聚甲氧基二甲醚/汽油雙燃料火花輔助壓燃燃燒和排放特性研究

趙廷鈺，夏淳，方俊華，黃震

（上海交通大學動力機械與工程教育部重點實驗室，上海 200240）

0 概述

中國乘用車銷量占汽車總銷量的80%以上，點燃式發動機作為乘用車的主流動力，其熱效率的提升對我國實現“碳達峰、碳中和”的戰略目標具有重要意義。節氣門所造成的泵氣損失是點燃式發動機熱效率較低的主要原因之一［1］。雖然汽油稀薄燃燒在一定程度上可以解決這一問題，但高稀薄混合氣環境下火焰傳播困難。而壓燃主要依靠燃料自燃，受火焰傳播過程影響較小。傳統汽油機由于壓縮比較低，在無點火源的情況下燃料很難起燃，利用火花點火實現壓燃的方式被稱為火花輔助壓燃（spark assisted compression ignition，SACI），是一種通過火花塞提高缸內溫度和壓力從而在壓縮末端實現缸內混合氣自燃的燃燒模式［2-4］。SACI燃燒可以在相對較低的壓縮比下實現，文獻［5］中研究表明，在一臺壓縮比為12.42的發動機上，以汽油為燃料的SACI燃燒相比點燃模式熱效率提高了30%。同時SACI能夠實現當量比燃燒，可以充分發揮汽油機三元催化的作用來對氣體排放進行控制［6］，是一種適合汽油機的壓縮著火模式。

SACI燃燒同時存在燃料自燃和火焰傳播的放熱過程，其反應進程在一定程度上受反應動力學控制，因而存在爆震和燃燒控制的問題。控制SACI燃燒的關鍵在于燃料自燃比例及火焰傳播，點火時刻、噴射策略和廢氣再循環（exhaust gas recirculation，EGR）等手段都是實現這一目標的重要手段。文獻［7］中研究了影響SACI燃燒相位變化的主要因素，結果表明SACI的燃燒相位和燃燒持續期主要受未燃狀態下的混合氣溫度和點火正時影響，點火正時的提前會導致由火焰傳播所產生的放熱比例增加，較低的混合氣溫度需要提前點火來促進燃料自燃。……