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增加压缩比是提高汽油机燃油经济性的有效措施之一。而压缩比的提高会使缸内爆震倾向增大,EGR技术将废气引入缸内能够有效地抑制缸内爆震,允许压缩比的增加,从而提高燃烧效率。为进一步了解汽油机缸内爆震规律,本文以一台压缩比为10.5:1的汽油机为研究对象,建立一维热力学模型及三维计算模型,并利用试验数据验证了模型的有效性,用于后续的仿真研究工作。将原机三维计算模型由压缩比10.5:1分别改为12.0:1、13.0:1和14.0:1,在2000r/min大负荷工况下研究了压缩比对缸内爆震特性和爆震燃烧过程的影响。以重新设计的高压缩比(压缩比14.0:1)汽油机模型为研究对象,在相同工况点下探究了EGR率和EGR温度对缸内爆震反应速率、爆震强度以及爆震燃烧过程的影响。基于上述规律,利用一维热力学模型评估了该工况点下EGR结合高压缩比策略对汽油机燃油经济性的影响。经过仿真分析得出如下结论:1、压缩比由12.0:1增加到14.0:1,在2000r/min大负荷工况下,自燃发生的时刻提前了7.98oCA,爆震反应速率(Knock Reaction Rate)增加了65.9%,爆震强度指数(Knock Index)增大0.51MPa,缸内爆震强度提升。随着压缩比的增加,燃烧速度加快,燃烧中点相位提前7.00oCA;缸内平均温度升高,增加了74.0K;末端混合气自燃现象剧烈,自燃区域增大,高温区域随之增多;气缸内压力波动幅度增加,缸内压差峰值增加了0.52MPa。2、在2000r/min大负荷工况点,提高EGR率能够有效地抑制缸内爆震。基于高压缩比(压缩比14.0:1)汽油机模型,将EGR率由5%提高至15%,缸内推迟9.48oCA发生自燃,爆震反应速率降低了37.9%,爆震强度指数KI减小了0.46MPa,将EGR率增加到20%时,缸内无爆震反应,爆震指数KI接近于0,爆震现象消失。随着废气比例的增加,对火焰抑制作用增强,燃烧中点延迟8.06oCA;缸内平均温度下降明显,降低了563.9K;末端混合气的自燃情况得到改善,自燃现象逐渐消失,缸壁附近的高温区域也随之减少,温度分布与正常燃烧情况一致;由于EGR率为20%时,爆震现象消失,因此缸内压差峰值也由0.74MPa降低到远小于0.1MPa。3、保持EGR率为10%不变,以进气温度来表征不同EGR温度对混合气的加热作用。使进气温度由350K降低至320K,自燃现象的出现时刻推迟4.36oCA,爆震反应速率降低了9.5%,缸内爆震现象缓和,爆震指数KI由0.56MPa减小到0.28MPa。随着进气温度的下降,火焰传播速度受到抑制,燃烧中点相位由上止点后10.94oCA延迟到12.36oCA;缸内平均温度所受影响较小,只减小了56.7K;缸壁附近的自燃情况稍有缓和,高温区域的变化与火焰面密度变化趋势一致;由于爆震现象减轻,缸内压差峰值也由0.66MPa减小到0.44MPa。4、基于EGR对缸内爆震燃烧的影响规律,在2000r/min大负荷工况下,以不发生爆震为前提探究EGR结合高压缩比对汽油机燃油经济性的影响。计算发现:压缩比增加到14.0:1时,EGR率为19.3%,指示热效率为39.1%,相比于原机提高了6.5%;燃油消耗率降低到224.6g/kWh,比原机下降了11.4%;同时,扭矩下降到77.2N·m,相比原机降低了12.0%。在2000r/min大负荷工况点,压缩比的提高使缸内爆震强度增大;增加EGR率或降低EGR温度能够有效地抑制高压缩比(压缩比14.0:1)汽油机缸内的爆震现象;EGR结合高压缩比能够使汽油机燃油经济性提升,但损失了动力性。通过上述仿真分析,为该汽油机在全工况下燃油经济性的优化奠定了基础。