活塞式煤油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角仿真計(jì)算與試驗(yàn)研究.pdf

1、與汽油相比，煤油因具有閃點(diǎn)低、粘度大、不易揮發(fā)等特性，且使用安全性能高，在一些軍事背景的特種車(chē)輛中有較廣闊的應(yīng)用前景。但是由于煤油的霧化效果差，與汽油相比燃燒特性發(fā)生了較大的變化，特別是煤油的燃燒速度慢，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火特性與汽油相比區(qū)別較大。點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有著重要的影響，國(guó)內(nèi)外對(duì)活塞式煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性，特別是點(diǎn)火提前角特性研究較少，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的點(diǎn)火特性進(jìn)行研究，具有重要的理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合某國(guó)防預(yù)研

2、項(xiàng)目，完成了某小型二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒航空煤油的點(diǎn)火提前角及相關(guān)問(wèn)題研究，內(nèi)容圍繞點(diǎn)火控制器的開(kāi)發(fā)、點(diǎn)火提前角的標(biāo)定與控制加以展開(kāi)，主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下：
　　 1.為獲得原型機(jī)的相關(guān)參數(shù)，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火參數(shù)進(jìn)行了采集和提取，獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒汽油時(shí)的點(diǎn)火提前角，為分析發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的工作性能提供了參考依據(jù)。
　　 2.采用數(shù)值計(jì)算方法研究了發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)煤油燃燒狀況以及NOx排放。對(duì)燃燒室進(jìn)行

3、了三維建模，并利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)模擬了缸體運(yùn)動(dòng)。分析了發(fā)動(dòng)機(jī)正常熱工況，不同點(diǎn)火提前角和不同進(jìn)氣壓力參數(shù)下的燃燒狀況，比較了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的排氣溫度和NOx排放等；探討了火花塞周?chē)绊扅c(diǎn)火成功的湍動(dòng)能和速度場(chǎng)。對(duì)相同工況下汽油和煤油的燃燒性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，煤油比汽油燃燒速度慢，點(diǎn)火滯燃期長(zhǎng)。通過(guò)試驗(yàn)分析，在轉(zhuǎn)速為5500r/min節(jié)氣門(mén)開(kāi)度為50％工況點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的最佳點(diǎn)火提前角要比燃燒汽油時(shí)的最佳點(diǎn)火提前角大100℃A。

4、>　　 3.利用GT-POWER對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的整機(jī)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、排放性能等的影響；分析了壓縮比、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和空燃比等對(duì)點(diǎn)火提前角的影響；針對(duì)不同的工況條件，充分考慮動(dòng)力性而忽略經(jīng)濟(jì)性與排放性的前提下，通過(guò)計(jì)算獲取了發(fā)動(dòng)機(jī)初始點(diǎn)火數(shù)據(jù)圖(MAP)，為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的點(diǎn)火提前角控制提供了重要的理論依據(jù)。
　　 4.為尋求發(fā)動(dòng)機(jī)最佳點(diǎn)火提前角，以GT-POWER仿真的初始點(diǎn)火MAP為

5、參考，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行了標(biāo)定修正，獲得了不同工況下的燃燒煤油最佳點(diǎn)火MAP?；谀：詫?yōu)控制算法，發(fā)展了點(diǎn)火提前角標(biāo)定方法，以初始點(diǎn)火MAP為基值，在穩(wěn)態(tài)工況條件下對(duì)點(diǎn)火提前角標(biāo)定，并通過(guò)Simulink與GT-POWER聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　 5.針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的爆震問(wèn)題，采用了小波分析方法對(duì)不同點(diǎn)火提前角的缸內(nèi)壓力信號(hào)進(jìn)行爆震檢測(cè)分析，提取發(fā)動(dòng)機(jī)爆震特征，為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒煤油的點(diǎn)火提前角控制提供了參考依據(jù)。<

6、br>　　 6.以嵌入式16位微控制器為核心，設(shè)計(jì)了點(diǎn)火電控單元的數(shù)據(jù)采集和控制硬件電路，完成了控制軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制，并解決了火花塞電磁抗干擾問(wèn)題。基于VisualStudio/C++平臺(tái)設(shè)計(jì)了點(diǎn)火參數(shù)調(diào)整和監(jiān)控標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保存及歷史數(shù)據(jù)的回放，以及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火MAP實(shí)時(shí)在線改寫(xiě)功能。
　　 7.建立了發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)論文研制的點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行試驗(yàn)，并與原型機(jī)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明