基于碰撞脉冲超级射流的汽油机试验研究

基于碰撞脉冲超级射流的汽油机试验研究

近年来，提出了一种基于碰撞脉冲超级射流的新型汽油机概念，该类发动机可提供超过50%的热效率以及较低的燃烧噪声。相关理论分析表明，该种发动机热效率可以超过60%。目前，已开发制造出3种类型的原型机：①第一类原型机没有活塞进行压缩，只有14个喷嘴用于脉冲超级射流的碰撞；②第二类原型机具有双活塞系统，且配备了低成本的汽油喷射器，燃烧试验结果表明，与传统柴油机相比其具有较高的热效率，与传统汽油机相比其具有较低的燃烧噪声；③第三类原型机是具有旋转阀单活塞的汽油机，其配置的24个吸嘴喷射的脉冲射流可以产生强大的点压缩。在旋转阀闭合状态下，由于活塞运动膨胀产生的负压会导致气缸中心方向的强力射流。该类原型机通过非定常三维计算（包括液体汽油、亚音速和超音速湍流流动的喷射计算）以及相应的燃烧现象表明，其具有可以达到非常高（超过95%）燃烧效率的潜力。

试验研究表明，当涡轮增压系统压力超过0.3MPa，以及高压喷射器旋转阀突然打开时，喷射的射流可以促进燃料的蒸发，并且显示出的燃烧效率能够超过98%。燃烧试验表明，火花助燃发生的汽油自燃，其压力上升速率远小于爆燃极限。为实现汽油机高的燃烧效率和热效率，可采用以下4种措施。

（1）减少旋转阀周围的空气泄漏，以产生更强的负压。

（2）增加液体燃料的喷射压力以达到更好的混合。

（3）使用新的方法将旋转阀突然打开，以产生强大的点压缩。

（4）优化燃料喷射时刻、喷射角度、进气时刻，发动机冲程、进气口位置和进气压力。

KanYamagishietal.SAE 2016-01-2334.

编译：陈少帅