摘 要

循环变动是点燃式发动机一种特殊的燃烧现象，对发动机性能有显著的影响，降低发动机循环变动，可以提高其经济性、动力性、排放性。本文针对含水乙醇汽油发动机缸间循环变动展开研究，根据实验数据分析研究缸间循环变动规律。

实验采用E10W5混合燃料，记录了发动机在不同工况下200个循环的缸压数据，并分析了样本容量的合理性，在分析循环变动时，主要以平均指示压力、峰值压力及其出现位置、最大压力升高率及其出现位置作为循环变动的表征参数。对每种表征参数进行了初步分析，比较了不同工况下的循环变动系数，同时分析了不同表征参数之间的相关性强弱，比较不同缸之间的循环变动参数差异。

研究发现，平均指示压力循环变动系数在低速、低负荷区域波动剧烈，而在高速、高负荷区域，变化趋于平稳，平均指示压力与峰值压力在不同工况下有较强正相关性，但与最大压力升高率之间相关性较弱，可以认为两者之间无关联性。峰值压力循环变动系数在低扭矩、低速区域变动较大，高扭矩、高速区域波动小，且峰值压力和其出现位置表现出强负相关性。最大压力升高率循环变动系数同前两种参数的循环变动系数变化相同，且最大压力升高率与其出现位置也呈现负相关。在整个变化过程中，1号缸和2号缸的曲线变化几乎一致，可以认为缸间循环变动很小。总的来说，在低速、低扭矩工况下，循环变动较剧烈，而在高速、高扭矩工况下，循环变动系数较小。

关键词：含水乙醇；汽油发动机；燃烧循环变动；表征参数

Abstract

Cyclic variation is the special combustion phenomenon for the ignition engine, which has a significant impact on engine performance. Reduce the engine cyclic variation can improve its economy, power and emissions. The experimental researches of the cyclic variation in the ignition engine were accomplished in this study. The changing characteristics of cyclic variation were analyzed based on the experimental data.

The E10W5 mixed fuel was used in the experiment and record the cylinder pressure data of 200 cycles under different working conditions, the rationality of the sample capacity was analyzed. The IMEP, peak pressure and its occurrence position, the maximum pressure rise rate and its occurrence position as the characteristic parameters of the cyclic variation. The coefficient of cyclic variation under different working conditions was compared. The correlation coefficient between different parameters was analyzed, and the difference of the cyclic variation between different cylinders was compared.

It was found that the IMEP changes violently in the low speed and low load area, and the change tends to be stable in the high speed and high load area. The IMEP had a strong positive correlation with the peak pressure under different working conditions, but with the maximum pressure increase rate had a weak positive correlation, can be considered unrelated. The peak pressure cycle variation coefficient had a big changes in low load area and low speed area, and the peak pressure and its occurrence position showed strong negative correlation. The cyclic variation coefficient of the maximum pressure rise rate was the same as that of the previous two parameters. And the maximum pressure rise rate was also showed negative correlation with its occurrence position. During the whole process, the curve of cylinder 1 and cylinder 2 was almost the same, and it can be considered that the cyclic variation was small. In general, in the low-speed, low-load area, the cyclic variation more intense. And in high-speed, high load area, the cyclic variation coefficient was small.

Key Words : hydrous ethanol; gasoline engine; combustion cyclic variation; characteristic parameters

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 燃料乙醇发展现状分析 2

1.2.2 燃烧循环变动研究现状 4

1.3 研究内容与研究方法 6

1.3.1 研究内容 6

1.3.2 研究方法 6

第2章 乙醇和汽油混合燃料的使用特性 8

2.1 乙醇和汽油的理化性质 8

2.2 乙醇和汽油的燃烧特性 8

2.3 乙醇汽油混合燃料在使用过程中遇到的问题 10

2.4 本章小结 11

第3章 实验台架和方案 12

3.1 实验台架 12

3.2 实验仪器 12

3.3 发动机实验方案 14

3.4 循环变动评估方法 15

3.4.1 循环变动表征参数分析 15

3.4.2 影响燃烧循环变动的主要因素 15

3.5 减少循环变动途径 15

3.6 本章小结 15

第4章 实验结果与分析 17

4.1 数据制取 17

4.2 平均指示压力 19

4.2.1 初步分析 19

4.2.2 不同工况变动系数分析 20

4.2.3不同工况相关性分析 23

4.3 峰值压力及其出现位置 26

4.3.1 初步分析 26

4.3.2 不同工况变动系数分析 27

4.3.3 不同工况相关性分析 30

4.4 最大压力升高率及其出现位置 32

4.4.1 初步分析 32

4.4.2 不同工况变动系数分析 33

4.4.3 不同工况相关性分析 35

4.5 本章小结 36

第5章 结论 37

5.1 研究总结 37

5.2 研究展望 38

参考文献 39

附录A 41

附A1计算平均压力 41

附A2校核上止点 41

附A3计算特征参数 42

致 谢 45

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

伴随社会经济高速发展，汽车成了我们必备的出行工具。从第一辆汽车发明到现在，汽车数量在全世界范围内一直保持持续增长。从1950年以来，汽车产量几乎每十年翻一倍，到1970年汽车产量就接近2.5亿；又过了十五年到1986年，汽车数量几乎又翻了一倍；至此全球汽车产量保持平稳增长，2009年汽车数量达到9.8亿辆，相比于1986年又增长了将近一倍，据专家预测，2050年全球汽车总量将达到25亿辆^[1]。

我国经济发展迅速，人民生活富足，生活质量高，汽车数量也是不断增长。2009年中国平均每千人汽车拥有量为47.2辆，2009-2015年，我国汽车产量快速增长，2015年汽车销量为2500万辆，我国汽车保有量不断增长，2007年产量达0.57亿辆，至2015年汽车产量翻了三番，达到1.72亿辆，按照这样的发展速度，预计2020年我国汽车保有量将可能突破2亿辆^[2]。