快速压缩机实验室

清华大学汽车安全与节能国家重点实验室

超级爆震(Deto-Knock)

直喷增压小排量是汽油机节油有效途径。但随着增压比提高(负荷增大至20bar以上平均有效压力BMEP时),出现了新的敲缸模式,极具破坏性,瞬时缸内压力甚至超过400bar,德国大众VW(2005)称为Unwanted Pre-ignition (不希望的早燃),奥地利AVL(2009)称为Mega Knock (大爆震), 英国Shell (2009)年称之为Super-knock(超爆),美国西南研究院SWRI (2011)称为LSPI(低速早燃),  清华大学(2006)中称之为 “超级爆震”(因超级爆震压力震幅△p>5.0MPa,超过常规爆震1~2个数量级以上, 因此我们在国家863课题2006年度报告把它叫做“”),但当时国际上对其燃烧机理不明确。本项目研究团队一直致力于超级爆震研究,到2013年通过光学诊断发现了“超级爆震中存在爆轰(Detonation)”,将超级爆震的英文正式命名为“”,发表在“发动机研究”国际知名期刊上(IJER 2015,International Journal of Engine Research)。目前世界范围发动机研发中都出现了超级爆震,各大机构正在研究其机理和解决方案。 

发动机中的“超级爆震”通常是由炽热的机油或者颗粒物引起的早燃,进而引发爆轰的过程,与传统的末端自燃引起的压力震荡(常规爆震)不同,超级爆震一般出现在高功率汽油机的低速大负荷工况,压力震荡幅值超过常规爆震一个数量级,破坏力极强,也常被称作低速早燃(LSPI)。本课题组通过快速压缩机首次观察到爆轰的产生,揭示了“超级爆震”爆轰燃烧的本质:早燃—>末端自燃—>爆轰。

 

通过快速压缩机和发动机中的变工况研究,发现了早燃是超级爆震发生的必要非充分条件,进而得到了不同的初始热力学条件对起爆的影响,其中能量密度的影响主导,而温度的作用并不明显。

 

代表性论文:

  1. Y. Qi, Y. Xu, Z. Wang, J. Wang, The effect of oil intrusion on super knock in gasoline engine, SAE Technical Papers (2014).
  2. Z. Wang, H. Liu, T. Song, Y. Xu, J.X. Wang, D.S. Li, T. Chen, Investigation on pre-ignition and super-knock in highly boosted gasoline direct injection engines, SAE Technical Papers (2014).
  3. Z. Wang, F. Wang, S.J. Shuai, Study of Engine Knock in HCCI Combustion using Large Eddy Simulation and Complex Chemical Kinetics, SAE Technical Papers (2014).
  4. Z. Wang, H. Liu, T. Song, Y. Qi, X. He, S. Shuai, J. Wang, Relationship between super-knock and pre-ignition, International Journal of Engine Research 16 (2015) 166-180.
  5. Z. Wang, Y. Qi, X. He, J. Wang, S. Shuai, C.K. Law, Analysis of pre-ignition to super-knock: Hotspot-induced deflagration to detonation, Fuel 144 (2015) 222-227.
  6. Y. Qi, Z. Wang, J. Wang, X. He, Effects of thermodynamic conditions on the end gas combustion mode associated with engine knock, Combustion and Flame 162 (2015) 4119-4128.
  7. Z. Wang, H. Liu, R.D. Reitz, Knocking combustion in spark-ignition engines, Progress in Energy and Combustion Science 61 (2017) 78-112.

 

创建: Mar 11, 2018 | 08:40