多火花塞点火对自由活塞发动机燃烧放热和爆震影响的仿真研究

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点燃式发动机具有燃烧相位直接可控，燃烧过程无碳烟排放，有害排放物后处理干净方便等诸多优点。但是受爆震现象的限制，发动机的圧缩比和适用缸径都难以提高，SI 发动机的热效率如何进一步提高一直是内燃机研究者棘手的难题。本研究利用三维仿真软件CONVERGE对多火花塞点燃式液压自由活塞发动机中的燃烧过程和爆震现象进行了研究，分析火花塞数目、间距、相位差等对其影响规律，给出优化建议。建立了适用于点燃式自由活塞发动机燃烧与爆震过程仿真的三维仿真模型，研究了火花塞数目对发动机的燃烧与爆震过程的影响，结果表明：多点点火能明显加快燃烧，缩短燃烧持续期；相同点火相位下燃烧的起点和重心均前移；若不发生爆震，则多点点火能提高发动机的指示热效率。仿真研究了多火花塞点火对发动机爆震极限的影响规律，结果表明：若以极限点火提前相位来衡量爆震极限，则随着火花塞数目变多，极限点火相位变小，说明多点点火时促进爆震的；但是当以极限点火提前相位时燃烧重心CA50的大小比较来衡量爆震倾向时，多点点火是抑制爆震的，且后一指标更加科学合理。将自由活塞发动机模型转变为曲柄连杆模型，这一结论也是成立的。研究了多点点火时火花塞间距的不同对发动机燃烧过程的影响，结果表明：火花塞间距过小则火焰面之间提前相互接触，间距过大则边缘火焰面提前与缸壁接触，均不利于燃烧的进行，间距在等火焰面传播距离即最接近缸半径三分之二时燃烧效果最佳，燃烧持续期最短。研究了多点点火时异步点火相位差大小对燃烧过程的影响，仿真表明：发动机的指示热效率在轻微爆震时最高，异步点火除非能实现轻微爆震工况，否则不利于发动机热效率的提升，且相位差越大，燃烧恶化程度越大。

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作者
刘宇;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科动力机械及工程
授予学位硕士
导师姓名汪洋;
年度 2017
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类基础理论及试验;一般性问题;
关键词
火花塞; 点火; 自由活塞; 发动机燃烧; 放热; 爆震;

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