增压直喷汽油机超级爆震的不同抑制方法.docx

文章编号：1000-0909(2014)01-0026-0632-005增压直喷汽油机超级爆震的不同抑制方法徐雅齐1，王志1，王建昕1，李东升2(1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084； 2. 东风汽车公司技术中心，湖北 武汉 430056)摘要：超级爆震是增压直喷汽油机提高升功率和降低油耗的主要障碍，在典型增压小排量直喷汽油机上 对不同的超级爆震抑制方法进行了研究．结果表明，加浓、分层和扫气都能够抑制超级爆震，但采用混合气加浓会恶化发动机油耗，采用混合气分层发动机排温大幅升高，推迟排气门关闭时刻实现扫气也能抑制超级爆震，但油耗和 CO 排放升高．进一步的研究发现，采用优化的进气行程两次喷射策略能够有 效地抑制超级爆震，并且能够保证发动机的油耗、排温以及排放不恶化． 关键词：直喷汽油机；增压；超级爆震；抑制中图分类号：TK411.2文献标志码：A--SuppressionStrategiesforSuperKnockofTurboChargedGDI Engines1112XUYa-qi，WANGZhi，WANGJian-xin，LIDong-sheng(1. StateKey LaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2. ResearchCenter，Dongfeng Motor Company，Wuhan430056，China)Abstract：Occurrence of sporadic super-knock isthe main obstacle for modern TC-GDI engines. This paperstudiedthedifferentsuppressionstrategiesforthesuper-knock.Studyshowedthatthatmixtureen-richment，stratification and scavenging could suppress the super-knock. Mixture enrichment would in- crease the fuel consumption.Mixturestratification couldreduce super-knock frequency but result in re-markableincreaseofexhausttemperature.Scavengingbyretardingexhaustvalveclosetimingcouldsup- pressthesuper-knockbutincreasefuelconsumptionandCOemission.Itwasfoundthattwo-stageinjec- tionsduringintakestroke(TSII)couldeliminatethesuper-knockwhilemaintainingtheacceptedfuelcon-sumption，emissionsand exhausttemperature.Keywords：direct injection gasoline engine；turbo-charged；super-knock；suppression strategies近年来，高增压小排量汽油机得到了长足的发展，相对于传统汽油机具有大的节能减排潜力[1-2]. 但是，增压直喷汽油机在低速大负荷容易发生一种对发动机危害极大的非正常燃烧现象——超级爆震.不同于常规汽油机爆震(敲缸)，超级爆震一般在火花点火之前出现早燃，最大爆压远远高于正常燃烧压力，并发生大幅压力振荡，极易对发动机造成致命性损坏，是目前增压直喷汽油机提高升功率和降低燃油 消耗率遇到的主要障碍[3-7]．对于超级爆震的抑制方法，GM[8]提出加浓混合气可以抑制超级爆震，KIT[9]和 GM 的研究发现压缩 行程喷射燃油形成分层混合气能够降低超级爆震发生的概率．大众[4]和奇瑞[10]公司则提出扫气是一个较 好的抑制超级爆震的方案．美国西南研究院[11]的试 验发现，中冷 EGR对超级爆震的发生有明显的抑制 效果．但中冷 EGR增加系统软硬件成本并影响发动 机功率密度．由于超级爆震极易损毁发动机，上述试验过程中并未测量发动机排温、燃油消耗率和排放等性能，主 要是研究单一抑制方法对超级爆震发生频次的影响，收稿日期：2013-06-21；修回日期：2013-09-12． 基金项目：国家“863”计划资助项目(2012AA111715). 作者简介：徐雅齐，硕士研究生，E-mail：1988.tony@163.co