随着发动机排放法规的日益严苛,采用缸内直喷和高增压技术提高发动机效率和功率密度成为火花点火(SI)发动机主流发展趋势。然而,在增压情况下,当发动机运行在低转速、高负荷工况时,会遭遇超高强度的爆震,这种偶发性超级爆震对发动机气缸部件产生致命性的破坏。有别于缸内末端气体自燃引发的一般爆震,超级爆震本质上是爆轰,其燃烧传播速度和压力强度远高于爆震。目前,对缸内爆轰的诱发原因众说纷纭,但普遍认为爆轰前存在早燃现象,但并非所有早燃都会演化为爆轰。鉴于目前发动机缸内爆轰诱发机制存在的众多争议,本论文采用简化的一维模型对热点和润滑油诱发的自燃及自燃演化过程进行了详细的数值计算,期望通过计算分析揭示增压发动机超级爆震的诱发原因及发展机制。对于热点诱发超级爆震的研究,考虑到缸内可能存在不同热点特征以及热力学条件(如温度、压力),分析在不同热点特征和热力学条件下的所有可能。计算发现增压发动机中存在不同的燃烧模式:1、热点诱发的自燃波可以和声波耦合,相互增强,并压缩未燃气体,燃烧急剧加速形成爆轰燃烧。在热点内外都可以形成爆轰燃烧,这主要由热点特性和未燃混合气的热力学状态决定;2、自燃反应波以亚声速火焰传播,由于热点内外温差较小,自燃反应发生造成末端气体反应性更加敏感。当反应波传播时长一旦超过未燃气体点火延迟时间,未燃气体将大面积自燃,形成急剧爆炸。对热点诱发自燃及自燃波传播的综合分析发现:当热点尺寸较小时,引发爆轰的几率极小。其原因可能是:当热点尺寸小时,热点反应放热传递给声波的能量不足以明显增加声波振幅,无法对未燃气体进行有效压缩。自燃波发展为爆轰的基本条件是对未燃气体有效压缩。由此不难看出,小尺寸热点诱发的自燃波难以发展为爆轰。但是,如果多个小尺寸热点聚集,形成较大尺寸热点,则有可能引发爆轰。润滑油化学活性较高,容易引发早燃,引发的自燃波最终能否发展为爆轰仍有待研究。本文利用数值计算,对润滑油诱发爆轰进行了尝试性探索。考虑到进入燃烧室的润滑油源于不同部位,活塞环缝隙、缸壁和活塞头部的润滑油都有可能进入燃烧室,参与燃烧。实验显示来源不同的润滑油就其释放频率、循环释放油量等方面均存在明显的差异。活塞环缝隙释放的润滑油表现为循环释放,且每循环释放的油量少。活塞头部会积累润滑油,经数千循环积累的润滑油将在几个循环内快速释放。因此活塞头部释放表现为间歇性、单次释放量多。值得注意的是活塞头部润滑油间歇释放频率与爆轰频率相似,暗示着活塞头部释放的润滑油可能与爆轰存在某种直接关系。基于此,本文对润滑油引发的自燃进行了计算和系统分析。发现从活塞环释放出的润滑油能够诱发自燃,但其自燃波只能发展为一般的火焰传播;活塞头部释放的润滑油,不仅引发自燃,最终还发展为爆轰,证实了润滑油诱发爆轰的猜测。