不同燃烧模式的爆震特性及爆震强度评价方法

王利民，华剑雄，卫海桥，薛 亮，左俊杰，李露梅

(1.广西玉柴机器股份有限公司，玉林 537005；2.天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)

0 概述

随着能源问题和环境问题日益突出，世界各国纷纷出台了严格的CO2排放法规，这使得提高热效率和降低燃油消耗成为了目前内燃机研发的重要内容。研究表明，提高压缩比和增压小型强化是提高内燃机热效率、降低CO2排放的重要途径。然而，爆震燃烧的发生限制了内燃机热效率的提升。目前改善点燃式发动机爆震燃烧的措施包括废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)[1]、代用燃料[2]、推迟点火、米勒/阿特金森循环等。

在爆震发生时，准确地识别和评价爆震燃烧和爆震工况是爆震研究的重要一环。在火花点火(spark ignition, SI)发动机中，爆震的发生由末端混合气在火焰到来之前发生自燃所导致，缸内发生爆震燃烧时存在一个不稳定的剧烈放热过程，使得缸内压力和压力升高率迅速增加，并且在缸内产生较大的压力梯度，进而形压力波在缸内来回反射。目前研究中对爆震的评价主要基于缸内压力信号进行，而爆震强度的评价指标主要有压力震荡最大幅值(maximum amplitude of pressure oscillation, MAPO)、压力震荡积分(integral of modulus of pressure oscillations, IMPO)、压力升高率峰值(maximum pressure rise rate, MPRR)、平均能量等。此外文献[3]中基于现有爆震指标提出了一个新的无量纲爆震指标(dimensionless knock indicator, DKI)，文献[4]中采用统计学的方法提出了一种动态阈值的计算方法。这些爆震评价指标均是针对具体的燃烧循环，即对燃烧循环的爆震强度进行评价，判断该循环是否发生爆震。……