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高压缩比汽油机分层压燃效果的光学诊断

2021-10-14张志永高定伟赖海鹏邢化锋

汽车安全与节能学报 2021年3期

张志永,高定伟,赖海鹏,张 彬,邢化锋

(1. 长城汽车股份有限公司,保定 071000,中国;2. 河北省汽车工程技术研究中心(筹),保定 071000,中国)

高压缩比和稀薄燃烧技术已经成为公认的汽油机提升油耗和降低排放的主要技术[1~3]。本田、丰田相关研究表明,采用高压缩比、稀薄燃烧并结合长行程等其他技术,发动机的有效热效率可到达45%以上[4~5]。高压缩比理论上可大幅提升发动机指示热效率,但也使汽油机的爆震增加。稀薄燃烧技术在一定程度上可以抑制爆震的发生,但混合气过稀影响火花点火和火焰传播,造成燃烧恶化。

本田和丰田的相关研究均采用了高能点火技术。然而,因技术不成熟且成本高,该技术仍制约着发动机量产。均质压燃技术在部分负荷区域利用柴油机的特点,采用汽油自燃,不受火花塞点火的限制。但单纯的压燃燃烧控制非常困难,控制不当极易产生失火和爆震。

王志等人在缸内直喷(gasoline direct injection,GDI)汽油机上实现了均质充气压缩点燃 (homogeneous charge compression ignition, HCCI)燃烧,研究了火花点火对HCCI 燃烧特性的影响。结果表明:HCCI 燃烧方式较火花点火火焰传播燃烧方式放热速率快,热效率高,NOx大幅度降低。在HCCI 临界状态时,火花点火有助于提高燃烧稳定性,抑制失火和爆燃,降低循环波动;当火花点火时缸内温度远超过临界着火温度时,火花点火对HCCI 燃烧影响不大[6]。

本田提出的火花辅助 (spark assisted, SA)的 HCCI(SA-HCCI)技术为HCCI技术产品化提供了新的思路[7]。为实现高热效率的预混合压缩着火,通过火花塞点燃的微量直喷燃料形成的微小燃烧触发自燃着火的方式,使得燃烧稳定性明显提高,燃烧范围扩大2~3倍。……

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