单点多脉冲汽油机的计算和试验研究

单点多脉冲汽油机的计算和试验研究

随着汽车行业对燃油经济性和排放问题的关注，对汽油机效率的要求越来越高。而传统汽油机中，各部件消耗了燃油燃烧产生的大部分热量。增大汽油机压缩比和减少其气缸壁传热损失是改善汽油机热效率的关键因素。然而，汽油机较高的压缩比可能导致爆震现象的产生，造成汽油机部件损伤，同时伴随着较高的燃烧噪声。另外，也无法大幅降低甚至消除热传递的缸体材料。因而，只能考虑通过对可燃混合气的形成进行优化，改善汽油机热效率。

通过对可燃混合气形成过程进行优化来改善汽油机热效率必须满足：减少进排气门产生的泄漏而出现较大的负压；增加燃油喷射压力以实现燃油液滴与空气更好的混合，增加进排气门的开启速度以增大压缩比；优化喷油定时、喷雾锥角、进气时间、汽油机冲程、进气口位置和进气压力以适应汽油机不同的负荷工况。为此，引入单点多脉冲喷油策略，其可以避免燃烧室内燃油浓度过大的区域出现，同时还能够实现燃烧室内燃油浓度分层，实现可燃混合气的压缩点燃。采用计算流体动力学（CFD）软件对该喷射策略进行计算研究。计算研究时，将整个过程分为液体燃油喷雾的计算过程、亚声速/超声速湍流形成过程以及燃烧过程。通过制造原型汽油机来试验验证该喷射策略。仿真和试验均显示，与传统火花塞点火汽油机相比，采用单点多脉冲喷油策略后其燃烧效率明显增加，理论上热效率能达到60%，且其燃烧噪声也出现下降。

Kan Yamagishietal.SAE 2016-01-2334.

编译：陈丁跃