【摘 要】
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面对日益严峻的生态及能源问题,发展清洁高效的新型燃烧模式是应对愈发严格的排放法规的重要解决方案之一。近年来的国内外研究表明,通过一定的辅助手段以及相应的喷油策略,能够实现汽油压燃,其中汽油部分预混压燃（PPCI）燃烧模式的发动机,其热效率甚至能超过柴油机,并且拥有极低的碳烟排放,极具发展前景。本文针对高负荷工况下汽油压燃出现的易于爆震的问题,采用CONVERGE软件进行了模拟研究。首先以一台自然吸
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面对日益严峻的生态及能源问题,发展清洁高效的新型燃烧模式是应对愈发严格的排放法规的重要解决方案之一。近年来的国内外研究表明,通过一定的辅助手段以及相应的喷油策略,能够实现汽油压燃,其中汽油部分预混压燃（PPCI）燃烧模式的发动机,其热效率甚至能超过柴油机,并且拥有极低的碳烟排放,极具发展前景。本文针对高负荷工况下汽油压燃出现的易于爆震的问题,采用CONVERGE软件进行了模拟研究。首先以一台自然吸气式柴油机的汽油压燃实验为基础,建立了汽油压燃燃烧的三维CFD计算模型。以KI指数表征爆震强度,并根据实验爆震边界,在模拟中给出针对该发动机爆震发生时的KI阈值,并探索了醛基、羟基等中间产物的产生及消耗与燃烧进程及爆震强度的关系。对不同喷油量和喷油提前角下的爆震强度进行分析,结果表明:总体上,随着喷油提前角增加,缸内从正常燃烧状态逐渐转变为爆震燃烧状态,爆震强度也随之增加;在较低的喷油量下,爆震强度对喷油提前角的增加表现出更大的容忍;在喷油提前角较小时,较浓区混合气当量比受喷油量影响较大,爆震强度随喷油量增加变化较大,当喷油提前角过大时,预混燃烧比例增加,喷油量的改变对分布较广的预混合气区域当量比影响较小,爆震强度随喷油量的增加变化较小,这说明,在汽油压燃条件下,预混燃烧部分及扩散燃烧部分的比例及浓度对爆震的发生及强度有重要关系。以此为基础,论文研究了进气温度及喷油策略对爆震强度的影响,结果表明,在较高负荷下,降低进气温度能够有效降低缸内爆震强度,但会明显推迟着火时刻,降低IMEP。随后在单次喷射下调整油束夹角以及喷油提前角,油束夹角为150°时有较低的爆震强度以及较高的热效率,减小喷油提前角,能够有效减低缸内爆震,但会推迟着火时刻,这说明调节喷油参数,控制缸内混合气的预混比例与浓度分布可以达到汽油压燃在高负荷工况下的正常运行并实现高效燃烧。而两次喷射能够优化汽油压燃着火问题,IMEP有所上升,但其爆震强度有所增加。最后论文以模拟方式探索了在高增压发动机上的汽油压燃燃烧。结果表明,在进气增压下,汽油压燃难以着火的问题得到了妥善的解决,而缸内喷水策略使得爆震强度明显下降。随着发动机控制技术的日益发展,汽油压燃燃烧的控制与高效低污染燃烧的实现也越来越容易。
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