点火时刻和当量比对氢内燃机爆震的影响研究

摘要

基于一台单缸进气道燃油喷射(PFI)氢内燃机实验平台,开展了点火时刻和当量比对爆震特性的影响研究,探究了氢内燃机不同异常燃烧现象的相互作用及循环间影响.研究结果表明:从0°CA开始,随着点火正时的提前,爆震概率呈先增后减趋势,且点火时刻对爆震强度的影响取决于当量比.当量比较小时,爆震强度随点火时刻的提前先增大后减小,在-10°CA~-5°CA点火时爆震强度最大.当量比较大时,氢内燃机爆震强度随点火时刻的提前整体呈现增大趋势.爆震强度对当量比的变化更加敏感,增大当量比使氢内燃机爆震强度及爆震概率均显著升高.分析不正常燃烧之间相互作用关系发现,爆震强度随早燃时刻的提前先增大后减小,于-15°CA~-10°CA区间达到最大.早燃使得燃烧过程发生在压缩末期,进而使得氢内燃机爆震强度增大,但早燃与超级爆震并不一定关联.对循环间不正常燃烧相互作用关系研究表明,氢内燃机的异常燃烧连续循环存在相互影响.早燃、回火、常规爆震的叠加作用可以促使超级爆震的产生,超级爆震对壁面边界层的严重破坏及剧烈的热量释放会促使下一个循环早燃及回火的发生.研究结果有助于深入理解PFI氢内燃机爆震特性并为爆震抑制方法的研究提供重要理论指导.