随着石油资源短缺和环境污染问题日益严峻,汽油机朝着增压直喷方向发展,同时也带来了新的异常燃烧现象——“超级爆震”。目前针对该现象的理解尚未充分,仍未发现有效的控制策略,已成为阻碍增压直喷汽油机进一步提升功率密度的一大难题。本文围绕超级爆震循环中必然出现的“早燃”现象,针对可燃组分对末端混合气早燃的影响进行了试验研究。关于早燃成因与其影响因素的观点尚未统一,本文基于可视化定容燃烧试验平台,对很可能是早燃成因的可燃组分(机油与汽油)进行了研究。为避免机油和汽油的掺混,将微量机油和汽油组分单独引入燃烧室,观测其对燃烧过程的影响。并分别选取了甲烷气体和丙烷气体作为燃料,进行对比分析。首先,搭建可视化定容弹试验平台,制定试验方案。然后,将机油分别引入甲烷混合气及丙烷混合气,借助光学手段观察是否引起末端混合气早燃;改变初始压力、机油喷射量、燃空当量比、缸壁初始温度,研究以上初始条件对机油早燃的影响规律;采集缸内燃烧压力,对燃烧特性进行分析,计算机油自燃时未燃区的平均温度。最后,更换为汽油组分,重复以上试验。研究结果表明:将微量机油和汽油喷入燃烧室均能诱发早燃现象。不同的是,机油组分只诱发了甲烷混合气的早燃,没有引起丙烷混合气末端早燃;而汽油组分在两种混合气末端均诱发了早燃现象。在相同初始条件下,机油组分引起早燃的时刻要早于汽油组分。对早燃出现时未燃区的平均温度进行计算,得出机油组分自燃时的温度约为725K,汽油组分自燃时的温度约为830K。机油组分对甲烷混合气早燃影响的研究表明,随初始压力增大,甲烷混合气燃烧速度变慢,机油早燃时刻滞后,却更易达到自燃状态,早燃出现时对应的火焰半径变小,由早燃引燃的着火区域增大;随机油喷射量的增多,甲烷混合气出现早燃的时刻提前,当机油量超过1.52mg时,对早燃时刻的影响减弱;甲烷/空气混合气当量比为1时,出现早燃的时刻最早,当量比为1.1时早燃时刻与当量比为1时最接近,混合气过浓或过稀都能抑制早燃发生,过浓时早燃时刻最滞后;随缸壁温度的升高,缸内悬浮的机油液滴数量更多、粒径更小,混合气早燃的时刻提前。汽油组分分别对甲烷和丙烷混合气早燃影响的研究表明,随初始压力增大,早燃时刻稍有滞后,且0.4MPa-0.8MPa初始压力的甲烷混合气均出现了早燃,而丙烷混合气初始压力达到0.8MPa时才开始出现早燃。当汽油喷射量由1.0mg增大至2.0mg时,甲烷混合气的早燃时刻差异很小;汽油喷射量低于1.0mg时,丙烷混合气不易出现早燃,随汽油喷射量增多,丙烷混合气早燃时刻提前,当汽油喷射量达到2.0mg时破坏了丙烷混合气的层流燃烧,末端出现不止一个早燃点。在本次试验条件下,由于燃烧弹内初始温度和发动机压缩上止点时温度相差较大,可燃组分的早燃没有引起明显的压力波动和爆震现象。但早燃的出现缩短了燃烧过程,增大了燃烧压力、压力升高率和燃烧放热率。