小型内燃机燃烧测试平台的构建及应用

论文摘要

燃烧过程是发动机工作过程的核心,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,对发动机燃烧过程测试就显得相当重要,在企业中开发应用发动机燃烧测试平台,能为企业今后的产品开发和验证提供了一个基础工具。文章详细介绍了比较先进的燃烧测试平台硬件的选型、安装、调试和建设过程,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,对燃烧分析仪器的安装方法进行了研究,设计了缸内压力传感器和安装孔之间齐平安装的方式,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连轴器和减震措施,同时在此燃烧测试实验平台的基础上对某几台发动机进行了燃烧过程的测试以及实验数据的对比评价。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、泵气损失、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,最后通过几台不同发动机燃烧测试试验结果的分析对比,提出发动机改进设计的方法。试验证明,该燃烧测试平台动态响应快、精度高、可靠性好,可广泛应用于汽车、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 发动机燃烧测试技术简介
• 1.2 发动机燃烧测试技术国内外的发展和现状
• 1.3 本课题背景及来源
• 1.4 本课题的研究目的和主要内容
• 1.4.1 本课题的研究目的
• 1.4.2 本课题的主要内容
• 1.5 小结
• 2 小型内燃机燃烧测试平台的建立
• 2.1 燃烧分析系统的组成
• 2.1.1 燃烧分析系统中传感器部分
• 2.1.2 数据采集装置
• 2.1.3 实验线路抗干扰措施
• 2.2 燃烧分析系统的建立
• 2.2.1 缸压传感器的安装
• 2.2.2 曲轴转角传感器的安装
• 2.2.3 进排气压力传感器的安装
• 2.3 实验室整体布置
• 2.4 结论
• 3 燃烧实验数据的理论分析
• 3.1 气缸压力数据的应用
• 3.2 进排气压力数据的应用
• 3.3 发动机几何参数和曲轴转角计算应用
• 3.4 已燃质量分数的计算
• 3.5 燃烧循环变动分析
• 3.6 爆震信号的分析
• 3.7 进排气管中压力循环波动
• 3.8 总结
• 4 不同发动机燃烧测试结果对比分析
• 4.1 缸压信号测试结果对比
• 4.1.1 燃烧压力的对比
• 4.1.2 燃烧压力升高率的对比
• 4.1.3 燃烧放热率的对比
• 4.1.4 不同工况下发动机最大气缸压力及对应曲轴转角位置
• 4.1.5 不同工况下发动机爆震情况分析
• 4.1.6 不同工况下IMEP、PMEP 分析
• 4.2 外特性条件下缸压、燃烧放热率对比
• 4.3 进排气压力信号测试结果对比
• 4.3.1 进气压力信号测试结果对比
• 4.3.2 排气压力信号测试结果对比
• 4.4 结论
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士期间发表的论文