增压直喷汽油机低速早燃试验研究

发布时间：2017-12-06 13:13

  本文关键词：增压直喷汽油机低速早燃试验研究

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【摘要】：汽油机小型强化技术被认为是应对石油资源过度消耗,满足日益严格的油耗和排放法规的有效的手段。随着汽油机增压比和压缩比不断提高,在低速大负荷出现了一种先于火花点火的异常燃烧现象——“低速早燃”。不同于传统爆震,低速早燃无法通过推迟点火时刻进行消除,且低速早燃具有偶发性和间隔性,其影响因素众多,产生原因尚未清楚,仍缺少有效的控制策略。因此,低速早燃已成为限制增压直喷汽油机进一步增大平均有效压力,提高热效率的主要技术障碍。本文基于一台单缸增压直喷汽油机开展了低速早燃试验研究,分析了低速早燃特征及运行参数对低速早燃的影响,探索了机油液滴诱发低速早燃的原因,开展了基于扫气及喷油策略抑制低速早燃的研究。发动机采用外部压气机模拟增压,进气压力连续可调;点火时刻、过量空气系数、喷油时刻等参数可通过MoTeCM400在线调节;先于火花点火的循环统计指标作为低速早燃频次指标,基于缸内压力高频振荡峰值的统计指标作为低速早燃强度评价指标。首先,本文开展了低速早燃特征研究。结果表明:低速早燃是随机发生的且压力峰值是变化的。低速早燃自燃时刻越早,则缸内压力峰值越高,振荡压力幅值越高;根据压力振荡峰值可将低速早燃导致的非正常燃烧分为轻微爆震、重度爆震和超级爆震。对缸内压力进行频谱特性分析表明,超级爆震发生时,燃烧室内的压力波可能是超声速的冲击波或爆轰波。其次,针对运行参数对低速早燃的影响研究表明:推迟点火时刻并不能抑制低速早燃和超级爆震;采用浓混合气或稀混合气均能抑制低速早燃和超级爆震;提高进气压力对低速早燃和超级爆震具有较显著的促进作用;而冷却水温对低速早燃的影响较为复杂,过高或过低的冷却水温度都会促进低速早燃和超级爆震。最后,针对机油液滴诱发低速早燃的研究表明:随着燃油中机油体积百分比的提高,低速早燃频次逐渐提高,超级爆震也呈提高的趋势。基于扫气策略抑制低速早燃试验表明:推迟排气门关闭时刻能够抑制低速早燃和超级爆震,提高发动机扭矩,降低排气温度,但却使油耗增加。基于喷油策略抑制低速早燃试验表明:推迟喷油时刻对低速早燃和超级爆震具有抑制作用,使发动机扭矩增加、排气温度降低,但提高了油耗;提高喷油压力使低速早燃频次呈先增加后减小的趋势,相对于12MPa喷油压力,采用14MPa时,低速早燃和超级爆震频次分别降低72.6%和63.3%,发动机扭矩提高1.1%,排气温度降低2°C,油耗降低3.4%。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK417

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本文编号：1258708