小型高速汽油机燃烧测试平台的研究和应用

论文摘要

燃烧过程的测试和控制是摩托车发动机研发过程的核心,是发动机各项性能指标测评和控制的纽带,是开展排放、油耗和噪声控制等研究的基础。因此,有必要开发小型高速汽油机燃烧测试平台,为产品开发提供一个基础工具。本测试平台针对摩托车发动机结构紧凑、单缸风冷和转速高的特点,为了保证燃烧过程测试的精度和可靠性,对燃烧分析仪器的选型、安装、调试进行了研究,设计了缸内压力传感器的安装孔和安装压套,进排气压力传感器安装座套和冷却水循环器,以及曲轴转角传感器安装联轴器和减震措施。以燃烧测试平台为基础,测量了瞬态缸内压力、进排气压力和发动机曲轴转角等基础数据。通过这些数据,分析了示功图、平均指示压力、燃烧压力循环间波动,最大燃烧压力及其曲轴转角位置、最高压力升高率及其曲轴转角位置、进排气压力波动、燃烧爆震强度、燃烧放热速率、累积放热率等燃烧特性参数对发动机燃烧(特别是急燃期和后燃期)规律的影响对缸内燃烧压力进行高频和低频滤波,采用动态的爆震强度计算方法,分析了不同转速和负荷下燃烧爆震的变化和分布规律。同时,研究了不同工况下发动机的放热规律,拟合出与实测结果较为吻合的燃烧品质参数m值,并推导出燃烧品质参数m值的变化规律,为放热分析的计算仿真模型提供了有效准确的基础参数。试验结果证明,该燃烧测试平台动态响应快、精度高、可靠性好,可广泛应用于摩托车发动机燃烧工作过程的测试研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 发动机燃烧测试技术简介
• 1.3 发动机燃烧测试技术国内外的发展和现状
• 1.4 本课题研究的目的和主要内容
• 1.4.1 本课题研究的目的
• 1.4.2 本课题研究的主要内容
• 2 发动机燃烧测试平台的构建
• 2.1 发动机试验台架
• 2.1.1 发动机测功设备
• 2.1.2 发动机台架设备
• 2.2 燃烧测试分析设备
• 2.2.1 气缸压力传感器
• 2.2.1.1 气缸压力传感器安装孔的设计
• 2.2.1.2 气缸压力传感器压套的设计
• 2.2.1.3 气缸压力传感器的连接
• 2.2.2 曲轴转角传感器
• 2.2.3 进排气压力传感器
• 2.2.3.1 进排气压力传感器的安装
• 2.2.3.2 进排气传感器电荷放大器连结电缆线的焊接
• 2.2.4 燃烧分析仪
• 2.2.4.1 燃烧分析软件DEWECa 的参数设置
• 2.2.4.2 上止点的标定
• 2.3 燃烧测验平台的整体布置
• 2.4 本章小结
• 3 燃烧特性分析
• 3.1 平均指示压力IMEP
• 3.2 最高燃烧压力PMAX 及其对应曲轴转角APMAX
• 3.3 最大压力升高率RMAX 及其对应的曲轴转角ARMAX
• 3.4 进排气压力
• 3.5 本章小结
• 4 不正常燃烧分析
• 4.1 不正常燃烧的定义
• 4.1.1 爆燃及其危害
• 4.1.2 影响爆燃的因素
• 4.2 不正常燃烧的计算方法
• 4.2.1 低通和高通滤波压力值
• 4.2.2 爆震强度的计算
• 4.2.3 爆震事件和爆震频率
• 4.3 爆震测试结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 燃烧放热分析
• 5.1 燃烧放热速率
• 5.2 累积放热率
• 5.3 韦柏（VIBE）函数形状参数的计算
• 5.3.1 单韦柏燃烧放热模型
• 5.3.2 韦柏函数的内涵
• 5.3.3 运用实测的累积放热率值拟合形状参数m
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录