点火能量对汽油发动机的燃烧特性影响分析(附件)
点火能量是衡量发动机点火系统性能的一项重要指标，它对发动机的性能有着重要的影响。本文利用发动机仿真软件，基于GT-POWER发动机仿真模型，分析点火能量对汽油发动机的燃烧特性的影响规律。结果表明，点火能量是影响初始火核大小的重要因素之一，点火能量的提高有利于在瞬间点燃更多可燃分子，加快火焰稳定形成火焰中心，提高混合气的燃烧速率，使其燃烧更充分，从而提高发动机的效率和爆发力；若点火能量过低，则会引起燃烧变差，致使发动机的功率、扭矩下降，油耗上升，排放变坏，甚至造成发动机的停机。关键词 点火能量，汽油发动机，燃烧特性
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景及目的 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3本文主要研究内容 3
2 发动机点火系统 3
2.1 点火系统工作原理 3
2.1.1传统点火系 3
2.1.2电子点火系 4
2.2 点火能量的计算与控制方式 7
2.2.1 点火能量的计算 7
2.2.2 点火能量的控制方式 8
3 软件模拟分析 9
3.1 基于GT POWER软件的单缸汽油机模型 9
3.1.1 进气系统 9
3.1.2 气缸 10
3.1.3 排气系统 10
3.2 发动机仿真分析原理 13
3.2.1 基本假设 13
3.2.2 气缸内热力平衡关系式 14
3.3 仿真结果与分析 16
3.3.1 点火能量对缸内压力的影响 17
3.3.2 点火能量对放热率的影响 17
3.3.3 点火能量对累积放热率的影响 18
3.3.4 点火能量对扭矩的影响 19
3.3.5 点火能量对缸内平均温度的影响 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 课题背景及目的
点火能量是体现汽油发动机点火系统性能优劣的重要指标之一，选择合适的点火能量对提升发动机的动力性和经济性具有重要的意义。若点火 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
能量过低，则可能燃油燃烧不充分，致使发动机的动力性变差，排放值过高，甚至造成发动机无法正常工作；点火能量过高，则会增加点火系元器件的损耗以致其寿命降低，同时产生多余能量也会影响其经济性。传统点火系统常有因点火能量偏低而不能可靠点火的现象，故目前设计方向为尽量提高点火能量，使点火系统始终保持高能量，以保证发动机在各种工作状况下都能成功点火。
点火能量是影响初始火核大小的重要因素之一，点火能量的提高有利于在瞬间点燃更多可燃分子，加快火焰稳定形成火焰中心；有利于提高混合气的燃烧速率，使其燃烧更充分，从而提高发动机的效率和爆发力。本课题利用发动机模型进行仿真分析，找出点火能量对发动机的燃烧特性的影响规律。
通过该毕业设计，不仅让我对本专业理论知识有了进一步的理解和认识，而且提高了我利用所学的理论基础结合实际问题去独立分析思考来解决问题的能力，这种锻炼与经历能有效地帮助我们快速适应以后的工作学习。
1.2 课题国内外的研究发展状况
1886年，磁电机点火系统最先被应用到四冲程内燃机上并以此为汽车提供动力。到1907 年，蓄电池点火装置开始取代原先的点火系统，这种点火系统采用了点火线圈，工作时由蓄电池或发电机来提供点火所需的能量，由断电器触点的闭合及断开时间来控制点火线圈初级电流的通电时间，使次级产生高压。
节能环保作为当今发展的主流理念，汽车的经济性及排放性也越来越被顾客看重，传统点火系统结构本身固有的如低速起动性差，高速易断火的缺陷也逐渐暴露出来。为了改变这种现状，增加了一个电子放大器而保留了触点的新一代晶体管辅助点火系统于20世纪60年代初期面世，这种点火系统相比传统点火系统其触点只起到控制晶体管的接通和阻隔作用，而由新增的大功率晶体管来控制初级电流的通断，相互配合工作大幅提高了点火性能。
随着计算机技术飞速发展，1976年微处理器开始被应用于点火控制系统，随后汽车上用电脑控制的控制系统迅速发展，更是融合了包括汽油喷射、怠速等一些电子控制系统形成整体综合控制，使发动机各控制模块在工作过程中能相互配合，从而保证了发动机控制系统在各工况下均能达到理想的工作状态。而今汽车产业竞争激烈，汽车性能标准越来越高，在微处理器发展更加迅猛的现状下微机控制电子点火系统已经占据了不可取代的地位。
目前国内外对点火能量的控制的研究还很少，主要集中在点火提前角、通电时间和爆燃三个方面对汽油发动机的点火控制进行研究。发动机在工作时火花塞击穿电极形成电弧所释放的能量即为点火能量。点火系统需要准时提供充足的能量以满足发动机在不同工作状态下的工作需要。若点火能量过低，则可能燃油燃烧不充分，致使发动机的排放不达标，动力性变差，严重的会使发动机无法正常工作；点火能量高于实际需要，又会增加点火系元器件的损耗，减少点火系统的可用年限，且多余能量并无任何效果。
相关团队为研究不同点火能量对燃烧过程及性能的影响研发了一套可变能量的高能点火系统，在一台试验用CNG(压缩天然气)发动机上进行了相关的试验研究，用来分析点火能量的变化对CNG低压直喷发动机燃烧性能的影响规律以及在各工况下采用多大的点火能量最理想。而且采用了自制的微机控制系统以灵活控制燃料喷气时刻及喷气脉宽、点火提前角、线圈充磁时间等参数。由于样机点火能量较低，不能达到该试验对点火能量的要求，且又需要比较分析发动机各性能在不同点火能量下的变化规律，为此设计采用了微机控制的能量可控的点火系统，同时采用自行研制的多通道瞬态燃烧分析系统用来收集和分析工作过程中各方面数据。
电感储能式点火系统点火线圈相关理论数值固定以后可以忽略其他因素的影响，点火能量大小主要取决于点火线圈储存能量的多寡，且点火能量与线圈储存能量为正比，即需要的最终点火能量越大就需要给点火线圈充入更多的能量。实现点火能量的改变需要改变线圈通断时间，通过改变线圈通电时间可以改变初级线圈断开电流以达到改变点火能量的效果，该试验利用发动机标定系统能够将合适的初级点火线圈的充磁时间参数发送到处理器。
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景及目的 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3本文主要研究内容 3
2 发动机点火系统 3
2.1 点火系统工作原理 3
2.1.1传统点火系 3
2.1.2电子点火系 4
2.2 点火能量的计算与控制方式 7
2.2.1 点火能量的计算 7
2.2.2 点火能量的控制方式 8
3 软件模拟分析 9
3.1 基于GT POWER软件的单缸汽油机模型 9
3.1.1 进气系统 9
3.1.2 气缸 10
3.1.3 排气系统 10
3.2 发动机仿真分析原理 13
3.2.1 基本假设 13
3.2.2 气缸内热力平衡关系式 14
3.3 仿真结果与分析 16
3.3.1 点火能量对缸内压力的影响 17
3.3.2 点火能量对放热率的影响 17
3.3.3 点火能量对累积放热率的影响 18
3.3.4 点火能量对扭矩的影响 19
3.3.5 点火能量对缸内平均温度的影响 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 课题背景及目的
点火能量是体现汽油发动机点火系统性能优劣的重要指标之一，选择合适的点火能量对提升发动机的动力性和经济性具有重要的意义。若点火 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
能量过低，则可能燃油燃烧不充分，致使发动机的动力性变差，排放值过高，甚至造成发动机无法正常工作；点火能量过高，则会增加点火系元器件的损耗以致其寿命降低，同时产生多余能量也会影响其经济性。传统点火系统常有因点火能量偏低而不能可靠点火的现象，故目前设计方向为尽量提高点火能量，使点火系统始终保持高能量，以保证发动机在各种工作状况下都能成功点火。
点火能量是影响初始火核大小的重要因素之一，点火能量的提高有利于在瞬间点燃更多可燃分子，加快火焰稳定形成火焰中心；有利于提高混合气的燃烧速率，使其燃烧更充分，从而提高发动机的效率和爆发力。本课题利用发动机模型进行仿真分析，找出点火能量对发动机的燃烧特性的影响规律。
通过该毕业设计，不仅让我对本专业理论知识有了进一步的理解和认识，而且提高了我利用所学的理论基础结合实际问题去独立分析思考来解决问题的能力，这种锻炼与经历能有效地帮助我们快速适应以后的工作学习。
1.2 课题国内外的研究发展状况
1886年，磁电机点火系统最先被应用到四冲程内燃机上并以此为汽车提供动力。到1907 年，蓄电池点火装置开始取代原先的点火系统，这种点火系统采用了点火线圈，工作时由蓄电池或发电机来提供点火所需的能量，由断电器触点的闭合及断开时间来控制点火线圈初级电流的通电时间，使次级产生高压。
节能环保作为当今发展的主流理念，汽车的经济性及排放性也越来越被顾客看重，传统点火系统结构本身固有的如低速起动性差，高速易断火的缺陷也逐渐暴露出来。为了改变这种现状，增加了一个电子放大器而保留了触点的新一代晶体管辅助点火系统于20世纪60年代初期面世，这种点火系统相比传统点火系统其触点只起到控制晶体管的接通和阻隔作用，而由新增的大功率晶体管来控制初级电流的通断，相互配合工作大幅提高了点火性能。
随着计算机技术飞速发展，1976年微处理器开始被应用于点火控制系统，随后汽车上用电脑控制的控制系统迅速发展，更是融合了包括汽油喷射、怠速等一些电子控制系统形成整体综合控制，使发动机各控制模块在工作过程中能相互配合，从而保证了发动机控制系统在各工况下均能达到理想的工作状态。而今汽车产业竞争激烈，汽车性能标准越来越高，在微处理器发展更加迅猛的现状下微机控制电子点火系统已经占据了不可取代的地位。
目前国内外对点火能量的控制的研究还很少，主要集中在点火提前角、通电时间和爆燃三个方面对汽油发动机的点火控制进行研究。发动机在工作时火花塞击穿电极形成电弧所释放的能量即为点火能量。点火系统需要准时提供充足的能量以满足发动机在不同工作状态下的工作需要。若点火能量过低，则可能燃油燃烧不充分，致使发动机的排放不达标，动力性变差，严重的会使发动机无法正常工作；点火能量高于实际需要，又会增加点火系元器件的损耗，减少点火系统的可用年限，且多余能量并无任何效果。
相关团队为研究不同点火能量对燃烧过程及性能的影响研发了一套可变能量的高能点火系统，在一台试验用CNG(压缩天然气)发动机上进行了相关的试验研究，用来分析点火能量的变化对CNG低压直喷发动机燃烧性能的影响规律以及在各工况下采用多大的点火能量最理想。而且采用了自制的微机控制系统以灵活控制燃料喷气时刻及喷气脉宽、点火提前角、线圈充磁时间等参数。由于样机点火能量较低，不能达到该试验对点火能量的要求，且又需要比较分析发动机各性能在不同点火能量下的变化规律，为此设计采用了微机控制的能量可控的点火系统，同时采用自行研制的多通道瞬态燃烧分析系统用来收集和分析工作过程中各方面数据。
电感储能式点火系统点火线圈相关理论数值固定以后可以忽略其他因素的影响，点火能量大小主要取决于点火线圈储存能量的多寡，且点火能量与线圈储存能量为正比，即需要的最终点火能量越大就需要给点火线圈充入更多的能量。实现点火能量的改变需要改变线圈通断时间，通过改变线圈通电时间可以改变初级线圈断开电流以达到改变点火能量的效果，该试验利用发动机标定系统能够将合适的初级点火线圈的充磁时间参数发送到处理器。
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