PFI汽油機爆震燃燒特性研究.pdf

1、爆震燃燒是火花點火內(nèi)燃機一種常見的異常燃燒模式，其本質(zhì)是火花點火形成的火焰在傳播過程中，未燃區(qū)發(fā)生自燃點火。當(dāng)爆震燃燒達到一定強度時，發(fā)動機即進入“爆震”工況并產(chǎn)生“爆震”現(xiàn)象：氣缸內(nèi)存在強烈壓力波動，并出現(xiàn)尖銳的敲缸聲以及劇烈的缸體振動。當(dāng)工作在“爆震”工況時，發(fā)動機燃燒噪聲將會增強，輸出功率將會降低；發(fā)動機長期工作在“爆震”工況下，機體將產(chǎn)生明顯的損傷，因而“爆震”工況是火花點火發(fā)動機工作過程中要盡力避免的工況。
　　爆震燃燒

2、是發(fā)動機產(chǎn)生“爆震”現(xiàn)象的原因，爆震燃燒的發(fā)生又是由于未燃區(qū)可能存在混合氣自燃現(xiàn)象所致；這一過程與流動（湍流）和燃料的詳細氧化過程（化學(xué)反應(yīng)機理）等有極大的關(guān)聯(lián)。隨著化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究與計算機技術(shù)的發(fā)展以及CFD的進步，采用流體計算耦合燃料詳細反應(yīng)機理成為了研究爆震燃燒現(xiàn)象的有效途徑。
　　本文選取ZS157FMI-3型單缸汽油機為對象進行爆震燃燒研究?；谡n題組前期研究基礎(chǔ)并通過對爆震燃燒試驗的分析，構(gòu)建了試驗臺架系統(tǒng)。實現(xiàn)了點

3、火角度實時修改，并基于dsPIC30F6014A型單片機，設(shè)計完成了能夠進行包括缸壓、爆震傳感器、氧傳感器、進氣壓力和溫度、曲軸相位以及0～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號和直流電壓信號等信號采集和分析功能的數(shù)據(jù)采集卡KCDAC和上位機分析軟件KCDAA。
　　建立了試驗用單缸汽油機一維工作過程計算模型，并通過試驗對該模型進行了標(biāo)定。提出了“基于油耗和空燃比的汽油機充氣效率測試方法”，通過在試驗用汽油機控制系統(tǒng)中增加空燃比精確控制模塊，實現(xiàn)了

4、試驗發(fā)動機外特性工況的精確充氣效率測量。在基礎(chǔ)上，提出了“三線標(biāo)定法”并對一維工作過程計算模型進行了精確標(biāo)定，使得外特性工況下充氣效率、功率和扭矩試驗值和計算值的最大誤差均在5％以下。
　　基于ECFM-3Z燃燒模型建立了ZS157FMI-3發(fā)動機爆震燃燒過程的三維數(shù)值計算模型，并對不同點火角度、不同進氣壓力以及EGR率下未燃區(qū)的自燃過程進行了詳細分析。結(jié)果表明：未燃區(qū)發(fā)生自燃的位置大致固定，基本在背離火花塞一側(cè)靠近進氣門的區(qū)域；

5、未燃區(qū)發(fā)生自燃的過程并非出現(xiàn)在孤立點，而是在一個大致的區(qū)域；當(dāng)未燃區(qū)產(chǎn)生第一次自燃后，還可能在其它位置發(fā)生新的自燃過程；進氣壓力升高后，可能發(fā)生自燃的區(qū)域?qū)U大。此外，通過擴展經(jīng)典準(zhǔn)維燃燒模型，在其中耦合了描述未燃區(qū)混合氣詳細反映機理（TRF半詳細機理）的自燃子模型，并實現(xiàn)了較好的自燃發(fā)生相位預(yù)測。提出了實用的爆震燃燒量化指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上進行了爆震燃燒隨點火提前角、進氣壓力、進氣溫度、空燃比以及EGR等的變化規(guī)律。研究表明：在爆震燃燒