基于碰撞脈沖超級射流的汽油機試驗研究

基于碰撞脈沖超級射流的汽油機試驗研究

近年來，提出了一種基于碰撞脈沖超級射流的新型汽油機概念，該類發動機可提供超過50%的熱效率以及較低的燃燒噪聲。相關理論分析表明，該種發動機熱效率可以超過60%。目前，已開發制造出3種類型的原型機：①第一類原型機沒有活塞進行壓縮，只有14個噴嘴用于脈沖超級射流的碰撞；②第二類原型機具有雙活塞系統，且配備了低成本的汽油噴射器，燃燒試驗結果表明，與傳統柴油機相比其具有較高的熱效率，與傳統汽油機相比其具有較低的燃燒噪聲；③第三類原型機是具有旋轉閥單活塞的汽油機，其配置的24個吸嘴噴射的脈沖射流可以產生強大的點壓縮。在旋轉閥閉合狀態下，由于活塞運動膨脹產生的負壓會導致氣缸中心方向的強力射流。該類原型機通過非定常三維計算（包括液體汽油、亞音速和超音速湍流流動的噴射計算）以及相應的燃燒現象表明，其具有可以達到非常高（超過95%）燃燒效率的潛力。

試驗研究表明，當渦輪增壓系統壓力超過0.3MPa，以及高壓噴射器旋轉閥突然打開時，噴射的射流可以促進燃料的蒸發，并且顯示出的燃燒效率能夠超過98%。燃燒試驗表明，火花助燃發生的汽油自燃，其壓力上升速率遠小于爆燃極限。為實現汽油機高的燃燒效率和熱效率，可采用以下4種措施。

（1）減少旋轉閥周圍的空氣泄漏，以產生更強的負壓。

（2）增加液體燃料的噴射壓力以達到更好的混合。

（3）使用新的方法將旋轉閥突然打開，以產生強大的點壓縮。

（4）優化燃料噴射時刻、噴射角度、進氣時刻，發動機沖程、進氣口位置和進氣壓力。

KanYamagishietal.SAE 2016-01-2334.

編譯：陳少帥