基于双火花塞点火的发动机性能的实验研究.docVIP

 基于双火花塞点火的发动机性能的实验 研究 黄永生，张力 5 10 15 20 25 30 35 40 （重庆大学机械工程学院，重庆 400030） 摘要：在一台四冲程摩托车发动机上进行了双火花塞点火对发动机性能影响的试验研究,通 过对双火花塞点火与原机点火情况下压力传感器采集到的缸内燃烧压力信号的比较分析，结 果表明，采用双火花塞点火，可加快燃烧速度，提高循环的等容度和循环热效率，降低散热 损失，有利于发动机性能的提高。 关键词：内燃机；双点火；循环变动；动力性；爆震；双火花塞 中图分类号：TK464 Experimental Studies about Performance of an ICE with Intellectual Dual Spark Plug Ignition HUANG Yongsheng, ZHANG Li (College of Mechanical Engineering, Chongqing University, ChongQing 400030) Abstract: In this paper combustion experiments studies about performance of an ICE with Dual Spark Plug Ignition were conducted. By comparing and analyzing the combustion pressure signals gathered by cylinder pressure sensor in two cases, we know that the dual spark plug ignition can help to improve the dynamic performance of the engine obviously. Keywords: IC engine; dual spark plug; cyclical variation; dynamic performance; knocking; DSI 0 引言 传统的四冲程摩托车发动机燃烧室受气门布置的限制，火花塞多是偏到燃烧室的侧边， 原始火核不在燃烧室中间；点火后，火焰传播距离较长，传播到燃烧室边缘的时间长短不一， 不少油汽是在点火燃烧过程的后期才被引燃，导致发动机做功力点分散，燃油根本无法完全 燃烧，严重影响了燃烧效果和做功效率，发动机的动力性得不到充分发挥。 理论上来说，采用双火花塞甚至多火花塞点火，可以增加火焰前锋面积、缩短火焰在燃 烧室中的传播距离，因此可以提高燃烧放热速率，缩短燃烧持续期，提高循环等容度，有利 于提高发动机的热效率，降低发动机的油耗[1]。另外，两个火花塞或多火花塞对可燃气体点 火，可提高点火可靠性，有利于降低失火的概率和循环变动率[2]。文献[3]运用火花点火发动 机循环模型，研究了火花塞位置对发动机性能的影响，并对单火花塞和双火花塞点火做了比 较。结果表明，中央布置的单火花塞燃烧室构造的热效率最高；当火花塞位置距燃烧室中心 相同时，应用双火花塞点火的热效率都要高于单火花塞；随着火花塞位置远离燃烧室中心， 单火花塞和双火花塞燃烧室构造的热效率都有降低的趋势。 目前，国内对双火花塞汽油机性能的研究甚少，鲜有报道；国外对双火花性能的研究也 多是仿真模拟，实验验证性的研究很少。为验证双火花塞点火对发动机性能的影响，在一台 158FMI 汽油发动机半球形燃烧室侧置火花塞构造的基础上，不对结构进行大的改动的原则 下，我们开发了双火花塞燃烧室。新增的火花塞 2 尽量靠近燃烧室中心布置，如图 1 所示。 我们在该发动机上进行了双火花塞点火时发动机性能与原机性能对比的试验性研究，然后通 过对两种点火情况下气缸压力传感器采集到的气缸燃烧压力信号的比较，最终得出结论。 作者简介：黄永生（1981-），男，助教，主要研究方向：发动机的燃烧测试分析。E-mail: zhongtiancy@163.com -1-  1 试验方案设计 本试验采用的试验样机是一台四冲程、风冷、缸径 58.8mm、冲程 49mm、连杆 101.6mm、 压缩比为 9.2 的摩托车用汽油发动机，试验用汽油为 90 号。 45 图 1 双火花塞布置 Fig 1 The position of the two plugs 50 55 60 65 70  缸内瞬时压力的采集系统如图 2 所示。采用 Kistler6125B01 压电式晶体压力传感器测量 缸内瞬时压力，并经电荷放大器放大后输入 DEWETRON-2010 数据采集与分析系统；曲轴 转角信号发生器 Kistler2613B 输出的曲轴转角信号也被同步输入。