二冲程点燃式缸内直喷重油发动机性能试验研究

发布时间：2017-10-14 10:02

  本文关键词：二冲程点燃式缸内直喷重油发动机性能试验研究

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【摘要】：二冲程点燃式发动机具备高功重比、结构简单、制造成本低,易维护等优点,结合重油燃料在燃油使用、储运、价格等方面的优势,二冲程点燃式重油发动机在轻型航空飞行器上有着较好的应用价值。传统二冲程点燃式发动机由于结构缺陷,存在燃油短路损失以及过后排气损失,且重油燃料粘度大,蒸发性差,雾化效果不佳,冷起动困难,导致点燃式重油发动机的发展受到限制。二冲程点燃式重油发动机应用空气辅助燃油喷射技术,可以解决重油雾化问题,改善重油燃烧过程,消除或减轻燃油短路损失和过后排气损失,提升二冲程发动机的燃油经济性和排放性能。本文在H3701直列三缸二冲程进气道汽油机的基础上,将其改造为点燃式直喷重油发动机,重点研究了喷射时刻对直喷重油试验样机性动力性、燃油经济性、排气温度的影响,以及试验样机在冷起动过程中,不同控制参数对试验样机冷起动性能的影响。主要完成了以下工作:(1)对原型机进行了直喷化改造,将AADI直喷系统应用于试验样机。设计加工了相应的直喷缸盖、燃油/压缩空气供给系统等部件,并建立了试验样机性能试验台架。(2)通过试验研究,对比验证了直喷化改造后试验样机的扫气性能。试验结果表明,直喷重油试验样机的扫气性能与原型机基本一致。(3)建立了准确的试验样机一维性能仿真模型,对部分负荷下试验样机重油燃烧的特性进行了仿真计算,得到了部分试验样机性能的变化规律。为大负荷性能试验提供了试验方向与理论依据。(4)通过试验研究了不同负荷下喷射时刻对直喷重油试验样机动力性、经济性以及排气温度的影响。试验结果表明,随着转速与负荷的提升,喷射时刻越早,发动机的动力性能与燃油经济性越好。且随着喷射时刻的提前,整体上发动机的排气温度随之下降,可使发动机工作在安全的温度范围。但是,当发动机在极小的负荷下工作时,喷射时刻对发动机的排气温度的影响不大。(5)影响。试验结果表明:随着喷油加浓倍数的增加,冷起动时间大幅缩短;过大的喷气结束角会导致冷起动性能恶化,整体上喷气结束角对冷起动性能的影响不大;较宽的点火提前角变化范围,可缩短冷起动时间;随着油气脉宽比的增大,冷起动时间减少;较大或较小的油气间隔不利于发动机快速冷起动,应选择适当大小的油气间隔。
【关键词】：二冲程发动机 重油 缸内直喷 空气辅助燃油喷射 喷射时刻 冷起动 试验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 二冲程发动机工作特点15-16
• 1.3 缸内直喷技术在二冲程发动机上的应用16-19
• 1.3.1 二冲程重油发动机应用缸内直喷技术的特殊要求16-17
• 1.3.2 二冲程点燃式重油发动机的缸内直喷技术17-19
• 1.4 国外研究现状19-21
• 1.5 国内研究现状21-22
• 1.6 本文主要工作内容22-24
• 第二章 缸内直喷化改造及发动机性能试验台架的建立24-36
• 2.1 试验样机的缸内直喷化改造24-28
• 2.1.1 缸内直喷燃烧系统的设计25-28
• 2.1.2 直喷化改造后的试验样机28
• 2.2 发动机性能试验台架的建立28-32
• 2.2.1 试验台架基础29
• 2.2.2 冷却水供给及排气系统29
• 2.2.3 燃油及压缩空气供给系统29
• 2.2.4 点火系统29-30
• 2.2.5 测试设备及仪器30-31
• 2.2.6 发动机电子控制系统（ECU）31
• 2.2.7 发动机监控与标定系统31-32
• 2.3 直喷化改造后试验样机扫气性能验证32-35
• 2.3.1 二冲程发动机换气效果评价指标32-33
• 2.3.2 扫气性能试验33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 部分负荷下重油燃烧特性分析36-48
• 3.1 重油燃烧特性分析方法36
• 3.2 GT-Power软件介绍36
• 3.3 基本计算理论36-39
• 3.3.1 管道与接头处工质的流动计算36-38
• 3.3.2 燃烧模型的计算38-39
• 3.4 一维性能仿真建模39-44
• 3.4.1 二冲程直喷重油发动机建模及计算过程40
• 3.4.2 试验样机的主要几何参数40-41
• 3.4.3 GT-Power中主要模块的参数设置41-44
• 3.5 一维性能仿真计算分析44-47
• 3.5.1 喷射时刻对燃烧及发动机性能的影响44-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 喷气结束角对缸内直喷重油发动机性能的影响48-57
• 4.1 小负荷工况下喷气结束角对缸内直喷重油发动机性能的影响48-51
• 4.1.1 发动机输出功率随喷气结束角的变化48-49
• 4.1.2 发动机燃油消耗率随喷气结束角的变化49-50
• 4.1.3 发动机排气温度随喷气结束角的变化50-51
• 4.2 大负荷工况下喷气结束角对缸内直喷重油发动机性能的影响51-56
• 4.2.1 喷气结束角对发动机输出功率的影响52-54
• 4.2.2 喷气结束角对发动机燃油消耗率的影响54-55
• 4.2.3 喷气结束角对发动机排气温度的影响55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 缸内直喷重油发动机的冷起动性能研究57-66
• 5.1 喷油加浓倍数对缸内直喷重油发动机冷起动性能的影响57-59
• 5.2 点火提前角对缸内直喷重油发动机冷起动性能的影响59-60
• 5.3 喷气结束角对缸内直喷重油发动机冷起动性能的影响60-62
• 5.4 油气脉宽比对缸内直喷重油发动机冷起动性能的影响62-63
• 5.5 油气间隔对缸内直喷重油发动机冷起动性能的影响63-64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 全文工作总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王永伟;魏民祥;杨海青;刘锐;;空气辅助缸内直喷发动机正时控制策略[J];航空动力学报;2014年12期

2 朱成;杨海青;汪明生;;基于CFD分析的二冲程发动机直喷燃烧室方案设计[J];航空动力学报;2013年12期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 蔡晓林;FAI二冲程缸内直喷汽油机的研究[D];天津大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 石允;小型点燃式二冲程活塞重油发动机混合气形成的模拟研究[D];北京交通大学;2012年

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本文编号：1030403