车胜楠，冯钟辉,刘宗宽,周 磊,卫海桥，刘昌文

(天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)

0 概述

随着人们对环境问题的日益关注和相关法律的日趋严格，节能减排成为发动机研究和发展的方向。价格低廉、储量丰富、抗爆性好的天然气作为汽油柴油的替代燃料受到越来越多的关注[1-2]。甲烷是天然气最主要的成分，其碳氢比在所有化石燃料中最低，燃烧几乎不产生烟雾颗粒物，并且可有效降低CO2和NOx排放[3-4]。但由于天然气十六烷值低，发火性能差，自燃温度高且燃烧速度慢[5-7]，因此在实际应用中需要更高的点火能量来点燃混合气。

预燃室湍流射流点火(turbulent jet ignition， TJI)具有高点火能量[8-9]，它通过火花塞点燃预燃室中的混合气，预燃室中压力上升推动火焰通过预燃室喷孔喷入主燃烧室，点燃主燃室混合气做功。研究表明，湍流射流点火可大幅提升发动机燃烧速率，缩短燃烧持续期并提升燃烧稳定性[10]；此外，TJI可以通过稀薄燃烧技术优化发动机的燃油经济性和排放，有效减少NOx排放[11]。在实际应用中仅需将发动机火花塞替换为预燃室点火装置即可实现TJI发动机改装。文献[12]中在一台增压发动机上进行被动式预燃室的试验研究，结果表明采用被动式预燃室可以提高燃烧稳定性及燃烧效率，但被动式预燃室所能达到的稀燃极限与火花塞点火(spark ignition， SI)类似，远低于主动式预燃室。文献[13]中在一台液化石油气发动机上通过预燃室装置将稀燃极限拓展至2.0～2.4，将预燃室燃料替换为氢气，则稀燃极限可拓展至2.5～2.6，并且稀燃条件下NOx排放极低。……