被动预燃室喷射点火对汽油发动机燃烧和排放

本研究旨在探究使用小体积被动预燃室在1.5升涡轮增压GDI发动机上的效果，以改善其燃油消耗。研究发现，在低速全油门下和部分负荷工况下，预燃室点火能够提早燃烧相位，降低燃油消耗达到24g/kW·h，并增加了最大压力升幅速率。同时，预燃室点火还有助于缓解爆震趋势，并提高了部分负荷下的燃烧稳定性。

在高负荷下，预燃室点火明显降低了燃油消耗，但氮氧化物（NOx）排放量明显增加，最大增幅约为15%。预燃室点火与火花塞点火在一氧化碳（CO）排放方面没有明显差异。值得注意的是，进气门的正时对怠速时的预燃室燃烧稳定性有显著影响，适当延迟进气门正时可以保持稳定性。

该研究使用了一台1.5升涡轮增压GDI发动机进行实验。预燃室的容积约为1.3毫升，相当于TDC时主燃烧室容积的3%。预燃室采用具有高散热水平的CuCrZr合金制造，以避免过热和损坏。实验使用了发动机台架试验系统进行测试。

在低速全油门下的实验中，预燃室点火使燃烧相位提前了7.1°CA，燃油消耗减少了24g/kW·h，最大压力升率增加了0.09MPa/°CA。预燃室点火能够减轻爆震趋势。在转/分钟的部分负荷下，预燃室点火能够增强燃烧过程并提高燃烧稳定性。预燃室点火时的燃油消耗在低负荷下略微增加，但在高负荷下显著降低。

与火花塞点火相比，预燃室点火显著增加了NOx排放量，最大增幅约为15%。同时，预燃室点火减少了碳氢化合物（HC）排放量，最大降幅约为36%。然而，预燃室点火和火花塞点火之间的CO排放没有明显差异。

进气门的正时对怠速时的预燃室燃烧稳定性有显著影响。延迟进气门正时可以降低燃烧循环的变异，并保持在规定范围内。

综上所述，本研究通过实验证明，使用小体积被动预燃室可以改善发动机的燃烧特性和燃油经济性，在低速全油门和部分负荷下降低燃油消耗。然而，在高负荷下，预燃室点火会增加NOx排放量。同时，进气门正时对怠速时的预燃室燃烧稳定性具有重要影响。

参考文献：

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