直喷汽油机缸内等离子点火系统的台架试验



直喷汽油机缸内等离子点火系统的台架试验

对一种新型等离子点火系统在GDI发动机（直喷汽油机）中的表现做了较为详细的评估，并阐述了该系统能够在不改变发动机结构的基础上提高其燃烧效率。火花放电产生的等离子体的存在时间能够达到4ms。

本文使用一台光学单缸GDI发动机来测试这个新型点火系统的等离子体对火焰核心稳定性和火焰前锋面的影响，测试条件为低负荷和稀混合气。该发动机缸盖则采用具有类似几何参数（缸径、行程、压缩比）的涡轮增压发动机缸盖。所有的试验测试均使发动机工作在2000r/min和10MPa喷油压力工况下。

本试验采用了紫外可视2D化学发光技术，由于OH自由基的作用，因此试验通过一个带通滤波器识别其中的可见光信号，并以此来检测燃烧早期阶段火焰前锋的起始位置和传播特性。该等离子点火系统改善了早期燃烧阶段的效率和稳定性。进而对发动机平均指示压力（IMEP）和循环变动系数（COV）也有一定的改善。

在燃烧初始阶段，火焰的光度较高且也比较稳定，这是因为等离子辅助点火（PAI）不受点火正时的影响。另外，点火提前角却对火焰传播特性有显著影响，特别是PAI的加入，使得火焰的传播和变化速度更快，当点火提前角越大时，这种作用也更为明显。当然，PAI的作用时间能够覆盖整个早期燃烧阶段（可燃混合气的已燃烧质量小于10%）。

PAI同样能够通过降低COV和增加火焰前锋面积提高火焰形态的稳定性。随着时间的变化，可以通过检测OH自由基在空间的分布变化来检测燃烧过程中混合气的成分。

Simona Silvia Merola.SAE 2015-24-2520.

编译：苗志慧