直线发动机低转速空燃比及燃烧特性.pdf

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1、第28卷第18期农业工程学报2012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．28NO．18Sep．201257直线发动机低转速空燃比及燃烧特性尹兆雷，王哲※，邓俊，栾延龙，王晓勤，章桐(同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)摘要：基于自主研发的直线发动机台架，进行直线发动机起动试验，采用速度．密度法，分析得到直线发动机在低转速时的循环进气量计算公式，并试验标定了直线发动机电控喷油器的流量特性。基于循环进气量计算公式与试验标定的直线发动机电控喷油器的流量特性，利用直线发动机

2、起动试验测得的进气压力及缸压信号，计算得到当直线发动机起动循环喷油脉宽为5．4ms、点火时刻为上止点前1．0mm、发动机转速为575r／min时的空燃比为7．92，燃烧累积放热量为66J。研究表明，当活塞位于上止点前26mm时，循环进气量与此时进气道的瞬时进气压力线性度为0．03，线性特性最好。研究结果可为后续直线发动机空燃比计算及燃烧特性分析提供参考。关键词：发动机，压力，燃烧，速度．密度法，循环进气量，空燃比doi·10．3969巧．issn．1002—6819．2012．18．009中图分类号：TK441文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一

3、18—0057一07尹兆雷，王哲，邓俊，等．直线发动机低转速空燃比及燃烧特性[J]．农业工程学报，2012，28(18)：57—63．YinZhaolei，WangZhe，DengJun，eta1．Air-fuelratioandcomhustioncharacteristicsforlinearengineatlowspeed[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(18)：57～63．(inChinesewithEngli

4、shabstract)0引言随着环境恶化及能源短缺，国内外汽车公司及科研机构纷纷致力于新燃料、新能源和新动力的研究。直线发动机／发电机系统，作为混合动力的解决方案之一⋯，由于其具有效率高、总体质量轻、有害气体排放低和燃料适应性强等特点【2]，受到了国内外研究机构越来越多的关注【3。5j。1998年美国Sandia国家试验室开发的直线发动机／发电机系统样机，采用均质充量压燃(HCCI)的燃烧方式，具有高效、轻量、有害气体排放低，并可适用于多种燃料等特点№1；1999年，美国西弗吉尼亚大学试制了可用于混合动力汽车的直线发动机／发电机系统并进行试验研究，研究表明，直线发动

5、机与发电机配合良好，他们下一步的工作将致力于提高系统效率和发电机容量【7J；在国内，上海交通大学在仿真分析的基础上研制了燃烧LPG的直线发动机样机，并获得了发动机单次起动试验数据，该样机采用二冲程发动机，并取消了原机的扫收稿日期：2012．02．29修订日期：2012-08—20基金项目：上海市科委项目资助(08DZl207700)。作者简介：尹兆雷(1987一)，男，山东滨州人，博士生，研究方向为直线发动机混合动力系统。上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。Emaihyinzhaolei2005@sina．tom※通信作者：王哲(1963一)，男，教授、博

6、导，研究方向为整车技术。上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。Email：w柚g吐e@tongji．edu．cn气箱，可燃混合气均在进入气缸前预混合完成”51。北京理工大学对直线发动机／发电机系统进行了仿真分析，得到了活塞的运动特性曲线，并着手进行样机的试制116之11。为了提高直线发动机的燃烧效率，需精确控制直线发动机的空燃比，因而需要实时测量实际进入气缸的空气质量。由于直线发动机系统均采用二冲程发动机，其进气腔压力在每个循环内波动很大，循环进气量很难直接测量。直线发动机虽然安装了空气质量流量计，但是该流量计是应用在四缸汽油机稳态工况下测量进气总管的空气量

7、，不能准确反映直线发动机起动过程的瞬态每循环进气量。本文在前期研究的基础上，利用自主开发的直线发动机台架，进行直线发动机起动试验，并基于速度．密度法，利用瞬时进气压力对直线发动机的循环进气量进行研究，分析得到循环进气量计算的简化公式，并通过试验标定了电控喷油器的流量特性，为直线发动机系统的空燃比控制提供一定的数据支撑；利用起动试验数据及研究结果，计算得到了直线发动机在起动低转速时的循环进气量及空燃比，分析了直线发动机在该转速下的燃烧特性。1直线发动机进气系统结构及工作原理1．1发动机工作原理与参数基于直线发动机／发电机系统的设计思路，独立设计的直线发动机如图1所