轉子發(fā)動機是一種具有特殊結構的內燃機,它具有結構緊湊、功重比高、震動噪聲小等優(yōu)點,因此它在軍事和民用領域都有廣泛的應用前景,但同時它熱效率低、碳氫排放高的問題也一直為人所詬病,在能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴重的今天,這些問題顯得尤為突出,因此改善轉子發(fā)動機的燃燒過程顯得尤為重要。而且目前關于轉子發(fā)動機燃燒過程的實驗研究還相對較少,所以通過實驗研究其燃燒及排放特性進而改善它的經濟性和排放對于提高轉子發(fā)動機的應用價值有重要意義。本文首先分析了導致轉子發(fā)動機熱效率低以及碳氫排放高的原因,明確了研究重點是熱功轉換過程。然后對化油器式轉子發(fā)動機進行電噴改裝,建立了轉子發(fā)動機燃燒特性實驗臺架,基于此臺架進行了燃燒特性實驗。利用燃燒數據采集系統(tǒng)獲取了不同運行參數下的缸壓數據,進一步地根據測得的缸壓數據計算了燃燒放熱規(guī)律,并利用示功圖計算了高壓循環(huán)指示熱效率。在此基礎上,分析了運行參數對燃燒特征參數的影響規(guī)律。此外,從高壓循環(huán)指示熱效率的角度,指出了能評價轉子發(fā)動機缸內燃燒過程的特征參數,從而為改善轉子發(fā)動機燃燒過程提高熱功轉化效率指明了方向,并為轉子發(fā)動機正向開發(fā)提供了大量數據支撐。同時對多種乙醇摻混比下汽油轉子發(fā)動機的燃燒排放特性及怠速循環(huán)變動進行了研究,并揭示了乙醇摻混比對汽油轉子發(fā)動機燃燒和排放的影響規(guī)律。研究結果表明:(1)適當地增大點火提前角可以縮短燃燒持續(xù)期使缸內壓力增大,這有利于增大高壓循環(huán)指示熱效率,但過大的點火提前角反而會有負面影響。推遲點火有利于降低未燃HC以及NO_X排放,但這也會一定程度上造成動力性和經濟性的犧牲。實驗條件下,較優(yōu)的點火提前角是上止點前40度。(2)過稀的混合氣會導致燃燒放熱始點推遲,燃燒持續(xù)期延長,燃燒惡化。過量空氣系數為1.05時有最好的燃油經濟性,HC排放在過量空氣系數為1.1時最少,CO和NOx排放都隨著過量空氣系數的增大而增大。用10%~90%燃燒持續(xù)期評價轉子發(fā)動機的高壓循環(huán)指示熱效率是較為合理的,而用滯燃期和50%燃燒點評價高壓循環(huán)指示熱效率具有不確定性。(3)在不對噴油脈寬做任何調整時,在汽油中摻入乙醇會使缸壓有所降低,而保持混合氣過量空氣系數不變時,在汽油中摻混小比例乙醇可以增大燃燒放熱速率,縮短燃燒持續(xù)期,同時降低HC、CO、NOx排放以及怠速循環(huán)變動,過大的乙醇摻混比例反而會使NOx排放增多、循環(huán)變動變大。摻混比為15%時,既能有較好的做功能力,又能保持較低的循環(huán)變動和排放。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK401
【部分圖文】：

圖 1.1 轉子發(fā)動機結構圖Fig1.1 Structure of rotary engine發(fā)動機工作過程與四沖程往復活塞式發(fā)動機類似，同樣有進、排氣四個過程[3]。典型的火花塞點火式轉子發(fā)動機工作原便表述，下文將燃燒室容積最小的位置稱作上止點，容積點。圖 1.2 中 1 為進氣過程，此時進氣道與圖中藍色燃燒室動，燃燒室的容積逐漸增大，進氣道內的混合氣或空氣由于燒室內，一般為了充分利用進氣慣性盡可能多進氣，進氣口。轉子發(fā)動機有多種進氣方案，按進氣道的位置不同可以分的端面進氣、進氣道在缸體上的周邊進氣以及兩者組合的復進氣方案的示意圖[4]。圖 1.2 中 2 為壓縮過程，當轉子的密中藍色燃燒室被封閉，混合氣不再進入燃燒室，隨著燃燒氣被壓縮，缸內壓力和溫度逐漸升高。在容積快達到最小

轉子發(fā)動機燃燒及排放特性實驗研究排氣管相通時，排氣過程開始，如圖 1.2 的過程 4 所示，高溫高壓的燃燒產物于壓差和轉子的推動作用被排到大氣中。為提高排氣效果，減少下一循環(huán)的殘廢氣，通常排氣口會在下止點之前就打開，在上止點之后才關閉。以上四個過為一個完整的工作循環(huán)，對于整個發(fā)動機來說，轉子轉一圈三個燃燒室各完成一個循環(huán)，由于轉子和偏心軸轉速比為 3:1，因此相當于偏心軸每轉一圈有一燃燒室完成了一個循環(huán)，從這個角度看轉子發(fā)動機又和二沖程往復活塞式發(fā)動相似。

圖1.3 為三種進氣方案的示意圖[4]。圖 1.2 中 2 為壓縮過程，當轉子的密封片轉過進氣口時，圖中藍色燃燒室被封閉，混合氣不再進入燃燒室，隨著燃燒室容積逐漸減小，混合氣被壓縮，缸內壓力和溫度逐漸升高。在容積快達到最小的時候火花塞放電，濃度適合的混合氣就會被點燃，形成火核并向外傳播，大量的混合氣在該過程燃燒放熱，燃燒室內的溫度和壓力迅速升高，高溫燃氣膨脹推動轉子帶動偏心軸旋轉從而對外做功，圖 1.2 中整個工作循環(huán)的四個過程中只有 3 這一階段是對外做功，其余三個過程都是消耗能量。當轉子密封片劃過排氣口使燃燒室與

【參考文獻】

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本文編號：2819996