論動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間計(jì)算對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析的影響

邵永松

摘要：本文筆者通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓分析技術(shù)的研究，進(jìn)一步考慮了動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間計(jì)算對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析的影響，并進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試分析，以期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析精度的提升具有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間計(jì)算；發(fā)動(dòng)機(jī)；燃燒分析

1 引言

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平的不斷提升，其燃燒性能的改進(jìn)對(duì)于其整體性能的優(yōu)化起到日益重要的作用。先進(jìn)的燃燒測(cè)量和分析技術(shù)，能夠促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)研制與生產(chǎn)開(kāi)發(fā)，因此成為目前完善內(nèi)燃機(jī)性能的有效技術(shù)工具。從某種意義上說(shuō)，燃燒測(cè)量和分析技術(shù)在一定程度上代表了內(nèi)燃機(jī)的研究水平。從整體來(lái)看，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)燃燒測(cè)量與分析技術(shù)的研究開(kāi)始較早，目前比較有代表性的先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備有奧地利AVL公司的AVL567系列產(chǎn)品以及日本小野測(cè)器的CB566燃燒分析儀。而國(guó)內(nèi)對(duì)于相關(guān)系統(tǒng)的研究并不完善，與國(guó)際水平相比尚有一定的差距。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析

發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析系統(tǒng)，是利用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的實(shí)測(cè)示功圖進(jìn)行燃燒放熱規(guī)律的分析和研究，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程進(jìn)行示功圖的信息采集和分析。通過(guò)試驗(yàn)可得到每一轉(zhuǎn)角時(shí)刻的壓力值，以轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)，壓力值為縱坐標(biāo)所得到的圖像即為其示功圖。對(duì)示功圖的分析是燃燒分析與計(jì)算的基礎(chǔ)工作，其精確度直接影響后續(xù)的燃燒分析。

通過(guò)實(shí)測(cè)的示功圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算整理可以獲得諸如指示功、平均指示壓力、最高燃燒壓力及其對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角等物理量，從而進(jìn)一步分析出發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的動(dòng)態(tài)燃燒過(guò)程。因此可以說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作具有重要意義。

具體說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒分析可為研究者提供內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程的氣缸內(nèi)溫度、壓力水平以及多變指數(shù)、瞬時(shí)放熱、累計(jì)放熱率、瞬時(shí)燃燒量、累計(jì)燃燒量、放熱系數(shù)、缸壁傳熱量、有效放熱率、燃燒百分比、壓力升高比以及由瞬時(shí)效率曲線和多變指數(shù)曲線得到的等容度等參數(shù)。研究者利用瞬時(shí)熱效率曲線可計(jì)算出確定瞬時(shí)熱效率曲線重心位置，為后期研究燃燒過(guò)程提供直觀、可靠、準(zhǔn)確的燃燒過(guò)程瞬態(tài)參數(shù)。

3 動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間計(jì)算對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析的影響

動(dòng)態(tài)的燃燒區(qū)間，即發(fā)動(dòng)機(jī)從點(diǎn)火到燃燒結(jié)束的時(shí)間，其不僅對(duì)燃燒效率的作用至關(guān)重要，而且還會(huì)對(duì)熱發(fā)生量等燃燒性能指標(biāo)產(chǎn)生巨大影響。燃料的完全燃燒不但能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，還能夠減少?gòu)U氣的產(chǎn)生，提高環(huán)保效果。通過(guò)燃燒區(qū)間的分析，可以控制點(diǎn)火角度，以達(dá)到更理想的燃燒狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間的計(jì)算，在ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略上起到關(guān)鍵作用。試驗(yàn)證明，精確的計(jì)算燃燒區(qū)間可提高8%的燃燒效率，降低5%左右的碳排放（CO等）。以1000萬(wàn)輛車(chē)，每輛車(chē)每年行駛20萬(wàn)公里計(jì)算，以一氧化碳（CO）降低5%為例，全年可減少約20萬(wàn)噸的一氧化碳（CO）。

現(xiàn)在國(guó)際上所有的分析技術(shù)中，燃燒區(qū)間基本都是固定的，這樣導(dǎo)致每次計(jì)算的時(shí)候，計(jì)算使用的燃燒區(qū)間和實(shí)際發(fā)生的燃燒區(qū)間并不相符，導(dǎo)致最終的分析結(jié)果出現(xiàn)誤差，不能準(zhǔn)確地得到發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際性能。

4 本項(xiàng)目研究進(jìn)展

本項(xiàng)目利用用logP-logV雙對(duì)數(shù)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)性的燃燒區(qū)間分析計(jì)算，通過(guò)各類(lèi)接觸式傳感器采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每次燃燒的實(shí)際燃燒區(qū)間以運(yùn)用于實(shí)際計(jì)算，指壓線圖（logP-logV）如圖1所示，從而使得計(jì)算和分析結(jié)果反映了實(shí)際情況，使得對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能評(píng)估更加精確。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)是建立在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、技術(shù)需求的基礎(chǔ)之上，通過(guò)創(chuàng)新化研究以及實(shí)機(jī)測(cè)試考核，保障了穩(wěn)定性能以及可靠性，同時(shí)充分考慮動(dòng)態(tài)燃燒區(qū)間計(jì)算對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒分析的影響，具有操作便捷、精度高、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用并適用于發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)做缸內(nèi)燃燒過(guò)程的分析。