稀燃条件下主动预燃室式直喷汽油机燃烧和排放特性研究

吴 坚，陈嘉雯，杜家坤，陈 泓，李钰怀，占文锋

(广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院，广州 511434)

0 概述

在全球变暖的环境背景下，各国家和地区制定了愈发严格的车辆油耗排放法规。替代燃料、混合动力和更高效率的纯内燃机车是未来实现内燃机进一步节能减排的有效途径[1-6]。其中，混合动力和纯内燃机车的持续发展都需要高效率发动机技术支持。

稀薄燃烧是未来实现高效发动机的潜在技术之一[7-9]。相较于当量比燃烧，稀薄燃烧通过向气缸内加入过量的新鲜空气，增大缸内混合气比热容提高理论热效率的同时，减少泵气损失，进一步降低缸内温度，从而减少传热损失[8]。另一方面，缸内温度的降低，有助于抑制缸内混合物自燃，从而抑制爆震的产生，使压缩比的进一步提高成为可能[9]。在泵气损失和传热损失减小及压缩比和混合气比热容增大的多重作用下，使用稀薄燃烧技术可以使发动机有效热效率拓展至45%～50%[10]。日本的跨学科战略创新联盟项目(cross-ministerial strategic innovation promotion program， SIP)中使用稀薄燃烧、绝热涂层等技术把热效率进一步拓展到51.5%。同时，现代公司、日产公司都发布了以稀燃为技术路线的未来50%超高热效率发动机发展图谱。

然而，由于过量空气的稀释作用，缸内混合气的燃烧速度减慢，混合气的点燃也更加困难，传统火花塞点燃难以有效拓展稀薄燃烧的极限及继续挖掘稀薄燃烧的节油潜力。新型的高能点火系统如电晕点火、等离子点火、微波点火和预燃室点火[11-16]等技术应运而生。……