EGR在火花点燃式甲醇发动机中爆震抑制机理的研究

我们的前期研究表明：EGR(废气再循环)可以有效抑制火花点燃式甲醇发动机的爆震倾向，已开发成功压缩比和柴油机相同的火花点燃式高压缩比甲醇发动机，并实现了和柴油机相近的热效率。然而EGR的爆震抑制机理目前还缺少理论解释。本研究首先通过发动机样机的台架实验，探索EGR对爆震边界和缸内压力、放热率特性的影响规律；进而建立光学快速压缩机，采用PIV（激光粒子图像测速）技术和高速摄像方法，捕捉爆震火核的发生地点、时间和扩散速度，进一步揭示EGR对爆震火核形成和发展的影响规律；最后采用CFD和化学反应动力学模型分析手段，从末端混合气的热力学特性、流体力学特性、化学反应历程角度，阐述EGR对爆震现象的内在影响途径和作用机制。探寻导致目前爆震理论预测与实验结果出现实质性差异的未知影响因素，并对爆震理论加以完善，将是本研究的最大学术贡献。本研究所获结论还可以为高压比甲醇发动机技术的改进提供理论指导。

开发成功高压缩比火花点燃式甲醇发动机样机，保留了柴油机原型机相同的压缩比，实现了和柴油机相近的热效率。台架实验结果表明：EGR(废气再循环)可以有效抑制火花点燃式甲醇发动机的爆震倾向；基于液压原理建立了快速压缩膨胀机，通过快速压缩膨胀机实验，研究了混合气浓度、压缩比、多火花点火对甲醇混合气燃烧放热速率、指示功、缸内最大爆发压力、爆震强度的影响规律；采用大涡模拟（LES）和详细化学反应动力学模型，建立了甲醇发动机的燃烧过程仿真模型，该模型可以实现滞燃期、火焰传播、爆震发生过程的仿真预测，利用所建立的仿真模型，研究了爆震发生过程中中间产物的生成规律，缸内压力震荡幅度的空间分布。研究了EGR、点火相位对爆震强度的综合影响规律。以指示热效率为优化目标，以爆震强度为限定条件，提出了EGR率和点火相位的配合策略。本研究通过理论研究，揭示EGR在高压缩比甲醇发动机爆震抑制方面的作用和机理，并通过样机实验加以验证，研究结果为火花点燃式发动机实现压缩比提供了技术途径和理论指导。