可变气门正时对均质充量压燃汽油机燃烧和排放的影响



可变气门正时对均质充量压燃汽油机燃烧和排放的影响

均质充量压燃汽油机采用的是一种低温燃烧方法，其热效率高，同时具有火花点火发动机和压缩点火发动机的特征。均质充量压燃汽油机工作过程首先是制备均质混合气，这类似于火花点火发动机，但其采用燃油自动点火的方式又类似于压缩点火发动机。由于该发动机没有一个明确的驱动方式，使得这种燃烧难以控制。在均质充量压燃汽油机中，存在多个放热中心产生的点火点，整个燃烧过程由燃料的化学特性决定，油气混合模式和湍流效应变得不再重要。但是，均质充量压燃发动机往往产生较多的未燃烧HC和CO。采用可变气门正时技术可以改善这种情况。该技术根据发动机的运行情况，调整发动机的进排气量、气门开合时间及角度，使进入的空气量达到最佳，从而减少HC和CO含量。开发了一种仿真模型，用于分析可变气门正时对均质充量压燃汽油机燃烧和排放特性的影响。

首先，对均质充量压燃汽油机的燃烧模型进行描述。采用商业化软件GT-POWER对均质充量压燃发动机进行建模，所建模型可以对气门正时进行更改，以研究气门正时对发动机燃烧特性和排放特性的影响。燃烧模型采用正庚烷燃烧机制，该机制包含770个化学反应和159种化学反应物质。为了提高预测结果的精确性，建模时将燃烧室分为编号为1～10的10个区域。这10个区域处的燃油质量分别为：0.001%、0.001%、0.050%、0.3%、0.55%、3.098%、8%、19%、29%、40%。之后，对所建模型进行验证。验证数据来源于英国里卡多Mark III单缸均质充量压燃汽油机。对比的指标包括：缸内气体压力、燃油燃烧10%时的曲轴转角（10°）、燃油燃烧50%时的曲轴转角（50°）、平均有效压力、CO排放和有效热效率。研究结果表明：①进排气门采用可变气门正时技术，对均质充量压燃发动机燃烧后气缸内的残余废气具有显著影响；②通过对进排气门的控制能有效降低均质充量压燃发动机HC和CO的排放。此外，仿真结果与试验结果对比发现，两者结果能较好地吻合。

Hrishikesh A.Saigaonkar et al.SAE 2015-01-1748.

编译：王祥