增压直喷汽油机超级爆震的不同抑制方法

超级爆震是增压直喷汽油机提高升功率和降低油耗的主要障碍,在典型增压小排量直喷汽油机上对不同的超级爆震抑制方法进行了研究.结果表明,加浓、分层和扫气都能够抑制超级爆震,但采用混合气加浓会恶化发动机油耗,采用混合气分层发动机排温大幅升高,推迟排气门关闭时刻实现扫气也能抑制超级爆震,但油耗和CO排放升高.进一步的研究发现,采用优化的进气行程两次喷射策略能够有效地抑制超级爆震,并且能够保证发动机的油耗、排温以及排放不恶化.     

直喷增压发动机爆震的研究

增压直喷发动机目前成为市场主流,而爆震是限制增压直喷发动机热效率的主要因素。我们主要对发动机爆震的现象,爆震与早燃的区别,爆震的产生机理进行了深入的分析研究,对爆震产生的危害进行阐述,并从多角度、多维度对爆震产生的原因进行深入分析,给出发动机爆震问题预防及解决方案。     

增压直喷乙醇-汽油发动机超级爆震模拟

采用在压缩行程上止点前向燃烧室内直接喷入一定量机油液滴,模拟了悬浮在燃烧室内的机油液滴引燃可燃混合气诱发低速早燃(LSPI)现象的过程.试验验证了选用的计算模型及计算方法的可行性后,数值模拟了不同低速运转条件下、不同乙醇掺混比(体积分数)的乙醇-汽油混合燃料时,小缸径增压直喷发动机燃烧室内由机油液滴引发的低速早燃现象以及后续的超级爆震过程.结果表明:乙醇掺混比分别为10%和20%(E10、E20)时,发动机缸内依次发生了超级爆震燃烧;当乙醇掺混比为30%(E30)时,即使发生了早燃现象(1 200 r/min)并导致随后的爆震燃烧,但压力升高幅度明显降低,此时没有发生超级爆震燃烧;随着发动机转速提高(1 600 r/min),使用E30燃料时发动机缸内也仅发生了早燃现象,而没有发生爆震燃烧;当乙醇掺混比高于50%(E50)后,不同工况条件下发动机缸内已经没有低速早燃现象.使用乙醇-汽油混合燃料的小缸径增压直喷发动机在超级爆震发生前一定有低速早燃现象发生,但低速早燃现象不一定导致超级爆震过程.     

增压直喷汽油机超级爆燃研究

缸内直喷和增压已成为当今汽油机技术的主流方向,然而,随着发动机小型化和动力性的提高,增压直喷汽油发动机出现了一种新的异常燃烧现象——超级爆燃,其严重影响着发动机性能和使用寿命。根据国内外超级爆燃的研究现状,在典型增压直喷汽油机上对不同的超级爆燃抑制方法进行了研究。结果表明:加浓、二次喷射、冷型火花塞都能够抑制超级爆燃。     

增压直喷汽油机的低速早燃特性研究

对一台增压直喷汽油机进行低速早燃(low-speed pre-ignition,LSPI)试验研究,在转速为1 750r/min和转矩为320N·m这一典型的低速早燃工况下,早燃的着火时刻越早,爆震发生倾向越高,并且强度也越大。试验同时研究了发动机运行参数和机油物理化学性质对早燃的影响,研究结果表明随着中冷温度和冷却液温度的提高,早燃频次增加;高黏度的机油可以抑制超级爆震频次和发生倾向;机油添加剂中钙元素对超级爆震的发生起极大促进作用,磷元素起较大抑制作用,镁元素的抑制作用最小。     

基于两次喷射的TGDI汽油机超级爆震试验及仿真

采用试验和数字模拟方法研究了两次喷射对增压直喷(TGDI)汽油机产生超级爆震的影响.结果表明:与单次喷射相比,两次喷射模式对超级爆震现象具有抑制作用;在两次喷射模式中,将第二次喷油结束时刻推迟至进气行程末期或压缩行程,会促进超级爆震现象发生,而增大第二次喷油的比例有助于抑制超级爆震;结合缸内温度分布模拟结果发现,由第一次喷油激起的润滑油油滴和第二次喷油引起的缸内温度场变化是形成超级爆震诱发热点的重要因素.     

增压直喷汽油机超级爆震工况多次喷油策略优化

在1台增压直喷汽油机上试验研究了不同喷油策略对发动机排放、油耗和超级爆震的影响规律。结果表明,相比单次和二次喷射,采用合理的三次喷射策略:适当的后2次喷油占比(0.5)、进气行程进行第2次喷射(上止点前240°曲轴转角(CA))以及推后的第3次喷射结束角度(上止点前80°～90°CA),能有效降低粒子数量(PN)、总碳氢(THC)排放以及比油耗,并抑制超级爆震的发生。     

直喷增压汽油机扫气条件下喷油策略对超级爆震的影响

在缸内直喷汽油机上,将扫气和两次喷射相结合,研究在扫气条件下燃油策略对超级爆震抑制作用及对发动机经济性和排放性的影响。试验中制定了一种考虑发动机实际运行工况的超级爆震的试验测试程序。在不同喷油策略下发动机超级爆震工况点的试验结果表明:采用一次喷射策略,不同的燃油喷射角对性能影响很大,燃油喷射角过于提前,会产生油束与活塞顶面碰壁现象,推迟燃油喷射角可以降低碳烟排放。采用两次喷射相对一次喷射,碳烟排放可更进一步降低,输出转矩变化不大。两次喷射中二喷油起始角对超级爆震十分敏感。采用两次晚喷的分层模式会增大超级爆震频次,采用两次早喷的均质模式能减少超级爆震频次。     

增压直喷汽油机超级爆震现象与初步试验

在增压缸内直喷汽油机上发现了与普通爆震不同的异常燃烧模式——超级爆震,阐述了超级爆震的特征,对比分析了超级爆震与常规爆震和正常燃烧的基本不同．发生超级爆震时,最大爆压达到正常燃烧的2倍以上,并且通过推迟点火角不能抑制超级爆震的发生．在此基础上,初步研究了冷却水温度、进气温度、进气相位和过量空气系数等对超级爆震的影响．试...     

增压直喷汽油发动机基础增压压力优化的研究

为满足当前日益严格的油耗和法规要求,增压直喷技术越来越成为发动机标准的动力配置。各主机厂及设计机构纷纷研发高性能增压直喷发动机。增压器的广泛应用,带来了一系列新的技术难题,如基础增压压力高问题。基于典型增压直喷发动机的开发,分析了基础增压压力的概念,阐释了必须面临的基础增压压力高的新型问题,找出了解决此问题的设计优化方案。最后,通过台架试验和整车试验充分验证了增压直喷发动机基础增压压力高所带来的问题,以及降低基础增压压力后的表现。