基于缸內(nèi)壓力波動(dòng)方程推導(dǎo)的汽油機(jī)小型化爆震現(xiàn)象分析.pdf

1、動(dòng)力性是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要指標(biāo)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)與相關(guān)法規(guī)對(duì)于二氧化碳的排放限值的越來越嚴(yán)格，節(jié)能減排成為了汽車工業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。為了達(dá)到上述目的，發(fā)動(dòng)機(jī)小型化技術(shù)，也就是指在保證性能的情況下通過增壓等來減小發(fā)動(dòng)機(jī)的體積，已成為汽油機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。
　　 然而，增壓帶來的直接后果便是汽油機(jī)爆震，這已成為限制汽油機(jī)小型化的最大障礙之一。爆震的形成原因十分復(fù)雜，目前尚沒有較為統(tǒng)一的結(jié)論，主流觀點(diǎn)主要有：“末端氣體自燃

2、說”和“火焰加速說”，這兩種觀點(diǎn)都認(rèn)為爆震發(fā)生時(shí)由于能量的急劇釋放會(huì)形成特殊的沖擊波。
　　 對(duì)于汽油機(jī)而言，壓力波動(dòng)是爆震的典型的表現(xiàn)形式，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程中的壓力波動(dòng)現(xiàn)象和燃燒室的聲學(xué)特性是有緊密關(guān)系的，但是大部分對(duì)燃燒壓力振蕩的研究并沒有一個(gè)較為直觀的公式表述，不能將燃燒時(shí)強(qiáng)非穩(wěn)態(tài)的瞬變量與燃燒室內(nèi)的壓力波動(dòng)之間的關(guān)系解釋清楚。本文在前期工作的基礎(chǔ)上對(duì)宏觀平均壓力和瞬時(shí)波動(dòng)壓力進(jìn)行了推導(dǎo)，探討了波動(dòng)方程求解過程中的邊界條件：

3、反射系數(shù)的表達(dá)式及其對(duì)壓力波動(dòng)的影響，確認(rèn)了三層結(jié)構(gòu)反射系數(shù)的具體取值范圍并結(jié)合不同工況討論了反射系數(shù)對(duì)于壓力波動(dòng)計(jì)算的影響。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了燃燒過程中壓力波動(dòng)現(xiàn)象的數(shù)值計(jì)算，并與原有波動(dòng)方程計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，證明本方程能夠更加準(zhǔn)確地用于壓力波動(dòng)現(xiàn)象的模擬。
　　 本文進(jìn)一步討論了汽油機(jī)小型化過程中一些關(guān)鍵參數(shù)對(duì)壓力波動(dòng)的影響，分別計(jì)算了進(jìn)氣壓力、溫度、壓縮比、點(diǎn)火提前角、轉(zhuǎn)速對(duì)平均壓力和波動(dòng)壓力的影響。波動(dòng)部分

4、對(duì)參數(shù)改變后的響應(yīng)更為迅速，幅值的變化也更為明顯。發(fā)現(xiàn)壓力在震蕩過程中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)共振峰，這將有助于探索燃燒噪聲的成因與控制方法。最后，從中選取了兩個(gè)最為關(guān)鍵的參數(shù)：進(jìn)氣壓力與壓縮比，分別結(jié)合EGR討論其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，發(fā)現(xiàn)與提高壓縮比相比，增壓技術(shù)對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的改善更為合適。在此基礎(chǔ)上將三個(gè)參數(shù)綜合討論以分析其對(duì)汽油機(jī)小型化過程中功率提升與抑制爆震的協(xié)同作用。針對(duì)本文模擬的機(jī)型研究了壓縮比、增壓和EGR率等的匹配關(guān)系，適當(dāng)?shù)腅GR率