LPG在点燃式发动机上的稀限判别

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lpg在点燃式发动机上的稀限判别王振锁邓宝清李理光2，肖宗成王惠萍1（1.吉林大学汽车工程学院，吉林长春130025；2.上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030）明：扭矩波动、转速波动、hc排放值和hc升高率都受空燃比的影响，并且它们的变化趋势具有较好的一致性；随着空燃比的变化，转速波动变化不明显，受发动机结构参数和运行参数的影响，用于判别稀限的hc排放值较难确定，因此把扭矩波动和hc升高率作为稀限的判断条件比较合理。

稀薄燃烧技术具有能改善经济性和降低有害排放的优点，结合缸内直喷以及可变配气定时等先进技术，已在点燃式发动机上得到推广应用，而稀薄燃烧技术中的关键是稀限的判别及将空燃比控制在稀限范围内的实现方法。在国外，已经有许多研究人员对稀限进行深入分析和试验研究。quader提出了燃烧稀限、点火稀限和失火稀限的定义；eywood指出可以用平均指示有效压力的变动系数来判断失火稀限用hc排放值来判断稀限最具有实际意义等等。国内目前关于这方面的研究很少，因此对稀限判别的研究非常必要。本文结合lpg稀薄燃烧的应用研究进行了lpg稀限判别的相关试验，尝试找出适合发动机台架试验的简便而精确的稀限判别方法。

1稀限的定义及其判据的分析11稀限的定义根据quader的提法，稀燃界限有3种定义，即燃烧稀限、点燃稀限和失火稀限。

燃烧稀限：指保证火焰传播的最稀的空燃比，是混合气温度和压力的函数。温度对燃烧稀限的影响可以用下式计算：点火稀限：指外部能量能够使混合气达到最低点火温度的最稀空燃比。它同燃料、混合气速度以及火花塞点火时混合气的温度和压力有关，还与点火系统的各参数（火花持续期、能量释放速度、电极材料以及火花塞间隙）有关。

失火稀限：指混合气没有点火，没有完全燃烧，或者由于火焰传播速度太低而在燃烧完成之前火焰熄灭时的空燃比。quader曾定性地分析了点火和火焰传播对失火稀限的影响。

在实际应用中又可将发动机稀限分为稳定运行稀限和可应用稀限。当点燃式发动机的未燃混合气基金项目：国家教育部骨干教师基金资助项目；国家技术创新基金资助项目（国经贸技（1998）345号）过稀时，火焰扩展期、快速燃烧持续时间及燃烧过程的循环期间波动都将增加，最后达到某一点，发动机运行工况恶化且不稳定，碳氢排放量迅速增加，这些现象的发生点定义了发动机的稳定运行稀限，又叫稀薄运行极限。可应用稀限是指综合考虑发动机的输出功率和排放，通过加大节气门开度使发动机的功率下降得到补偿，并且达到降低排放和改善燃料经济性的稀限。

1.2稀限的判别当发动机超出稀限运行时会出现燃烧变动、排放恶化等一系列问题，稀限的判别也就是通过检测这些现象是否出现来判定发动机是否在稀限范围内运行。判别方法分为两类，一类是在燃烧室内安装传感器直接测量发动机的燃烧变动，另一类是通过检测输出变量来间接确定燃烧变动。

在早期的研究过程中，对稀限的判别方法非常多，失火率、缸压升高率最大时的曲轴转角波动、缸压图面积的波动等都曾作为稀限的判别方法。每一种方案根据不同的的判断条件又可以作出不同判断结果。例如，quader把0.5%失火率作为失火稀限的判别界限，他认为此时的车辆驾驶性已非常恶劣2；而ryan等人认为失火率为5%时功率损失和hc排放急剧上升，应作为稀限的判断界限。saepaper王振锁。lpg发动机稀薄燃烧研究。长春：吉林大学汽车工程学院，2000.王振锁。lpg用于小型点燃式发动机的性能优化与稀薄燃烧。吉林大学学报（工学版）2002，李兴虎。丙烷发动机燃烧变动研究。内燃机学报，1999（1）

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