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LPG在點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)上的稀限判別

發(fā)表日期:2021-05-08 瀏覽量: 0

LPG在點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)上的稀限判別王振鎖鄧寶清李理光2,肖宗成王惠萍1(1.吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院,吉林長春130025;2.上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院,上海200030)明:扭矩波動、轉(zhuǎn)速波動、HC排放值和HC升高率都受空燃比的影響,并且它們的變化趨勢具有較好的一致性;隨著空燃比的變化,轉(zhuǎn)速波動變化不明顯,受發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的影響,用于判別稀限的HC排放值較難確定,因此把扭矩波動和HC升高率作為稀限的判斷條件比較合理。

  稀薄燃燒技術(shù)具有能改善經(jīng)濟(jì)性和降低有害排放的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合缸內(nèi)直噴以及可變配氣定時等先進(jìn)技術(shù),已在點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)上得到推廣應(yīng)用,而稀薄燃燒技術(shù)中的關(guān)鍵是稀限的判別及將空燃比控制在稀限范圍內(nèi)的實(shí)現(xiàn)方法。在國外,已經(jīng)有許多研究人員對稀限進(jìn)行深入分析和試驗(yàn)研究。Quader提出了燃燒稀限、點(diǎn)火稀限和失火稀限的定義;eywood指出可以用平均指示有效壓力的變動系數(shù)來判斷失火稀限用HC排放值來判斷稀限最具有實(shí)際意義等等。國內(nèi)目前關(guān)于這方面的研究很少,因此對稀限判別的研究非常必要。本文結(jié)合LPG稀薄燃燒的應(yīng)用研究進(jìn)行了LPG稀限判別的相關(guān)試驗(yàn),嘗試找出適合發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)的簡便而精確的稀限判別方法。

  1稀限的定義及其判據(jù)的分析11稀限的定義根據(jù)Quader的提法,稀燃界限有3種定義,即燃燒稀限、點(diǎn)燃稀限和失火稀限。

  燃燒稀限:指保證火焰?zhèn)鞑サ淖钕〉目杖急龋腔旌蠚鉁囟群蛪毫Φ暮瘮?shù)。溫度對燃燒稀限的影響可以用下式計(jì)算:點(diǎn)火稀限:指外部能量能夠使混合氣達(dá)到最低點(diǎn)火溫度的最稀空燃比。它同燃料、混合氣速度以及火花塞點(diǎn)火時混合氣的溫度和壓力有關(guān),還與點(diǎn)火系統(tǒng)的各參數(shù)(火花持續(xù)期、能量釋放速度、電極材料以及火花塞間隙)有關(guān)。

  失火稀限:指混合氣沒有點(diǎn)火,沒有完全燃燒,或者由于火焰?zhèn)鞑ニ俣忍投谌紵瓿芍盎鹧嫦鐣r的空燃比。Quader曾定性地分析了點(diǎn)火和火焰?zhèn)鞑κЩ鹣∠薜挠绊憽?/span>

  在實(shí)際應(yīng)用中又可將發(fā)動機(jī)稀限分為穩(wěn)定運(yùn)行稀限和可應(yīng)用稀限。當(dāng)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的未燃混合氣基金項(xiàng)目:國家教育部骨干教師基金資助項(xiàng)目;國家技術(shù)創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(國經(jīng)貿(mào)技(1998)345號)過稀時,火焰擴(kuò)展期、快速燃燒持續(xù)時間及燃燒過程的循環(huán)期間波動都將增加,最后達(dá)到某一點(diǎn),發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況惡化且不穩(wěn)定,碳?xì)渑欧帕垦杆僭黾?,這些現(xiàn)象的發(fā)生點(diǎn)定義了發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行稀限,又叫稀薄運(yùn)行極限??蓱?yīng)用稀限是指綜合考慮發(fā)動機(jī)的輸出功率和排放,通過加大節(jié)氣門開度使發(fā)動機(jī)的功率下降得到補(bǔ)償,并且達(dá)到降低排放和改善燃料經(jīng)濟(jì)性的稀限。

  1.2稀限的判別當(dāng)發(fā)動機(jī)超出稀限運(yùn)行時會出現(xiàn)燃燒變動、排放惡化等一系列問題,稀限的判別也就是通過檢測這些現(xiàn)象是否出現(xiàn)來判定發(fā)動機(jī)是否在稀限范圍內(nèi)運(yùn)行。判別方法分為兩類,一類是在燃燒室內(nèi)安裝傳感器直接測量發(fā)動機(jī)的燃燒變動,另一類是通過檢測輸出變量來間接確定燃燒變動。

  在早期的研究過程中,對稀限的判別方法非常多,失火率、缸壓升高率最大時的曲軸轉(zhuǎn)角波動、缸壓圖面積的波動等都曾作為稀限的判別方法。每一種方案根據(jù)不同的的判斷條件又可以作出不同判斷結(jié)果。例如,Quader把0.5%失火率作為失火稀限的判別界限,他認(rèn)為此時的車輛駕駛性已非常惡劣2;而Ryan等人認(rèn)為失火率為5%時功率損失和HC排放急劇上升,應(yīng)作為稀限的判斷界限。SAEPaper王振鎖。LPG發(fā)動機(jī)稀薄燃燒研究。長春:吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院,2000.王振鎖。LPG用于小型點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的性能優(yōu)化與稀薄燃燒。吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)2002,李興虎。丙烷發(fā)動機(jī)燃燒變動研究。