论文部分内容阅读
随着能源安全问题和环境问题的日益突出,节能减排成为内燃机发展的必然趋势。本文利用一台能够实现汽油进气道喷射、氢气/汽油缸内直喷的复合喷射汽油机进行对比试验,探究点火时刻、缸内喷射压力以及缸内喷射时刻对发动机燃烧及排放特性的影响。三个对比试验组分别是三种不同的喷射模式-进气道喷油模式(PFI模式)、进气道喷油结合缸内喷油模式(PFI+GDI模式)、进气道喷油结合缸内喷氢模式(PFI+HDI模式),采用对比的手段,以凸显复合喷射技术和掺氢技术的作用,通过试验研究得出的主要结论如下:(1)采用复合喷射技术后,由于能够形成分层混合气,发动机的燃烧和排放特性都得到了明显的提高。分层混合气能够促使燃料燃烧得更加完全,这有利于提高发动机的经济性、动力性,并且会使CO和HC排放明显下降。但采用缸内复合喷射后会使缸内温度升高,从而导致NOx排放明显上升。(2)汽油机掺氢后,缸内燃烧状态得到改善,燃料燃烧更快、更集中、更完全,因此掺氢汽油机的BSFC更低、动力性更强、CO排放更低,再加上氢气有着更短的淬熄距离,所以HC排放更低。但由于掺氢后缸内燃烧温度更高,为NOx排放的产生提供了有利条件,汽油机掺氢会导致NOx排放升高。(3)三种喷射模式下,点火时刻对发动机的性能影响相同,随着点火时刻的提前,发动机动力性和经济性先上升后下降,HC和NOx排放升高。点火时刻对CO排放影响不大。(4)对于液态燃料汽油,存在一个缸内喷射压力使得发动机性能最佳,小于该压力,汽油雾化效果较差,大于该压力,过长的贯穿距离导致喷雾撞壁,上述两者均会使发动机性能下降。对于气态燃料氢气,也存在一个缸内喷射压力使得发动机性能最佳,由于缸内喷射压力的变化影响气流速率,从而影响气缸内整体的气流运动,存在最佳的缸内喷射压力使得缸内混合气配合最佳,并且通过试验发现,不同点火时刻下的最佳缸内喷射压力不同,说明缸内喷射压力与点火时刻存在配合关系。(5)对于液态燃料汽油,存在一个缸内喷射时刻使得发动机性能最佳,且该最佳喷射时刻不受到点火时刻的影响。对于气态燃料氢气,也存在一个缸内喷射时刻使得发动机性能最佳,但是该最佳喷射时刻会受到点火时刻的影响。(6)在最佳的缸内喷射压力和最佳的缸内喷射时刻下,缸内燃烧状态最佳,燃料燃烧更快、更集中且更完善,因此动力性提高、HC和CO排放下降,但是缸内的高温会导致NOx排放升高。