柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究.pdf

2023 年（第 45 卷）第 8 期汽车工程Automotive Engineering2023（Vol.45 ）No.8柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究*张翼霄，马骁，卢鑫辉，王志，诸葛伟林，帅石金（清华大学车辆与运载学院，北京100084）摘要 针对低温环境下重型柴油机的冷起动，提出了喷雾撞击热壁面引燃、回流稳焰的进气预热方案。基于自主设计搭建的预热实验装置，研究了不同风速、喷油落点、喷油策略下的温升和燃烧特性，并开展了CFD数值模拟。实验结果表明：着火和温升对喷油落点呈较强的敏感性，加热板存在最佳位置，风速10 m/s下的平均温升速率达到4.24/s。为了兼顾温升速率、燃烧效率和维护成本，高风速下须采取喷射周期为2025 ms、喷射脉宽为13 ms的喷油策略。高速液滴撞击加热板表面后发生回弹和破碎，属于Leidenfrost破碎模式。模拟结果显示：扰流板形成了局部风速低于5 m/s的回流区，促进了蒸发和油气混合，有利于着火和火焰稳定；针对喷射频率合理匹配喷射量，本质上是调控燃烧持续期与喷射周期相适应，使燃油充分利用，提高温升和放热速率。关键词：柴油机；进气预热；喷雾碰壁引燃；回流稳焰；数值模拟An Investigation on Intake Preheating Characteristics Based on Spray Wall Impinging Ignition for Diesel EngineZhang Yixiao，Ma Xiao，Lu Xinhui，Wang Zhi，Zhuge Weilin&Shuai ShijinSchool of Vehicle and Mobility，Tsinghua University，Beijing100084Abstract For the cold start of heavy-duty diesel engine in low temperature environment，an intake preheating scheme using spray ignition by hot wall impinging combined with flame stabilization by recirculation is proposed.Based on the self-designed and built preheating experiment apparatus，the temperature rising and combustion characteristics under different inflow speed，fuel spray targeting and injection strategy are studied，and CFD numerical simulations are conducted.The experimental results show that ignition and temperature rise are strongly sensitive to spray targeting，and there is an optimal position of heating plate，with the mean temperature rising rate reaching 4.24/s at the inflow speed of 10 m/s.To balance the temperature rising rate，combustion efficiency and maintenance cost，the injection strategy with an injection period of 2025 ms and injection pulse width of 13 ms should be adopted at high inflow speed.The fast droplets rebound and break up after impinging the heating plate，which falls in the Leidenfrost breakup mode.The simulation results show that a recirculation region with local flow speed of lower than 5 m/s is formed by the spoiler，which promotes evaporation and fuel-air mixing，and it is conducive to ignition and flame stabilization.For appropriate match between the injection mass with injection frequency，it is essentially to make the combustion duration suitable with injection period，so as to make full use of fuel and increase temperature rise and heat release rate.Keywords：diesel engine；intake preheating；spray wall impinging ignition；flame stabilization by recirculation；numerical simulation doi：10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.08.019*国家自然科学基金（51976100，52211530098）资助。原稿收到日期为 2023 年 01 月 20 日，修改稿收到日期为 2023 年 03 月 03 日。通信作者：马骁，副教授，博士，E-mail：。汽车工程2023 年（第 45 卷）第 8 期前言柴油机因其热效率高、后处理技术成熟、耐久可靠，并且有望应用低/零碳燃料和新型燃烧模式，未来仍将是商用车、非道路机械、特种装备的主要动力形式1-2。然而，目前柴油机在高寒环境中由于压缩上止点温度低、低转速漏气严重、燃油雾化蒸发变差等，导致冷起动困难，制约了其综合性能与应用范围3-4。为此需要采用各种冷起动辅助措施，包括燃油加热、进气预热、机体预热、蓄电池保温等5。其中，进气预热是在-20-40 工作环境下冷起动的必要措施6，提高进气温度可有效提高缸内热力条件，改善冷起动阶段的经济性和排放性7-9，对于保障重型柴油机的应急起动具有重要意义。常用的进气预热装置包括进气管中安装的电加热器、火焰预热塞、储能型热敏陶瓷（PTC）启动器，以及缸内安装的电热塞10-11，其适用的温度范围和机型不同。针对进气预热对发动机冷起动的影响，国内外已开展了大量研究。Payri等12研究了-20 下电加热对于小型柴油机冷起动性能的影响，发现相比电热塞，使用电加热的转速波动更低，欧洲驾驶循环（EDC）下的 HC、CO排放更少。张怡军等13通过冷起动实验测试了电热丝、火焰塞、PTC启动器的性能，发现温度低于-15 时须进行预热，低于-25、-35 时须分别采用火焰塞和PTC启动器才能成功起动。Pastor等 14 基于一台小型高速柴油光学发动机，研究了电热塞辅助起动下的着火与燃烧特性，发现预喷射着火发生在电热塞附近，并显著影响主喷射的着火位置，低喷射压力、短喷射脉宽有利于提高着火成功率。杜巍等 15 针对一款增压柴油机设计了火焰预热塞，结果表明进气温度提高了18.5，转速升高加快，转矩波动减小，循环失火概率降低。Deng等16建立了进气电加热的柴油机仿真模型，采用不同的冷起动控制策略，得到了三维MAP图，并开展了硬件在环的实车测试。Zhang等17对一台涡轮增压的V10柴油机和火焰预热系统建立了一维仿真模型，分析了其温升特性，确定了冷起动极限和喷油策略。Li等18基于实验结果和理论分析建立了柴油机最小进气预热功率（MIPP）在不同环境温度和海拔高度下的MAP图，发现首次喷射点火成功所需的进气温度高于转速升高阶段，随着环境温度降低，MIPP线性增加。由以上可知，火焰预热方式适用于进气流量较大和温度极低的场景，Broatch等19指出只有火焰作为热源才能使每缸排量大于1.5 L的柴油机在低于-40 时成功起动，但有关其特性的研究还较少。Kreun等20开展了预热塞进气加热的一维仿真，发现预热塞辅助冷起动使进气的有效当量比升高、氧浓度下降。张乾坤等21通过实验发现随着空气流速上升和环境温度降低，预热塞的表面温度下降且温升速度变慢。王东方等22实验研究了喷油方向和进气流量对预热塞着火临界温度和火焰形态的影响，发现夹角为90时最容易着火，随着流量的增加，临界温度先降低后升高，火焰变得不稳定但火焰温度升高。Li等23-24针对预热塞的着火和燃烧过程开展了实验和模拟研究，分析了进气流量、燃油流量、加热棒电压等的影响，发现提高空气流速使平均温升先升高后降低，燃烧效率不断增大，促进了涡流运动和火焰发展。此外，一些学者也提出了新型火焰预热方案，例如采用预燃室射流火焰辅助着火25，采用直喷喷油器引燃的预热塞26，利用燃油催化燃烧在旁路加热进气27等。现有研究充分说明，火焰预热对于极寒条件下快速冷起动具有明显优势。基于此，本文提出了一种预热方案，利用喷雾撞击高温壁面实现点火，可以增强雾化混合、加快低温化学反应28-29。同时，为了在高速气流中稳定火焰，借鉴了航空发动机凹腔驻涡燃烧室的原理30-32，引入扰流板形成回流。首先，对不同喷油落点和喷油策略下的温升和燃烧特性开展实验测试。然后，通过CFD数值模拟进一步说明雾化、着火、稳焰及喷射参数影响的内在机制。1预热系统设计与实验方案为了实现火焰观测和传感器布置，基于某型号柴油机进气道的几何尺寸，采用喷雾撞击热壁面引燃结合回流稳焰的预热方案，自行设计搭建了模拟进气预热的可视化实验装置，示意图如图 1 所示。整个管道包括进气段、加热段、尾管段3部分，进气段长度可以保证来流的均匀性，尾管接入轴流式鼓风机进行吸气，最大风速约为10 m/s。对于加热段，将柴油喷射到氮化硅陶瓷加热板上实现点火，加热板为220 V供电，实际功率约为520 W。考虑到装置主要依靠撞壁进行雾化、无须高喷射压力，因此使用了Bosch公司的一款PFI喷油器，具有4个直径0.2 mm的喷孔。通过高压空气维持油压在 0.5 MPa，使用常州易控汽车电子公司的ECU控制喷油。为了提高大流量（即高风速）条件下的火焰稳定性，并促进 14902023（Vol.45）No.8张翼霄，等：柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究油气混合，采用逆风向喷射并设置扰流板的方法，降低局部风速、形成回流区。喷油器轴线与水平方向夹角为45，主加热板可在左右、上下20 mm范围内调节。在各管段布置了4个K型热电偶，其中测温点1#、2#（来流温度）分别距离支架中心295、73 mm，测温点3#、4#（预热后温度）分别距离支架中心187、394 mm。实验前，首先启动风机，加热板通电约12 min，待加热功率和空气温度稳定后开始喷油，同步拍摄图像，结束后记录各点温度，关闭加热，待充分冷却后进行下一次实验。实验工况见表 1。环境工况选取常温常压，一方面是受限于低温环境实验的硬件条件，其次是由于低温条件对碰壁引燃过程影响很小，主要影响壁面热损失。选取高、低两个对应于发动机进气流量的典型风速，首先针对不同的喷油落点进行测试，优选出最佳的加热板位置，进而在高风速（10 m/s）下，研究不同喷射周期和喷油脉宽对预热效果的影响。对此喷油器在压力0.5 MPa下的喷射量进行标定，结果如图2所示。可以看出，在脉宽19 ms内流量曲线的线性度较好，满足实验要求。2数值模拟方法采用Converge软件开展CFD数值模拟，建立简化几何模型，如图3（a）所示。为了验证本装置对低温环境的适应性，将模拟的环境条件设置为发动机冷起动工况。初始温度设置为243 K（-30），能代表常见的低温场景，且接图3几何模型与网格划分图1进气预热实验系统示意图 012345678910481216202428322.815.748.7111.5114.7117.5120.5723.4126.31量/质射喷次单 mg喷射脉宽/msy=2.925x+0.002燃料：0#柴油燃油温度：293 K喷射压力：0.5 MPa图2喷油器流量标定结果表1实验工况参数环境压力/MPa环境温度/K燃油温度/K加热板位置/mm风机频率/Hz（平均风速/（ms-1）喷射周期/ms（喷射频率/Hz）喷射脉宽/ms喷射压力/MPa范围0.13002930，5，1015（3），50（10）10（100），20（50），25（40），50（20）1，2，3，90.5 1491汽车工程2023 年（第 45 卷）第 8 期近传统火焰预热塞的工作下限。入口设置为速度10 m/s的均匀来流，加热板表面温度为1 500 K，侧壁面温度为243 K。通过网格独立性验证，最终使用基础4 mm、3级自适应加密的网格尺寸，某中间时刻的网格划分如图3（b）所示。模型选取见表2。对于喷雾，一次、二次雾化分别使用K-H、R-T模型，喷雾-壁面相互作用使用包括反弹、飞溅、滑移、铺展等在内的Wall Film模型。对于湍流，使用RNG k-模型。对于燃烧，选取详细化学反应动力学的 MZ-SAGE 燃烧模型，液相为柴油，蒸发为纯气相正庚烷，反应机理使用Liu等33开发的表征燃料（PRF）骨架机理，其对点火延迟期的预测较好。模型的控制方程和参数见文献 34，这里不再赘述。模拟工况见表 3。其中，加热板位于实验确定的最佳位置（X=0），选取3组喷射参数，以Case 2为基础，分别减小喷射脉宽（Case 1）、增大喷射周期（Case 3）。3结果与讨论3.1不同喷油落点的着火敏感性首先，在高、低风速下分别测试了不同喷油落点下的空气温升。由于实验中发现改变加热板上下位置的影响较小，因此这里仅给出改变左右位置的结果，如图4所示。为便于比较，定义温升速率为预热一定时间之后图1所示3点相对1点的温升，即dTd=T3-T1（1）式中：T3、T1分别为3#、1#的空气温度，；为预热总时间，s。为了便于分析比较，图4是大量数据统计而成的箱型图，这是考虑到实验中对于每个加热板位置和风速，均多次改变喷油参数和预热总时间，方箱代表不同工况数据点的集合，其上方的数字是平均值。结果表明，进气温升对于加热板喷油落点位置呈现较强的敏感性。当加热板处于X=0位置时的平均温升速率最高，高风速下达到4.24/s，且上下限范围较宽；而在左、右极限位置（X=10 mm）下均低于3/s，覆盖范围较窄。这主要是由于油束的落点位置影响了蒸发速率、混合和停留时间，将在3.3节详细讨论。另一方面，提高来流速度使温升速率降低，加热板偏左时平均值由 2.7 下降到1.19/s，而偏右时由于着火困难，因此下降不多。加热板处于中间位置时表现最佳，其着火概率较高、火焰稳定性较好，图 5 给出了一组其在预热10 s内的火焰图像。可以看到，加热板的中心辐射较强、呈亮黄色，前端温度较低、呈红色，前1 s内的40次喷射均成功着火、火焰分布较广，随后火焰面积减小、亮度降低，在3 s之后，火焰辐射逐渐增强，表2数值模型模型喷雾子模型湍流子模型燃烧子模型喷雾破碎喷雾-壁面相互作用湍流弥散液滴蒸发液滴碰撞液滴阻力燃料燃烧模型反应机理描述K-H&R-T模型Wall film模型O Rourke模型Frossling模型NTC collision模型Dynamic drop drag模型RNG k-模型柴油（物性）正庚烷（组分）MZ-SAGE模型Liu等33（48组分，152反应）表3模拟工况参数环境压力/MPa环境温度/K燃油温度/K来流速度/（ms-1）加热板位置/mm喷射压力/MPa喷射周期/ms喷射脉宽/msCase 10.12432931000.5201Case 2203Case 3403 1234501234567低风速：3 m/s高风速：10 m/s率速升温)(/左低风速 左高风速 中高风速 右低风速 右高风速点火棒位置左：X=10 mm中：X=0 mm右：X=+10 mm2.701.194.241.110.79s-1图4不同加热板位置和风速下的温升速率 14922023（Vol.45）No.8张翼霄，等：柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究火焰逐渐稳定于加热板根部和扰流板附近，并随着气流不断跳动。因此，合适的喷油落点位置对于促进连续着火、火焰稳定、快速升温具有重要作用。3.2不同喷油策略对预热效果的影响以下保持加热板在最佳位置X=0，在10 m/s的高风速下研究喷油策略的影响。图6（a）和图6（b）分别给出了预热10 s后3点、4点的空气温度。当喷射周期为10 ms时，进气温度随着喷射脉宽增大而略有降低，总体上对脉宽不敏感；周期为20 ms时，进气温度先增大后降低，脉宽4 ms时最高。在这两个较高的喷射频率下，T3和 T4均分别达到了 70 和45 以上。当加大喷射间隔到25、50 ms后，进气温度均随着喷射脉宽的增大而升高。与高频喷射相比，达到相同温度所对应的最低喷射脉宽增大，例如使 T3达到 65，周期 25 ms 时最少喷射 3 ms，周期50 ms时最少喷射6 ms，这主要是喷油总量的影响。同时，为了分析预热过程的燃油经济性，根据热力学定律计算燃烧效率c：c=a Qa cp(T3-T1)-Pmu Hu f 100%（2）式中：a为空气密度，取1.2 kg/m3；Qa为空气流量，m3/s；cp为空气定压比热容，取1.006 kJ/（kgK）；P为加热板功率，W；mu为柴油单次喷射质量；Hu为柴油低热值，取42.5 MJ/kg；f为喷射频率，Hz。分母为燃油提供的总能量，分子为空气吸收的总热量扣除加热板功率，其中温差取为3点和1点是考虑到3点距离较近，壁面向外界导热可忽略，从而简化计算。从图6（c）中可以看出，当喷射周期为10 和20 ms时，随着喷射脉宽的增大，燃烧效率迅速降低，且前者下降更快，在1 ms时最高，达到了91%；周期为25 ms时，燃烧效率总体变化不大，为60%左右；周期为50 ms时，燃烧效率随着喷射脉宽的增大而升高，在78 ms时才能达到 60%。因此，为了综合考虑提高进气温升、降低燃油消耗和系统维护成本，须采用喷射周期为2025 ms、喷射脉宽为13 ms的喷油策略。3.3喷雾点火与稳焰机理分析从雾化、着火、稳焰方面对预热方案的内在机注：风速10 m/s，喷油周期25 ms，喷油脉宽3 ms。图5X=0位置、预热10 s内的火焰图像 12345678405060708090100110120空气温度T3/喷射脉宽/ms 喷射周期_10 ms 喷射周期_20 ms 喷射周期_25 ms 喷射周期_50 ms(a)T31234567835404550556065喷射脉宽/ms 喷射周期_10 ms 喷射周期_20 ms 喷射周期_25 ms 喷射周期_50 ms空气温度T4/(b)T4 12345678020406080100燃烧效率c/%喷射脉宽/ms 喷射周期_10 ms 喷射周期_20 ms 喷射周期_25 ms 喷射周期_50 ms(c)c图6不同喷射周期和脉宽下预热10 s后的空气温度T3、空气温度T4和燃烧效率c 1493汽车工程2023 年（第 45 卷）第 8 期理，以及上述现象规律的原因进行说明。图7给出了油束中的液滴撞击高温加热板表面进而破碎雾化的高速摄影图像。可以发现，大量液滴撞击炽热壁面后首先向左上大约45方向发生回弹，然后破碎成更小直径的液滴，逆着气流方向继续运动，且此过程中蒸发量很少。对于热表面高速液滴的破碎模式，可以利用已有学者提出的相图进行判别。其中，无量纲温度比T*、K 因子、韦伯数 We、拉普拉斯数 La 分别计算如下：T*=TwTs（3）K=We5/8La1/8（4）We=Lvn2dpL（5）La=LLdpL2（6）式中：Tw、Ts分别为壁面温度、液滴饱和温度；L为液相密度；vn为液滴表面法向速度，m/s；dp为液滴直径；L为液相表面张力，N/m；L为液相动力黏度，Pas。通过柴油的物性参数计算可得：T*约为3.0，We数范围为300665，La数约为334，K因子范围为73120。因此，本研究的工况点在 Kuhnke35的相图中位于“热破碎”（Thermal breakup）区，在Qin等36的相图中位于 Leidenfrost破碎区，这也与实验相符。此种模式下由于壁面温度远高于柴油沸点，因此发生Leidenfrost现象，即形成燃油蒸汽膜阻碍气化，并有效地促进了二次液滴的生成36-37。这也说明在此处并不能立即引起着火。图8给出了模拟中Case 2的喷雾引燃过程温度与速度分布，其中首次喷射在10 ms，间隔为20 ms，喷射脉宽为3 ms。可以看出，第1次喷射的柴油经加热板反弹，大部分聚集于扰流板和加热板根部，由此处蒸发并着火；第2次喷射时，蒸发加快、滞燃期缩短，燃烧更加充分，45 ms时火焰已扩展到加热板前端；随后，第3、4、5次喷射均快速引燃，呈现“火上浇油”的效果，75 ms之后携带燃烧产物的高温气流扩散到出口（距离支架 300 mm）。从流场来看，扰流板后方始终存在整体顺时针旋转、局部风速低于5 m/s的大面积回流区，以及小尺度的涡流，促进了图7加热板表面液滴撞壁、破碎雾化过程图像20 ms30 ms45 ms60 ms75 ms90 ms图8喷雾引燃过程温度与速度分布（Case 2）14942023（Vol.45）No.8张翼霄，等：柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究空气卷吸和油气混合。同时，在导热和辐射作用下其表面温度高于柴油沸点（500 K），使得汇聚于此的液滴完成蒸发和着火。因此，扰流板起到了关键作用，其通过主动流动控制形成有利的着火条件，使火焰“驻定”于此区域，避免吹熄。此外，对于喷油落点的影响，若落点距离加热板根部过近，油滴的反应停留时间变短，也增强了蒸发吸热，导致燃烧不充分、放热量减少；若距离过远，落点处的温度较低，且液滴的动量耗散增多，二次雾化程度降低，同样导致放热减少。对于喷射策略的影响，图9给出了模拟中3个工况下的计算域平均温度与瞬时放热率变化曲线。注意到模拟的时长仅为0.1 s，目的不是对标实验的最终温升，而是说明其机理。可以看出，Case 2的升温最快，放热率也最高，并且形成正反馈，即越烧越旺，而减小脉宽为 1 ms、增大周期为 40 ms均使放热减少。这是因为，喷射量减少时，前一次喷射形成的火焰面积较小，导致下一次喷射燃油蒸发吸热不能完全补充，温升和放热较为缓慢；喷射间隔增大时，一个周期内的燃油供给量减少，温升和放热量也相应减少。图10给出了3个工况下正庚烷（n-C7H16）、OH、CH2O组分的质量分数变化曲线，自由基OH和CH2O分别作为非预混火焰中高温、低温反应的标志37。可以看出，Case 2的OH和CH2O生成量最多，但燃油组分n-C7H16也不断累积，直到约50 ms才产生净消耗，说明此时燃烧效率较低；而对于 Case 1 和 Case 3，每次喷射的燃油在一个周期内均得到充分利用，说明其燃烧效率较高，频率和脉宽设置较为合理。同时，从OH曲线可以判断出第一次喷油的滞燃期约为 10 ms，此后 OH 和 CH2O的质量分数几乎同时增长，后者生成速率更快，说明此阶段冷火焰（Cool flame）的占比较高，燃烧速率由低温反应主导。因此，需要针对不同喷射频率对每次的喷射量进行合理匹配，本质上就是使燃烧持续期与喷射周期相适应。综合上述结果，本预热方案设计原理可行、运行效果良好，有利于快速提升进气温度，并降低燃油和电能消耗，节省制造和维护成本，有望应用于下一代重型柴油机的冷起动系统中。4结论本文采用喷雾撞击热壁面引燃、回流稳焰的柴油机进气预热方案，对不同喷油落点和喷射策略下的温升、着火与燃烧特性开展了实验和模拟研究，主要结论如下。0102030405060708090100051015240260280300320340 时间/ms 喷油 平均温度/K 喷油瞬时放热率/(Jms-1)Case 1(20 ms_1 ms)Case 2(20 ms_3 ms)Case 3(40 ms_3 ms)图9喷雾引燃过程平均温度与瞬时放热率变化010203001020300102030405060708090100010203040 喷油 喷油 时间/ms喷油CH2O/10-6OH/10-6n-C7H16/10-4Case 1(20 ms_1 ms)Case 2(20 ms_3 ms)Case 3(40 ms_3 ms)图10喷雾引燃过程重要组分质量分数变化 1495汽车工程2023 年（第 45 卷）第 8 期（1）着火和温升对喷油落点呈现较强的敏感性，加热板在最佳位置下着火概率较高、火焰较稳定，10 m/s下平均温升速率达到4.24/s。（2）为了兼顾温升速率、燃烧效率和维护成本，高风速下须采用喷射周期为2025 ms、喷射脉宽为13 ms的喷油策略。（3）高速液滴撞击加热板表面后发生回弹、破碎，相图中属于Leidenfrost破碎模式。（4）扰流板形成了局部风速低于 5 m/s 的回流区，促进了蒸发和油气混合，有利于着火和火焰稳定。（5）合理匹配喷射频率与喷射量，本质是调控燃烧持续期与喷射周期相适应，使燃油充分利用，提高温升和放热速率。致谢感谢北京科领动力科技有限公司的戚建良和赵彦光提供零件制图和加工支持，以及香港理工大学的博士生张鑫对实验的帮助。参考文献 1 帅石金，王志，马骁，等.碳中和背景下内燃机低碳和零碳技术路径及关键技术 J.汽车安全与节能学报，2021，12（4）：417-439.SHUAI S J，WANG Z，MA X，et al.Low carbon and zero carbon technology paths and key technologies of ICEs under the background of carbon neutrality J.Journal of Automotive Safety and Energy，2021，12（4）：417-439.2 MA X，MA Y，WANG Z，et al.Optical study on multi-time ignition mixed-mode combustion with gasoline and PODE J.Fuel，2023，335：126910.3 HAN Z，HENEIN N，NITU B，et al.Diesel engine cold start combustion instability and control strategy C.SAE Paper 2001-01-1237.4 楼狄明，阚泽超，徐岩，等.重型柴油机高海拔严寒冷起动性能试验研究 J.内燃机工程，2016，37（6）：26-30.LOU D M，KAN Z C，XU Y，et al.Experimental study on cold start performance of heavy duty diesel engine in frost plateau environmentJ.Chinese Internal Combustion Engine Engineering，2016，37（6）：26-30.5 何西常，张众杰，张云飞，等.柴油机冷起动研究现状 J.内燃机，2012（4）：1-4，18.HE X C，ZHANG Z J，ZHANG Y F，et al.Existing status of diesel engines cold-starting J.Internal Combustion Engine，2012（4）：1-4，18.6 KARIM G A，KHANNA S.The effect of very low air intake temperature on the performance and exhaust emission characteristics of a diesel engine C.SAE Paper 740718.7 苏岩，刘忠长，韩永强，等.进气温度对直喷式柴油机冷起动初始期燃烧和排放的影响 J.内燃机工程，2007，28（6）：28-32.SU Y，LIU Z C，HAN Y Q，et al.Effect of intake air temperature on combustion and emissions of direct injection diesel engine during preliminary start phase J.Chinese Internal Combustion Engine Engineering，2007，28（6）：28-32.8 WANG P，YAO C，HAN G，et al.The impact of intake air temperature on performance and exhaust emissions of a diesel methanol dual fuel engine J.Fuel，2015，162：101-110.9 WOO C，KOOK S，HAWKES E R.Effect of intake air temperature and common-rail pressure on ethanol combustion in a single-cylinder light-duty diesel engine J.Fuel，2016，180：9-19.10 刘瑞林，靳尚杰，孙武全，等.提高柴油机低温起动性能的冷起动辅助措施 J.汽车技术，2007（6）：5-8.LIU R L，JIN S J，SUN W Q，et al.The cold starting aids for improving the cold starting ability of diesel engines J.Automobile Technology，2007（6）：5-8.11 程前，杨翱，向成宣，等.内燃机低温起动技术发展及主要问题 J.内燃机，2014（5）：34-36，44.CHENG Q，YANG A，XIANG C X，et al.Development and problems in the cold-start techniques of IC engine J.Internal Combustion Engine，2014（5）：34-36，44.12 PAYRI F，BROATCH A，SERRANO J R，et al.Study of the potential of intake air heating in automotive DI diesel enginesC.SAE Paper 2006-01-1233.13 张怡军，段春霞.进气预热对柴油机低温起动影响的研究 J.内燃机与动力装置，2008（3）：10-13.ZHANG Y J，DUAN C X.Research on effect of air intake preheating on engine start at low temperatureJ.Internal Combustion Engine&Power Plant，2008（3）：10-13.14 PASTOR J V，GARCA-OLIVER J M，PASTOR J M，et al.Ignition and combustion development for high speed direct injection diesel engines under low temperature cold start conditions J.Fuel，2011，90（4）：1556-1566.15 杜巍，黄伟伟，何圣华，等.进气预热对柴油机起动过程动力性能影响的试验分析 J.车用发动机，2015（2）：28-32，39.DU W，HUANG W W，HE S H，et al.Effects of intake preheating on diesel engine power performance during starting processJ.Vehicle Engine，2015（2）：28-32，39.16 DENG Y，LIU H，ZHAO X，et al.Effects of cold start control strategy on cold start performance of the diesel engine based on a comprehensive preheat diesel engine model J.Applied Energy，2018，210：279-287.17 ZHANG C，LIU B，HU J，et al.Study on cold starting performance of a low compression ratio diesel engine by using intake flame preheating J.Thermal Science，2020，24（1）：51-62.18 LI Y，WANG D，SHI Z，et al.Environment-adaptive method to control intake preheating for diesel engines at cold-start conditions J.Energy，2021，227：120423.19 BROATCH A，LUJN J M，SERRANO J R，et al.A procedure to reduce pollutant gases from Diesel combustion during European MVEG-a cycle by using electrical intake air-heaters J.Fuel，2008，87（12）：2760-2778.14962023（Vol.45）No.8张翼霄，等：柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究 20 KREUN P K，FAJARDO C M，BAUMANN A S.Simulation of an intake manifold pre-heater for cold engine startup J.Journal of Engineering for Gas Turbines and Power，2013，135（7）：071505.21 张乾坤，樊丰，王，等.火焰进气预热塞电加热特性分析J.柴油机，2018，40（2）：30-35.ZHANG Q K，FAN F，WANG Y，et al.Study on the electro-thermal characteristics with a flame inlet preheating plug J.Diesel Engine，2018，40（2）：30-35.22 王东方，王，黎一锴，等.柴油机进气火焰预热系统着火临界温度的研究 J.内燃机学报，2021，39（4）：289-296.WANG D F，WANG Y，LI Y K，et al.Study on critical ignition temperature of intake flame preheating system of diesel engineJ.Transactions of