基于碰撞脈沖超級射流的汽油機(jī)試驗(yàn)研究

基于碰撞脈沖超級射流的汽油機(jī)試驗(yàn)研究

近年來，提出了一種基于碰撞脈沖超級射流的新型汽油機(jī)概念，該類發(fā)動(dòng)機(jī)可提供超過50%的熱效率以及較低的燃燒噪聲。相關(guān)理論分析表明，該種發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率可以超過60%。目前，已開發(fā)制造出3種類型的原型機(jī)：①第一類原型機(jī)沒有活塞進(jìn)行壓縮，只有14個(gè)噴嘴用于脈沖超級射流的碰撞；②第二類原型機(jī)具有雙活塞系統(tǒng)，且配備了低成本的汽油噴射器，燃燒試驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比其具有較高的熱效率，與傳統(tǒng)汽油機(jī)相比其具有較低的燃燒噪聲；③第三類原型機(jī)是具有旋轉(zhuǎn)閥單活塞的汽油機(jī)，其配置的24個(gè)吸嘴噴射的脈沖射流可以產(chǎn)生強(qiáng)大的點(diǎn)壓縮。在旋轉(zhuǎn)閥閉合狀態(tài)下，由于活塞運(yùn)動(dòng)膨脹產(chǎn)生的負(fù)壓會導(dǎo)致氣缸中心方向的強(qiáng)力射流。該類原型機(jī)通過非定常三維計(jì)算（包括液體汽油、亞音速和超音速湍流流動(dòng)的噴射計(jì)算）以及相應(yīng)的燃燒現(xiàn)象表明，其具有可以達(dá)到非常高（超過95%）燃燒效率的潛力。

試驗(yàn)研究表明，當(dāng)渦輪增壓系統(tǒng)壓力超過0.3MPa，以及高壓噴射器旋轉(zhuǎn)閥突然打開時(shí)，噴射的射流可以促進(jìn)燃料的蒸發(fā)，并且顯示出的燃燒效率能夠超過98%。燃燒試驗(yàn)表明，火花助燃發(fā)生的汽油自燃，其壓力上升速率遠(yuǎn)小于爆燃極限。為實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)高的燃燒效率和熱效率，可采用以下4種措施。

（1）減少旋轉(zhuǎn)閥周圍的空氣泄漏，以產(chǎn)生更強(qiáng)的負(fù)壓。

（2）增加液體燃料的噴射壓力以達(dá)到更好的混合。

（3）使用新的方法將旋轉(zhuǎn)閥突然打開，以產(chǎn)生強(qiáng)大的點(diǎn)壓縮。

（4）優(yōu)化燃料噴射時(shí)刻、噴射角度、進(jìn)氣時(shí)刻，發(fā)動(dòng)機(jī)沖程、進(jìn)氣口位置和進(jìn)氣壓力。

KanYamagishietal.SAE 2016-01-2334.

編譯：陳少帥