点燃式航空重油直喷发动机冷起动优化研究

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1、天津大学硕士学位论文点燃式航空重油直喷发动机冷起动优化研究Optimizationresearchofcoldstartforaviationheavyfueldirectinjectionspark-ignitiontypeengines学科专业：动力工程研究生：王旸指导教师：胡春明高级工程师企业导师：周能辉教授级高工天津大学机械工程学院2017年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,

2、也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。,oI了/屮/冫学位论文作者签名:土而签字日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:L面勿导师签名:

3、′签字日期铆1年%I%签字日朗拗lzq角'严摘要点燃式航空重油活塞发动机具有体积小，高功重比的优势，在低功率范围动力装置的优势明显。相比于航空汽油，航空重油（航空重油包括各型号航空煤油和轻质柴油，本文研究内容围绕RP-3航空煤油展开，以下简称航空煤油）安全性更高，易储存，故活塞式航空煤油发动机被广泛应用于军事和通用小型航空领域。然而航空煤油运动粘度大，雾化质量较差，难以快速蒸发形成混合气，造成冷起动困难。本文以一款低压空气辅助直喷单缸试验机为研究对象，试验研究了过量空气系数、喷气结束时刻以及点火提前角对航空煤油直喷发

4、动机起动转速恒速燃烧特性的影响，以IMEP为分析指标对以上影响因素进行了敏感度分析。研究表明：压缩行程后期喷射有助于形成足够浓度的起动混合气。航空煤油燃烧较慢，点火推迟时后燃加剧的能量损耗比点火提前时压缩负功增加量大，起动时应采用较大点火提前角。过量空气系数为0.65～0.7时，最大爆发压力循环变动率低，不完全燃烧和失火现象消失，有助于航空煤油直喷发动机平稳顺利起动，故建议采用饱和喷油策略。混合气制备情况相对于点火提前角变化更能决定航空煤油发动机冷机起动性能，标定优化起动工况控制参数时应优先考虑喷油脉宽和喷气结束时刻

5、。本文进一步研究了冷机起动过程中燃油预热、压缩空气预热以及起动转速对航空煤油直喷发动机起动过程冷机起动性能和燃烧特性的影响。研究结果表明：对于燃油温度预热的方案。适度升高燃油温度能够提升蒸发速率，优化雾化质量，降低分子活化能，有助于加速混合气制备、提高燃烧反应速率，有效提高航空煤油直喷发动机冷机起动能力。航空煤油预热温度过高会导致饱和蒸汽压升高，气相航空煤油量增大，减少了相同喷射脉宽时进入缸内燃油量，需要合理增加脉宽提升冷起动能力，但存在气阻的风险。压缩空气预热能够加速混合气的制备，缩短航空煤油直喷发动机着车所需时间

6、。原因是液滴与高温气流换热温度梯度增大可以升高蒸发速率。但压缩空气预热方案不如燃油温度预热方案有效。预热耗能，建议选择燃油预热方案。提高起动转速能够有效提升航空煤油直喷发动机冷起动能力，显著缩短着车所需时间。原因是压力温度升高促进了蒸发；同时节流损失升高使循环进气量降低，更容易制备足够浓度的起动混合气。关键词：航空煤油，点燃式发动机，燃烧特性，敏感度分析，冷起动性能IABSTRACTThesparkignitedpiston-typeaviationheavyfuelengineshaveadvantageslike

7、smallsizeandhighpowertoweightratio,whichmakethemoutstandinginlowpower-rangepowerunit.Comparedtoaviationgasoline,aviationheavyfuel(aviationheavyfuelconsistsoflightdieselandaviationkeroseneofdifferentkinds,thepapercentersonRP-3aviationkerosene,wecallitaviationker

8、oseneforshortthefollowing)issaferandeasiertostoreup.Therefore,aviationkerosenepiston-typeenginesareapplyinginmilitaryaffairsanduniversalsmall-sizedaviationfieldextensively.H