單點多脈沖汽油機的計算和試驗研究

單點多脈沖汽油機的計算和試驗研究

隨著汽車行業對燃油經濟性和排放問題的關注，對汽油機效率的要求越來越高。而傳統汽油機中，各部件消耗了燃油燃燒產生的大部分熱量。增大汽油機壓縮比和減少其氣缸壁傳熱損失是改善汽油機熱效率的關鍵因素。然而，汽油機較高的壓縮比可能導致爆震現象的產生，造成汽油機部件損傷，同時伴隨著較高的燃燒噪聲。另外，也無法大幅降低甚至消除熱傳遞的缸體材料。因而，只能考慮通過對可燃混合氣的形成進行優化，改善汽油機熱效率。

通過對可燃混合氣形成過程進行優化來改善汽油機熱效率必須滿足：減少進排氣門產生的泄漏而出現較大的負壓；增加燃油噴射壓力以實現燃油液滴與空氣更好的混合，增加進排氣門的開啟速度以增大壓縮比；優化噴油定時、噴霧錐角、進氣時間、汽油機沖程、進氣口位置和進氣壓力以適應汽油機不同的負荷工況。為此，引入單點多脈沖噴油策略，其可以避免燃燒室內燃油濃度過大的區域出現，同時還能夠實現燃燒室內燃油濃度分層，實現可燃混合氣的壓縮點燃。采用計算流體動力學（CFD）軟件對該噴射策略進行計算研究。計算研究時，將整個過程分為液體燃油噴霧的計算過程、亞聲速/超聲速湍流形成過程以及燃燒過程。通過制造原型汽油機來試驗驗證該噴射策略。仿真和試驗均顯示，與傳統火花塞點火汽油機相比，采用單點多脈沖噴油策略后其燃燒效率明顯增加，理論上熱效率能達到60%，且其燃燒噪聲也出現下降。

Kan Yamagishietal.SAE 2016-01-2334.

編譯：陳丁躍