摘 要:汽油机的转速、功率、转矩等参数之间存在着动态的关系，以校汽车实验中心的雪铁龙C4-1.6L发动机为例，采用实验的手段，研究C4-1.6L发动机恒定转矩情况下，转速增加的燃烧过程，通过与稳态工况进行比较，对其示功图、气缸平均压力气缸、最高燃烧压力及其对应的曲轴转角、瞬时放热过程和累计放热过程等参数进行了分析，得出了C4-1.6L发动机恒定转矩情况下，转速增加的燃烧过程的燃烧特性。

　　关键词:C4-1.6L发动机;恒定转矩;转速增加;瞬态工况;燃烧特性

　　汽车不论使用何种汽油发动机在恒定转矩的情况下，增加转速，必然导致功率增加等多种物理量发生变化，研究汽油发动机在恒定转矩情况下，增加转速的瞬态工况对改善发动机的燃烧特性，对改善发动机动力性能、经济性能、排放性能以及其他性能指标具有重要意义。

　　1 测试系统及数据处理

　　1.1 测试系统

　　测试系统采用一台东风雪铁龙C4-1.6L4AT，DC7165型发动机，其主要技术参数如表1所示，如图1是测试系统组成示意图。

　　表1测试用东风雪铁龙飞C4主要技术参数 排气量(L) 1.6L 气缸排列形式 直列 2 240/1400 气缸数 4 工作方式 涡轮增压 发动机功率(Kw/rpm) 103/6000

　　图1测试系统组成

　　在发动机的第一缸上安装611717型火花式压力传感器，在曲轴前端安装高精度的CA-AN-GLE-SENSOR-Q2型曲轴转角传感器。该曲轴转角传感器有两个输出信号：曲轴转角信号(每转角分辨率)1个脉冲和每转一个触发信号(提供出发位置)。利用奥地利的DEWE-700-CA-LC型燃烧分析仪的软件设置，可以定义每次循环曲轴转角信号脉冲的个数。

　　汽油机在工作时，缸内压力由压力传感器感应，经5011B型电荷放大器放大后，通过多路数据采集系统采集并输入燃烧分析仪。曲轴转角由曲轴转角传感器感应，直接通过多路数据采集系统采集并输入燃烧分析仪，由燃烧分析仪计算瞬时转速。汽油机输出轴通过联轴节和DW125型电涡流测功机联接在一起，并与DC7165型发动机测试控制仪连接。试验时，汽油机负荷，油门位置，机油温度，水温和转速等通过发动机测试控制仪测量，并由Q3003测试控制系统软件记录。通过调整发动机节气门开度和电涡流测功机激励电流，可以实现汽油机恒转矩增转速工作状态[1]。

　　1.2 试验工作状态

　　在发动机转矩保持不变，通过对测试控制仪的控制来增加发动机转速的恒转矩增转速瞬态工况。利用瞬态数据和对应稳态的比较来寻求汽油机瞬态工况与对应稳态工况的差异,从而探讨瞬态工况的燃烧特性。

　　如果同一发动机的稳定工作状态S和瞬态工作状态T具有相同的曲轴角速度和输出转矩，则称稳定工作状态S是瞬态工作状态T的相应稳态工作状态，同时可以说，T也是S的相应瞬态工作状态。

　　首先，利用发动机测试控制仪把测功器设定为恒定转矩控制模式并设定转矩为35N••M，使发动机稳定运转，利用发动机测试控制仪上的油门回路增量设定按钮，控制发动机转速的增加，通过油门位置显示窗口观察发动机转速的变化，使转速从1700r/min逐渐增加到2700r /min以上,测量这个瞬态过程中气缸内的压力数据.再测量恒定转矩为35N••M，转速分别为1700r/min，1900r/min，2100r/min，2300r/min和2500r/min等相应稳态工况点的数据。

　　图2恒定转矩转速增加时瞬态工况

　　与相应稳态工况压力比较

　　图2所示的是转定矩恒为35N••M时转速增加到2100r/min时的示功图与相应稳态工况示功图的比较.。从图2中可以看出,瞬态过程的示功图和稳态工况的示功图相差较大，即重合度小。稳态工况的最大压力为0.96，瞬态工况的最大压力可达到1.25。瞬态工况爆发压力大大超过稳态工况，瞬态工况爆发压力是稳态工况最大压力的1.3倍，这表明曲轴转速的快速变化强烈影响了气缸内混合气的形成，从而造成了发动机点火失调和燃烧的恶化[2]。

　　然后，把扭矩设定为65N••M，使转速1900r/min逐渐增加到2500r/min以上，测量这个瞬态过程中气缸内的压力数据。再测量转矩为65N••M，转速分别为1700r/min，1900r/min，2100r/min，2300r/min和2500r/min等相应稳态工况点的数据。

　　1.3 数据处理

　　DEWE-700-CA-LC型燃烧分析仪在测量气缸压力信号和曲轴转角信号的同时，可在后台进行大量的在线计算，可以实时提供试验发动机的许多信息。本试验用到的信息包括两大类：基于曲轴转角的信息，有气缸压力，放热过程和累积放热过程等;基于循环数的信息,有每次循环的平均转速，平均压力，最高燃烧压力和最高燃烧压力对应的曲轴转角等。

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　　2 试验结果分析

　　图3所示的是转矩恒定为35N••M时瞬时转速随循环数的变化关系，在250次循环内转速由1700r/min逐渐增加到2500r/min图3所示的是转矩恒为65N••M时瞬时转速随循环数的变化关系，在300次循环内转速由1800/逐渐增加到2500r/min。图3和图4相比较可知，对应于转速为1800~2400r/min的一段，当转矩较小时，发动机加速较快.在加速的初始阶段和结束阶段，曲线变化比较平缓，这是发动机测试控制仪调节的结果[4]。

　　图3转矩恒定为35N••M时

　　瞬时转速随循环数的变化关系

　　图4转矩恒定为65N••M时，

　　瞬时转速随循环数的变化关系

　　图5为恒定转矩增转速瞬态工况平均指示压力的分析结果与相应稳态工况结果的比较。图6为恒转矩增转速工况最高燃烧压力的分析结果与相应稳态工况结果的比较。

　　从图5中可以看出，由于发动机加速时热力状态的滞后造成机件平均温度的下降，使得对进气的加热量减少，使充气效率提高，两种瞬态工况下的平均指示压力和最高燃烧压力均大于相应的稳态工况。这在加速过程的中间阶段表现得最为明显;其相应的稳态工况平均指示压力和最高燃烧压力随转速的变化比较平缓，比较图5(a)和(b)可知，对于相同的转速，随着转矩的增大，发动机指示功增加，因此，平均指示压力也增大。比较图6(a)和(b)可知，对于相同的转速，随着转矩的增大，发动机负荷增加，混合气量增加，因此，最高燃烧压力也增加[5]。

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