点火方式对增压稀燃LPG发动机燃烧特性的影响

1、点火方式对增压稀燃LPG发动机燃烧特性的影响论文导读:：使用三维仿真软件建立了增压稀燃LPG发动机缸内燃烧模型，对工作过程中的压缩、燃烧和膨胀过程进行了数值模拟。在模型得到试验的有效性验证的根底上，计算分析了单、双火花塞不同点火模式对发动机工作过程的影响并通过实验验证了仿真计算结果。结果说明：采用双火花塞点火(DSI)与单火花塞点火(SSI)相比，缩短了火焰传播距离、急速形成较强烈的涡流、大幅度加快了火焰的传播速度、减轻了爆震、降低了排温、提高了热效率、使发动机具有较好的动力性及经济性。论文关键词：内燃机LPG，点火方式，燃烧特性0 引言*人类对于自身的生存环境及空间的保护意识日益强烈,内燃机

2、的主要开展方向已着眼于燃油消耗、排放、噪声等环保指标，为此清洁代用燃料被广泛使用。目前比拟成熟的代用燃料主要为液化石油气(LPG)及压缩天然气(CNG)，其中LPG本钱低、物化特性接近于汽油，甚至在抗爆性及单位体积热值方面优于汽油，是一种优秀的替代燃料。但是由于LPG燃烧速度较慢，燃烧持续时间较长，引起了热效率低、气耗高、排放差、排温高、爆震边界窄等严重影响发动机性能的问题 预混合闭环控制 图1 实验样机电控系统Fig.1 The electriccontrol system of the EP本实验样机的电控系统结构如图1所示，该控制系统采用分区控制方法，能够精确控制不同稳定工况及过度工况下

3、燃料的浓度及点火提前角。Fig.6 The cylinder pressure of DSI SSI(2000 r-min-1 70%; fuel concentration: 0.72; ignition advance angle:20CA)分析图中曲线并结合燃烧分析仪得到的其他实验数据Fig.7 The cylinder pressure of DSI SSI(2800 r-min-1 50%; fuel concentration: 0.71; ignition advance angle:20CA)图8 单、双火花塞点火发动机外特性曲线及气耗Fig.8 The External Ch

4、aracteristic and FuelConsumption of DSI SSI图8为单、双火花塞点火发动机外特性曲线。单火花塞点火时，发动机受到排温考虑增压器承受能力，不能高于750，爆震等条件的约束。通过标定改变点火提前角及燃料浓度，也很难提升中高转速区的功率。采用双火花塞点火，发动机热效率提高，排温明显降低，而且爆震边界拓宽，中高转速区域的功率有较大提升，并且双火花塞点火快速燃烧有利于拓展LPG 稀薄燃烧的燃烧稀限，在整个点火提前角的变化范围内杂志铺，双火花塞点火LPG 燃烧稀限值比普通单花塞点火有大幅度的提高，在整机标定过程中可以采用更稀的混合气浓度。综上所述，通过实验结果可以看

5、出：双火花塞点火燃烧速度快、热效率高、排温低、爆震边界及燃烧稀限宽、提高了发动机的动力性及经济型。同时实验结果也验证了仿真计算结果的合理性。4 总结本文应用AVL-FIRE建立了三维燃烧模型，通过样机前期实验数据校核参数保证了模型的正确性及有效性。通过仿真计算及实验分析了单、双火花塞点火发动机缸内燃烧的影响。得出以下结论：1双火花塞点火火焰传播距离缩短，同时急速形成较强烈的涡流，大幅度加快了火焰的传播速度，燃烧所用的时间相应缩短，大幅度提高了热量利用率。2双火花塞点火燃烧时间缩短，最大转矩的点火提前角可以显著推迟，因此点火时燃烧室混合气的温度和压力都较高，有利于着火和速燃。3双火花塞点火拓宽了

6、爆震边界和稀薄燃烧的燃烧稀限。同时，排温得到有效降低。4双火花塞点火使增压稀燃LPG发动机具有更好的动力性经济性。参考文献1.Bayraktar H, Durgun O. Theoretical investigationof using LPG in spark-ignition engines. The first aegean energy symposium andexhibition. Denizli, Turkey, 2003. P. 2849.2.S. Murillo, J.L. Miguez, J Porteiro, Viabilityof LPG use in low-pow

7、er outboard engines for reduction in consumption andpollutant emissions, Int. J. Energ. Res. 27 (2003) 467480.3.Hakan Bayraktar, Orhan Durgun, Investigating theeffects of LPG on spark ignition engine combustion and performance, EnergyConversion and Management 46 (2005)23172334.Yung-Jin Kim, Ki-Bum Kim and Ki-Hyung Lee, TheSpray Characteristics of a Liquid Phase LPG Port Injection Type Injector for a RemodeledDiesel Engine, SAE, paper No. 2021-01-1879,20215.A. Boretti and H.C. Watson, Development ofadirect injection high efficiency liquid phase LPG spark ignition engine, papersubmit