高原环境下内燃机工作过程应用基础研究

内燃机在高原地区运行时,其性能指标大幅度下降,难以保证在高原地区的使用要求。目前国内外采用的内燃机功率和油耗修正公式也仅仅是适用于1000米以下的海拔地区,不能真实客观地评价在高原地区运行的内燃机性能,而公开报道针对高原地区不同海拔高度下内燃机工作过程进行系统而深入的研究工作还不是很多,直接影响了产品的研究、设计和开发。 本文在总结和分析国内外高原内燃机工作过程研究结果的基础上,研制了一套微机化内燃机大气模拟综合测试系统,开发研制了相应的内燃机性能参数实时处理与分析软件。系统地试验研究了不同海拔高度变化时大气压力对自然吸气柴油机、汽油机、涡轮增压柴油机和LPG/柴油双燃料发动机性能指标及燃烧过程的影响及变化关系,获得了运行在不同大气压力下的内燃机性能的一些新的认识和结论。 实验结果表明,柴油机的最佳供油提前角和汽油机的最佳点火提前角不会随着海拔的增加而发生大的变化;在等过量空气系数的条件下,碳烟排放减小;以等过量空气系数确定的柴油机有效燃油消耗率及功率修正系数,随着过量空气系数的减小而增大;随海拔的增高,涡轮增压器与柴油机的联合运行线逐步逼近喘振边界线,压气机效率下降;在高海拔地区,采用涡轮增压和LPG/柴油双燃料发动机有利于发动机动力性的恢复。 实验结果还表明,不同大气压力下的汽油机万有特性曲线之间的差异较大,低的大气压力下的汽油机万有特性曲线的最经济燃油消耗区以及与此相适应的有效功率区明显向低负荷方向偏移,等比油耗区明显变窄,所适应的中小工况点的经济比油耗的有效功率减小。 本文的研究结果对运行在不同海拔地区的内燃机设计和改进提供了应用理论基础,同时也为进一步修订内燃机的大气修正标准提供了试验参考依据。