东京工业大学和庆应义塾大学的研究小组将缸内注水应用于增加空气过量率的超稀薄燃烧汽油发动机,实现了世界最高水平的乘用车汽油发动机热效率 52.6% .

 在超稀薄燃烧汽油机中,随着低温燃烧造成的冷却损失的减少,预计热效率将显着提高,但为了提高热效率,必须抑制爆震并减少高负荷区域的冷却损失。大多数传统化学计量空燃比中的汽油发动机水喷射从进气口喷射水。在这种情况下,空气-燃料混合物被相对均匀地冷却,但由于向混合物中均匀添加水,燃烧速度大大降低,因此担心在超稀薄燃烧中燃烧不稳定性会增加......

 因此,在本研究中,我们提出了一种“分层蒸汽隔热罩”,将水直接注入气缸并在活塞表面附近集中分布蒸汽,同时避开火花塞附近。其结果是,即使在超稀薄燃烧中,也可以在不损害燃烧的情况下获得水的冷却效果,并且在活塞附近的未燃烧区域经常发生的爆震和从活塞表面到外部的大量冷却损失可以得到有效降低。

 于是,通过优化各种工况,将空气过剩率提高到2左右,最后把压缩比提高到17,客车发动机的净热效率从目前的40%左右提高到了51.5 %、图示热效率(气缸内活塞上表面的燃烧气体功除以输入热量所得的值)提高至52.6%,达到世界最高水平乘用车汽油机热效率的影响。

 未来将通过同时测量水汽分布和热通量来阐明提高热效率的机理,并通过优化注水喷嘴的形状和安装位置,进一步提高热效率。

纸张信息:[International Journal of Engine Research] 活塞顶面分层隔水提高超稀薄燃烧火花点火发动机的热效率

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