體而言，壓縮比為11.8時(shí)具有極好的燃油經(jīng)濟(jì)性，并改善熱效率，降低COV(coefficient of variance)，但 NOx排放量增加，可以通過(guò)使用EGR或尾氣后處理來(lái)控制。