【摘 要】
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湍流射流点火（TJI）发动机可通过在预燃室内点火并喷射射流实现主燃烧室多点点火,从而大幅提升发动机燃烧速率及燃烧稳定性。本文基于一台单缸试验发动机首先开展了湍流射流点火（TJI）对发动机性能,燃烧影响的初步探索。其次开展了高压缩比对TJI发动机性能及燃烧特性影响的试验研究,最后开展了高压缩比稀燃条件下TJI发动机负荷拓展及性能优化的试验研究,此外着重探讨了TJI发动机压力震荡特性及其与SI发动机爆
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湍流射流点火（TJI）发动机可通过在预燃室内点火并喷射射流实现主燃烧室多点点火,从而大幅提升发动机燃烧速率及燃烧稳定性。本文基于一台单缸试验发动机首先开展了湍流射流点火（TJI）对发动机性能,燃烧影响的初步探索。其次开展了高压缩比对TJI发动机性能及燃烧特性影响的试验研究,最后开展了高压缩比稀燃条件下TJI发动机负荷拓展及性能优化的试验研究,此外着重探讨了TJI发动机压力震荡特性及其与SI发动机爆震现象的异同。首先本文开展了湍流射流点火（TJI）对发动机性能,燃烧以及压力震荡特性的影响研究。试验结果表明,TJI发动机可稳定工作在稀燃工况。稀燃工况下指示燃油消耗率可降低至227 g/k Wh,相比当量比1工况降低约4.22%。SI发动机稀燃工况油耗水平与TJI发动机接近,但TJI发动机的燃烧稳定性更佳。同时稀燃工况下氮氧化物排放显著下降。此外随着过量空气系数的升高,TJI发动机的滞燃期无明显变化,但燃烧持续期增长。压力震荡方面,TJI发动机射流会使得放热率骤增,同时也会在缸内引发压力震荡。该压力震荡的幅值基本与放热率峰值成正相关。增大点火提前角会增强射流与火焰锋面对末端混合气的压缩作用,继而会诱导末端混合气自燃。接下来本文开展了压缩比对TJI发动机性能和燃烧特性的影响研究。试验结果表明,提高压缩比会显著提升发动机放热率峰值,加快缸内燃烧速率。同时指示燃油消耗率明显降低。但压缩比提升后发动机更容易诱发末端混合气自燃甚至早燃,因此高压缩比条件下TJI发动机应向稀燃工况方向拓展,但稀燃会使得发动机动力性下降。因此为恢复发动机动力性并进一步优化发动机性能,本文开展了高压缩比稀燃条件下TJI发动机负荷拓展与性能优化研究。结果表明通过进气增压技术,TJI发动机稀燃工况IMEP上限可提升约20%。大负荷工况下最佳指示燃油消耗率可降低至204 g/k Wh。小负荷工况下指示燃油消耗率、一氧化碳与碳氢化合物排放显著降低。此外与当量比1运行的SI发动机相比在大负荷工况下指示燃油消耗率可降低约13%,小负荷工况下可降低约6%。一氧化碳比排放可降低约60%。氮氧化物比排放随负荷增加降低比例增加,最高可下降约93%。
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