天然氣發動機預燃室內混合氣形成對點火射流的影響

曹 陽，朱啟天，周逸帆，魏震鴻，劉 瑞，張玉銀

（1.上海交通大學機械與動力工程學院，上海 200240；2.中國船舶集團有限公司第七一一研究所，上海 201108）

0 概述

為應對能源和環境問題，各國家和地區對發動機的燃料利用率與排放的要求越來越高。天然氣作為一種低碳替代燃料受到廣泛關注［1］，但天然氣發動機熱效率的提高受稀燃和爆震等問題的限制［2］。近年來柴油預燃室射流點火技術逐漸受到關注，其有望有效拓展稀燃和爆震界限［3］。對于柴油–天然氣雙燃料發動機來說，在實際應用中因負荷與缸內掃氣流場的變化，為保證稀薄天然氣成功著火，通常在預燃室中進行主動柴油加濃［4］以確保足夠的點火能量。由于柴油黏度相對較大且揮發性也較差，難以形成均質混合氣，局部當量比相對均質壓燃燃燒偏高，易導致燃燒惡化［5］，因此研究預燃室內部混合氣的形成規律對于提高射流點火的綜合能力來說至關重要。

文獻［6–7］中在快速壓縮機上針對預燃室幾何結構和混合器濃度匹配進行了研究。文獻［8］中分別討論了錐形預燃室的燃燒和主燃室內的混合氣流動運動。文獻［9–11］中通過平面激光誘導熒光測試法與數值仿真獲得了天然氣混合的速度場，并通過氮氧化物的指標獲得了最佳噴射角這一幾何參數。但還存在如下問題：（1）混合氣的形成過程對點火射流的影響規律尚不明確；（2）預燃室內加濃柴油導致濕壁嚴重；（3）未燃混合氣經噴射射流孔流失導致燃料利用率和點火能量下降；……