分析图中曲线并结合燃烧分析仪得到的其他实验数据(压力升高率、放热率、质量放热率等,本文中不一一列出)得出:双火花塞点火相比单火花塞点火对LPG 燃烧过程的促进作用较大。双火花塞点火模式的对称布置缩短了LPG 完全燃烧的火焰传播距离,有效提高了燃烧速率,有利于LPG 燃烧过程火焰的快速发展,明显缩短了LPG 燃气的燃烧持续期,提高了LPG 的放热率。较高的最大燃烧压力,及其提前的对应相位角,其结果使LPG发动机获得较大的膨胀比,提高了发动机的热效率。

图7单、双火花塞点火气缸压力曲线比较(2800 r·min-1 50% 燃料浓度0.71 提前角20°CA)
Fig.7 The cylinder pressure of DSI & SSI
(2800 r·min-1 50%; fuel concentration: 0.71; ignition advance angle:20°CA)

图8 单、双火花塞点火发动机外特性曲线及气耗
Fig.8 The External Characteristic 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
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