燃烧室EGR策略下气门升程对CAI燃烧的影响

在装备电控液压驱动可变气门机构的单缸试验发动机上,研究了燃烧室EGR策略下气门升程对汽油机可控自燃(CAI)燃烧的影响。研究结果表明:在1 000r/min、过量空气系数为1、气门定时一定的工况下,随着气门升程的增加,EGR率下降,负荷增加,燃烧始点滞后,燃烧持续期增长。在不同气门升程下,CAI燃烧定时区域范围有所差别,气门升程越小所能实现的负荷越小。通过燃烧室EGR策略结合气门升程可拓展CAI燃烧的负荷下限。

火花点火对CAI燃烧过程的影响(英文)

CAI燃烧具有高效节能和低NOx的优点,但CAI燃烧也存在燃烧始点和放热率难以控制的难点。通过添加火花点火的方法,在缸内制造热点,产生有助于CAI燃烧的着火条件,从而达到了控制CAI燃烧始点的目的。试验表明,在添加火花点火后,着火滞燃期明显缩短,CAI着火及燃烧更稳定,并对经济性有一定改善。火化辅助点火也有利于CAI运行范围向更低负荷方向拓展。因此,火花点火可以作为控制CAI燃烧的一种辅助手段。

排气门二次开启影响汽油CAI燃烧的数值模拟

基于装置了电控液压无凸轮轴气门机构的单缸发动机,使用一维发动机循环模拟软件GT-Power与CHEMKIN软件,建立了汽油CAI发动机内部EGR的循环模拟模型。通过模拟计算,分析了排气门二次开启对内部EGR率的影响规律。模拟结果表明:当排气门二次开启角度单独变化时,随着排气门二次开启角度增大,EGR率先增加后减小。当进气门关闭角单独变化时,EGR率随着进气门关闭角的提前,呈先减小后增加的趋势。联合使用以上两种策略,可以将实现CAI燃烧的EGR范围扩大。研究结果也表明,适量的EGR有利于CAI燃烧的实现,过低或过高都将导致失火,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。

火花助燃CAI混合燃烧控制

针对汽油机CAI燃烧面临的主要难点——着火时刻控制、运行工况范围狭窄及燃烧模式转换问题,在CAI发动机运行负荷上边界采用火花助燃的方法,可灵活控制CAI发动机在负荷上限运行时的燃烧相位,抑制大负荷时CAI燃烧所遇到的爆震和小负荷时的燃烧不稳,可以拓展CAI运行的工况范围.点火时刻、缸内残余废气率和有效压缩比都对火花助燃CAI燃烧过程有重要的影响.通过对缸内残余废气快速管理,可以有效控制SI和CAI燃烧所占的比例.

气门参数对汽油机可控自燃燃烧控制作用的数值模拟

通过可变气门机构使部分燃烧废气保留在缸内,是实现汽油机可控自燃(controlled auto-ignition,CAI)燃烧的切实可行的办法,然而多参数可调气门机构增加了控制的复杂程度.为此,利用一维循环模拟软件在Simulink环境中建立了带有进、排气门升程及定时均可控的四变量气门执行机构(4-variable valve actuating system,4VVAS)的汽油机仿真试验平台,探讨了气门各参数对循环热废气及CAI燃烧过程的控制作用及控制敏感性.研究结果表明,其他参数相同时,排气门定时对汽油机CAI燃烧的影响主要体现在缸内废气残留量及废气温度的大小,而进气门定时主要通过影响进气回流和有效压缩比来影响燃烧过程;存在一个最佳位置没有进气回流,能够取得最大负荷.在当量比燃烧时,排气门参数对发动机负荷和着火时刻的控制最为直接和有效,是汽油机CAI燃烧的重要控制参数.

排气道废气再循环策略下实现汽油可控自燃的气门定时区域

在装备有电控液压驱动可变气门机构的单缸机试验系统上,研究了使用排气道废气再循环（EGR）策略实现汽油可控自燃（CAI）时,气门定时对汽油CAI的影响。试验结果表明,在转速1000 r/min、过量空气系数λ为1条件下,采用进气门开启定时不变时（IVO=40°CAATDC）排气门关闭定时,（EVC）在126-176°CA ATDC范围内能够实现汽油CAI;采用EVC定时不变（EVC=146°CA ATDC）时,IVO在28-60°CA ATDC范围内也能够实现汽油CAI。EVC对从排气道吸入的废气的影响要大于IVO。在能实现汽油CAI的气门定时区域内,IVO变化范围仅为45°CA,EVC变化范围可达120°CA。

气门升程对可控自燃汽油机混合及着火过程的影响研究

利用可变气门机构可以将燃烧废气保留在缸内,从而实现稳定的汽油机可控自燃燃烧。利用K IVA软件研究了相同发动机转速和气门定时下,不同气门升程下的缸内混合及着火过程。研究结果表明,大气门升程下的进气射流速度和湍动能较高,缸内废气和温度分布更加均匀。在进气及压缩过程初期,缸内温度分布与废气分布一致,但在接近上止点处时,受混合气低温自燃放热的影响,温度分布与废气分布的相关度降低。着火前缸内高温区域主要分布在燃烧室中心,大气门升程下的高温区域多,更有利于着火和燃烧过程。