論動態(tài)燃燒區(qū)間計算對發(fā)動機燃燒分析的影響

邵永松

摘要：本文筆者通過對發(fā)動機燃燒壓分析技術(shù)的研究，進一步考慮了動態(tài)燃燒區(qū)間計算對于發(fā)動機燃燒分析的影響，并進行了相關(guān)測試分析，以期對發(fā)動機燃燒分析精度的提升具有一定的促進作用。

關(guān)鍵詞：動態(tài)燃燒區(qū)間計算；發(fā)動機；燃燒分析

1 引言

隨著發(fā)動機技術(shù)水平的不斷提升，其燃燒性能的改進對于其整體性能的優(yōu)化起到日益重要的作用。先進的燃燒測量和分析技術(shù)，能夠促進內(nèi)燃機的設(shè)計研制與生產(chǎn)開發(fā)，因此成為目前完善內(nèi)燃機性能的有效技術(shù)工具。從某種意義上說，燃燒測量和分析技術(shù)在一定程度上代表了內(nèi)燃機的研究水平。從整體來看，歐美發(fā)達國家對燃燒測量與分析技術(shù)的研究開始較早，目前比較有代表性的先進發(fā)動機設(shè)備有奧地利AVL公司的AVL567系列產(chǎn)品以及日本小野測器的CB566燃燒分析儀。而國內(nèi)對于相關(guān)系統(tǒng)的研究并不完善，與國際水平相比尚有一定的差距。

2 發(fā)動機燃燒分析

發(fā)動機燃燒分析系統(tǒng)，是利用現(xiàn)有內(nèi)燃機的實測示功圖進行燃燒放熱規(guī)律的分析和研究，可以對發(fā)動機缸內(nèi)工作過程進行示功圖的信息采集和分析。通過試驗可得到每一轉(zhuǎn)角時刻的壓力值，以轉(zhuǎn)角為橫坐標，壓力值為縱坐標所得到的圖像即為其示功圖。對示功圖的分析是燃燒分析與計算的基礎(chǔ)工作，其精確度直接影響后續(xù)的燃燒分析。

通過實測的示功圖，經(jīng)過計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應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角等物理量，從而進一步分析出發(fā)動機缸內(nèi)的動態(tài)燃燒過程。因此可以說，發(fā)動機燃燒分析系統(tǒng)的開發(fā)，對于發(fā)動機研究工作具有重要意義。

具體說，發(fā)動機的燃燒分析可為研究者提供內(nèi)燃機燃燒過程的氣缸內(nèi)溫度、壓力水平以及多變指數(shù)、瞬時放熱、累計放熱率、瞬時燃燒量、累計燃燒量、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)。研究者利用瞬時熱效率曲線可計算出確定瞬時熱效率曲線重心位置，為后期研究燃燒過程提供直觀、可靠、準確的燃燒過程瞬態(tài)參數(shù)。

3 動態(tài)燃燒區(qū)間計算對發(fā)動機燃燒分析的影響

動態(tài)的燃燒區(qū)間，即發(fā)動機從點火到燃燒結(jié)束的時間，其不僅對燃燒效率的作用至關(guān)重要，而且還會對熱發(fā)生量等燃燒性能指標產(chǎn)生巨大影響。燃料的完全燃燒不但能夠提高發(fā)動機運轉(zhuǎn)效率，還能夠減少廢氣的產(chǎn)生，提高環(huán)保效果。通過燃燒區(qū)間的分析，可以控制點火角度，以達到更理想的燃燒狀態(tài)。

動態(tài)燃燒區(qū)間的計算，在ECU控制發(fā)動機的控制策略上起到關(guān)鍵作用。試驗證明，精確的計算燃燒區(qū)間可提高8%的燃燒效率，降低5%左右的碳排放（CO等）。以1000萬輛車，每輛車每年行駛20萬公里計算，以一氧化碳（CO）降低5%為例，全年可減少約20萬噸的一氧化碳（CO）。

現(xiàn)在國際上所有的分析技術(shù)中，燃燒區(qū)間基本都是固定的，這樣導致每次計算的時候，計算使用的燃燒區(qū)間和實際發(fā)生的燃燒區(qū)間并不相符，導致最終的分析結(jié)果出現(xiàn)誤差，不能準確地得到發(fā)動機的實際性能。

4 本項目研究進展

本項目利用用logP-logV雙對數(shù)法對發(fā)動機進行實時性的燃燒區(qū)間分析計算，通過各類接觸式傳感器采集實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，計算得到每次燃燒的實際燃燒區(qū)間以運用于實際計算，指壓線圖（logP-logV）如圖1所示，從而使得計算和分析結(jié)果反映了實際情況，使得對發(fā)動機的性能評估更加精確。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)的研究開發(fā)是建立在國內(nèi)市場、技術(shù)需求的基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)新化研究以及實機測試考核，保障了穩(wěn)定性能以及可靠性，同時充分考慮動態(tài)燃燒區(qū)間計算對發(fā)動機燃燒分析的影響，具有操作便捷、精度高、適用性強等優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用并適用于發(fā)動機行業(yè)做缸內(nèi)燃燒過程的分析。