二甲醚直接喷射对自动点火汽油机燃烧和排放的影响



二甲醚直接喷射对自动点火汽油机燃烧和排放的影响

受控自动点火（CAI）也称为HCCI燃烧,其潜在的优势是能够改善汽油机效率和降低NOx排放。CAI/HCCI燃烧一个典型的挑战是控制燃烧的起始时间和速度。为了对汽油和空气预混合的放热过程进行控制，利用直接二甲醚（DME）喷射，以提高混合物的点火性能和控制可燃混合物的燃烧定时。热释放速率和点火性由内部废气再循环（EGR）调节。在一台单缸燃油喷射汽油发动机上,通过一个商业汽油直喷（GDI）喷油器，采用正阀重叠（PVO）和直接注入二甲醚的方法进行测试。采取3个不同的二甲醚喷射策略：早期单次注射、分级喷射和延迟单次注射。随着发动机负荷的增加，火焰辅助混合燃烧的自动点火和火焰传播相比SI燃烧，NOx排放减少90%。

CAI燃烧通过高水平稀释电荷和低峰值缸内温度获得高的效率。该研究能使颗粒物排放水平接近零，NOx排放比任何传统的SI或CI发动机低很多。尽管CAI燃烧的潜力巨大，但也存在缺点，如HC排放高，以及有限的工况和燃烧相位难以控制等问题，应用时需要加以权衡。为了实现CAI燃烧，发动机需要较高的温度，以使均匀的或部分预混的混合物达到自动点火条件。缸内高温度可以保持自动点火的化学反应，保证足够的电荷稀释限制峰值热释放速率，这两者可通过引入废气再循环（EGR）等实现。分析了EGR对CAI燃烧的影响，并总结出五大效应：充电加热效应、稀释效应、热容量效应、化学效应和分层效应。为满足温度条件以启动CAI燃烧，已应用了进口空气加热、可变压缩比（CR）、EGR和双燃料策略。

刊名：Fuel（英）

刊期：2013年第107卷

作者：H.F.Zhang et al

编译：祁祥