吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (1): 31-40.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210523

• 车辆工程·机械工程 • 上一篇    下一篇

EGR协同点火对火花辅助压燃汽油机性能的影响

周遊1(),洪伟1,解方喜1(),苏岩1,刘宇1,李小平1,段加全2   

  1. 1.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022
    2.中国第一汽车集团有限公司 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室，长春 130022
  • 收稿日期:2021-06-06 出版日期:2023-01-01 发布日期:2023-07-23
  • 通讯作者: 解方喜 E-mail:13339550222@163.com;xfx2011@jlu.edu.cn
  • 作者简介:周遊（1995-），女，博士研究生. 研究方向：高效清洁内燃机. E-mail： 13339550222@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51876079);吉林省科技发展计划项目(20200403150SF);吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20211086KJ);汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室开放基金项目(FAWSKL2020KFJJC1)

Effect of EGR and ignition on performance of spark⁃assisted compression ignition engine fueled with gasoline

You ZHOU1(),Wei HONG1,Fang-xi XIE1(),Yan SU1,Yu LIU1,Xiao-ping LI1,Jia-quan DUAN2   

  1. 1.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun 130022，China
    2.State Key Laboratory of Comprehensive Technology on Automobile Vibration and Noise & Safety Control，China FAW Group Co. ，Ltd. ，Changchun 130022，China
  • Received:2021-06-06 Online:2023-01-01 Published:2023-07-23
  • Contact: Fang-xi XIE E-mail:13339550222@163.com;xfx2011@jlu.edu.cn

RICH HTML

 2   

PDF (PC)

227

摘要：

研究了EGR率及点火时刻对火花辅助压燃（SACI）燃烧及排放特性的影响，分析了SACI模式下放热模式切换时刻与燃烧参数之间的关系。结果表明，外部废弃再循环（EGR）可以有效降低SACI燃烧压力升高率，在抑制爆震的同时起到了改善燃油经济性和NO x 排放的作用；SACI切换时刻与获得最佳动力性和经济性的CA50存在对应关系，调整点火时刻将CA50和SI/CI切换时刻分别调整在9~10 °CA ATDC及2 °CA ATDC范围内，发动机可以获得最佳的扭矩和有效燃油消耗率（BSFC）。

关键词: 汽油机, 火花辅助压燃, 废气再循环策略, 点燃/压燃切换时刻, 排放特性

Abstract:

Based on a modified gasoline engine， this paper studied the effects of EGR rate and ignition timing on spark assisted homogeneous compression ignition （SACI） combustion and emission performance， and analyzed the relationship between the spark ignition/compression ignition（SI/CI） switching timing and combustion parameters. The results show that external exhaust gas recirculation （EGR） can effectively reduce pressure rise rate， and suppress knocking， it also plays a role in improving fuel economy and NO x emissions. By adjusting the ignition timing to fit CA50 and SI/CI switching timing within the range of 9~10°CA ATDC and 2°CA ATDC respectively， the engine can obtain the best torque and BSFC.

Key words: gasoline engine, spark assisted homogeneous compression ignition, exhaust gas recirculation, spark ignition/ compression ignition switching timing, emissions performance

中图分类号: 

  • TK411

表1

发动机参数"

参 数描述
缸径×冲程/（mm×mm）80×80
压缩比17∶1
燃料95#E10乙醇汽油
冷却方式水冷
润滑方式压力与飞溅

图1

发动机台架示意图"

图2

活塞切削示意图"

图3

SI/CI切换时刻示意图"

图4

SACI和SI燃烧模式的性能对比"

图5

点火时刻及EGR率对SACI燃烧缸压及放热的影响"

图6

点火时刻及EGR率对SACI燃烧放热率的影响"

图7

点火时刻和EGR率对SACI燃烧压力升高率的影响"

图8

点火时刻和EGR率对SACI燃烧着火落后期的影响"

图9

点火时刻及EGR率对SACI燃烧燃烧持续期的影响"

图10

点火时刻及EGR率对SACI燃烧燃烧重心的影响"

图11

点火时刻及EGR率对SI/CI切换时刻的影响"

图12

CA50和SI/CI切换时刻的关系"

图13

SI/CI切换时刻和IMEP的关系"

图14

SI/CI切换时刻和扭矩的关系"

图15

点火时刻及EGR率对CO排放的影响"

图16

点火时刻及EGR率对THC排放的影响"

图17

点火时刻及EGR率对CO排放的影响"

图18

点火时刻及EGR率对CO排放的影响"

图19

点火时刻及EGR率对CO排放的影响"

1 阳东波,王志,徐帆,等. 理论空燃比SICI组合燃烧排放特性研究[J]. 工程热物理学报,2010,31(11):1953-1956.
Yang Dong-bo, Wang Zhi, Xu Fan, et al. Emissions characteristics of stoichiometric SICI combustion[J].Journal of Engineering Thernophysics, 2010,31(11):1953-1956.
2 Wang Z, He X, Wang J X, et al. Combustion visualization and experimental study on spark induced compression ignition (SICI) in gasoline HCCI engines[J].Energy Convers Manage, 2010, 51:908⁃917.
3 Wang Z, Wang J, Shuai S, et al. Research on spark induced compression ignition (SICI)[C]∥ SAE Paper,2009-01-0132.
4 Pastor J V, García-Oliver J M, García A, et al. A spectroscopy study of gasoline partially premixed compression ignition spark assisted combustion[J], Appl Energy, 2013, 104: 568⁃575.
5 Benajes J, Tormos B, Garcia A, et al. Impact of spark assistance and multiple injections on gasoline PPC light load[J]. SAE International Journal of Engines, 2014, 7 (4): 1875⁃1887.
6 Middleton R J, Olesky L K M, Lavoie G A, et al. The effect of spark timing and negative valve overlap on spark assisted compression ignition combustion heat release rate[J]. Proc Combust Inst, 2015, 35 (3): 3117⁃3124.
7 Olesky L M, Martz J B, Lavoie G A, et al. The effects of spark timing, unburned gas temperature, and negative valve overlap on the rates of stoichiometric spark assisted compression ignition combustion[J]. Appl Energy, 2013, 105: 407⁃417.
8 Yun H, Wermuth N, Najt P. Extending the high load operating limit of a naturally-aspirated gasoline HCCI combustion engine[J]. SAE Int J Engines 2010:3(1):681⁃699.
9 Manofsky L, Vavra J, Assanis D, et al. Bridging the gap between HCCI and SI: spark-assisted compression ignition[C]∥ SAE Paper,2011-01-1179.
10 Benajes J, Molina S, García A, et al. Performance and engine-out emissions evaluation of the double injection strategy applied to the gasoline partially premixed compression ignition spark assisted combustion concept[J]. Appl Energy, 2014,134: 90⁃101.
11 陈锐,董凯,宫雨.二次喷射对火花辅助压燃燃烧及爆震特性[J].天津大学学报:自然科学与工程技术版, 2019, 52(2):157-165.
Chen Rui, Dong Kai, Gong Yu. Experimental investigations on the effects of split injection strategy on combustion and knock characteristics in a SACI engine[J]. Journal of Tianjin University (Science and Technology), 2019, 52(2):157-165.
12 Zhou L, Dong K, Huang J X,et al. Effects of applying EGR with split injection strategy on combustion performance and knock resistance in a spark assisted compression ignition (SACI) engine[J]. Applied Thermal Engineering, 2018, 145:98-109.
[1] 汤东,韩宇彬,华伦,潘金冲,刘胜. 润滑油灰分对直喷汽油机颗粒捕集器性能影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(11): 2501-2507.
[2] 李志军,刘浩,张立鹏,李振国,邵元凯,李智洋. 过滤壁结构对颗粒捕集器深床过滤影响的模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(2): 422-434.
[3] 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761.
[4] 虞浏, 刘忠长, 刘金山, 刘江唯, 杜宏飞, 程鹏. 汽油喷雾前锋粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 720-726.
[5] 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244.
[6] 卫海桥, 裴自刚, 冯登全, 潘家营, 潘明章. 压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 166-173.
[7] 虞浏, 刘忠长, 刘江唯, 杜宏飞, 许允. 直喷汽油机喷雾粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1482-1488.
[8] 孙文旭, 洪伟, 解方喜, 苏岩, 姜北平, 李翔宇. 怠速转速和节气门开度对停机特性及直接起动模式实现的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 483-489.
[9] 孙文旭, 洪伟, 黄恩利, 解方喜, 苏岩, 姜北平. 活塞初始位置对GDI汽油机直接起动模式的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1471-1477.
[10] 于秀敏, 商震, 张岳韬, 杜耀东. 废气再循环对直喷汽油机燃烧及排放影响的仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(4): 1109-1117.
[11] 孙文旭, 洪伟, 王建军, 解方喜, 杨俊伟, 汤绪雯. GDI发动机直接起动首循环着火和转动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(5): 1443-1449.
[12] 袁晨恒，冯慧华，王梦秋，左正兴. 自由活塞汽油直线发电机燃烧过程特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(1): 127-132.
[13] 高继东, 秦孔建, 梁荣亮, 李孟良. 实际道路工况和法规工况下中型柴油机排放特性的对比分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(01): 33-38.
[14] 胡云峰, 黄贵芬, 陈虹, 孙鹏远, 李骏. 汽油发动机双闭环气路控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊1): 240-244.
[15] 于秀敏,谭兴闻,马君,李国良,董伟,齐万强,崔峰云. 缸内直喷汽油机起动控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(6): 1554-1558.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发