增压直喷汽油机超级爆震发生机理以及爆震抑制的试验研究
2021-12-29苗瑞刚曾小春曹黎明景国玺
苗瑞刚,曾小春,曹黎明,景国玺
(1.江铃汽车股份有限公司产品研发总院,江西 南昌 330001;2.河北工业大学机械工程学院,天津 300400;3.天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室,天津 300130)
增压和缸内直接喷射(Turbo charged gasoline direct injection,TGDI)技术是汽油机小型化和提高燃油经济性的有效方法。由于均质混合气燃烧模式可以简化发动机的后处理,这种燃烧模式被广泛地应用于现代高增压直喷汽油机中。对于应用这种燃烧模式的TGDI发动机,其在低速高负荷(转速小于等于 2 500 r/min;平均有效压力大于等于1.5 MPa)工作时会频繁发生一种由进入缸内的润滑油诱发的提前点火现象,被称为低速提前点火(low-speed pre-ignition,LSPI)[1-2]。
LSPI导致非常高的缸内压力和严重的爆震,对应的缸内压力振幅高达10 MPa,这一现象称为超级爆震(super knock or mega knock)[1-4]。超级爆震具有“间歇性发生”的特征,在多次重复发生过程中表现为着火越来越早且缸内最高燃烧压力越来越高[5]。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[6]。
鉴于其对发动机的破坏力,超级爆震是目前汽油机继续提高升功率和降低油耗的主要障碍[7],也是在国内目前油品条件下提高缸内直喷汽油机增压水平面临的最大挑战。由于引发超级爆震的LSPI是由缸内润滑油自燃导致点火,有效控制超级爆震强度的措施应该从以下两个方面来考虑:1)尽可能削弱其产生的条件;2)通过控制点火的化学反应动力学及加速点火后火焰的传播速度来削弱LSPI引发的超级爆震的强度。……
