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增压直喷汽油机扫气抑制爆震试验研究及模拟解析
摘要
本文以增压直喷汽油机为对象，以扫气抑制爆震试验为手段，对爆震现象进行了研究，并利用模拟解析方法分析了爆震机理。试验表明，在适当的燃油添加量和高速点火进程下，扫气可以有效抑制爆震的发生。同时，模拟分析显示，爆震爆发由点火源处开始，沿着燃气传播路径迅速蔓延，最终导致燃烧环境失控，引起引擎损坏。
关键词：增压直喷汽油机，扫气，爆震，试验研究，模拟解析
Abstract
Inthispaper,thephenomenonofknockinginturbochargeddirectinjectiongasolineengineswasstudiedthroughthemeansofscavengingknocksuppressionexperimentsandthemechanismofknockingwasanalyzedusingsimulationmethods.Theexperimentshowedthattheintroductionofanappropriateamountoffuelandahigh-speedignitionprocesscaneffectivelysuppresstheoccurrenceofknockingthroughscavenging.Atthesametime,thesimulationanalysisshowedthattheonsetofknockingoccurredattheignitionsourceandspreadquicklyalongthepathofgascombustion,ultimatelyleadingtouncontrolledcombustionenvironmentsandenginedamage.
Keywords:TurbochargedDirectInjectionGasolineEngine,Scavenging,Knocking,ExperimentalStudies,SimulationAnalysis
1、研究背景及意义
直喷汽油机具有高效、节能的优势，在近年来得到了广泛的应用。但是在高负荷、高转速下，由于燃料的自燃性和气缸内温度的升高，会导致爆震的发生，严重影响引擎的可靠性和持久性。因此，研究爆震机理及抑制措施，具有重大的理论和实际意义。
提高汽车发动机的自燃点，减少爆震的发生对于提高汽车的燃油经济性和环保性具有重要作用，也是汽车工业关注的热点问题。直喷汽油机是一种新型高效能的发动机，其在运转过程中也会发生爆震现象，它本质上与传统发动机爆震的产生机制相同，但在控制储气、燃油系统以及燃烧进程方面有着独特的技术难点。因此，研究直喷汽油机爆震机理及抑制方法的探究，对于理解直喷汽油机的燃烧过程和寻找抑制爆震的方案有着重要的意义。
2、爆震现象的试验研究
2.1实验装置
本次试验采用直列四缸增压直喷汽油机，具体参数如下：发动机型号为1.6L，最大输出功率118kW/5500rpm，最大扭矩240N·m/1750~4500rpm。同时使用了高速数据采集仪和燃烧分析仪等实验设备，保证了对实验数据的准确性和全面性。
2.2实验方法
本次试验采用最优化的燃油添加量和高速点火进程来控制燃烧质量，同时采用扫气抑制爆震法实现试验方案。由于扫气可以将燃烧过程中的温度和压力从原有的条件中转移到气门处，从而提高了燃烧的质量和效率。在扫气的过程中，将部分燃气向外排放，降低了燃烧空腔中的温度和压力，同时排出一些尚未燃烧的混合气，从而降低了爆震的发生可能性。
2.3实验结果分析
本次试验的结果表明，扫气技术可以有效抑制爆震的发生。当添加的燃油量在一定范围内时，扫气的抑制效果更好。此外，为获得持续的压缩爆震，需要保证一个适当的燃油添加量和一个高速点火进程。
3、爆震现象的模拟解析
3.1模拟方法
本次模拟采用了CFD软件进行计算，由于直喷汽油机的燃油分布和燃烧进程信息难以直接获取，因此在模拟计算中，采用了一种计算于计算的方法，根据试验数据进行分析，推导出了适合于该型号发动机的计算模型。在该模型的基础上，进行了爆震现象的模拟计算和分析。
3.2模拟结果
模拟结果表明，爆震现象发生在燃烧室内，在点火源处迅速蔓延，并向外扩散形成压力波。由于爆震波在气缸内的反射和干扰，会导致燃烧室内的燃气温度和压力升高，最终引起燃烧环境的失控和引擎的损坏。
4、结论
本文以增压直喷汽油机为研究对象，采用扫气技术抑制爆震的发生，并结合模拟解析的方法进行了机理分析。试验结果表明，采用最优化的燃油添加量和高速点火进程，扫气技术可以有效抑制爆震的发生。模拟分析显示，爆震发生由点火源处开始，沿燃气传播路径迅速蔓延，并最终导致燃烧环境失控和引擎损坏。该研究对于直喷汽