在火花塞布置方案采用方案1，原始点火提前角60°的基础上，对比分析了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。图6.51所示分别为点火提前角为40°、50°时，在上止点前20°时的温度场和NO浓度场。即随着点火提前角的提前，在上止点时剩余的未燃混合气减少。从图6.53可以看出，随着点火提前角的增大，火焰发展期和快速燃烧期的相位不断提前。从图6.54缸内压力曲线可看出，点火提前角为上止点前60°时的压力峰值最大。......
2023-06-23
点火位置对燃烧过程的影响
【摘要】：从图6.46可看出，点火位置布置方案1和2的电热塞处于燃烧室前部的单向流区，方案3的电热塞处于燃烧室前部的滚流区。图6.46不同电热塞布置方案的流场图6.47和图6.48给出了方案2和方案3燃烧过程中的温度场变化过程，方案1的温度场已经在图6.41和图6.43中给出。三种火花塞布置方案的燃烧传播已有明显的不同，随着燃烧过程的进行，火焰从燃烧室前侧向后侧迅速发展。
小型转子发动机的电热塞位于燃烧室中部，且由于转子的连续运动导致缸内流场整体上沿着转子的运动方向运动，这就导致在点火时刻附近缸内流场整体上从燃烧室后部向燃烧室的前部运动。这使得火焰容易顺着气流向燃烧室前部传播，也就是燃烧室前部的混合气容易燃烧。但是，火焰不易逆着气流方向向燃烧室后部传播，从而后部的混合气无法及时燃烧。本小节给出了3种电热塞布置方案，方案如表6.1所示。其中，所有布置方案都采用同步点火的方式，点火时刻为上止点前60°偏心轴转角。
表6.1 不同电热塞方案的电热塞坐标
图6.46所示为不同电热塞布置方案的流场，其中图中圆点1、2、3表示电热塞的位置。从图6.46可看出，点火位置布置方案1和2的电热塞处于燃烧室前部的单向流区，方案3的电热塞处于燃烧室前部的滚流区。
图6.46 不同电热塞布置方案的流场（上止点前60℃A）
图6.47和图6.48给出了方案2和方案3燃烧过程中的温度场变化过程，方案1的温度场已经在图6.41和图6.43中给出。在上止点前20°偏心轴转角时，火焰已经有效地发展。三种火花塞布置方案的燃烧传播已有明显的不同，随着燃烧过程的进行，火焰从燃烧室前侧向后侧迅速发展。可以发现在方案3中火焰向四周的传播距离明显增加，这与点火位置处于滚流区域有着很大的关系。在上止点时，方案3的火焰在燃烧室前侧已得到明显的发展和传播。所以，滚流对火焰的加速作用使得火焰更容易向燃烧室前侧发展和传播。
图6.47 不同点火位置方案缸内温度场（上止点前20°偏心轴转角）
（a）方案2；（b）方案3
图6.48 不同点火位置方案缸内温度场（上止点位置）
（a）方案2；（b）方案3
图6.49所示为不同点火位置下缸内压力的变化，相比于原方案1增加了1.5倍左右，这是由于方案3的点火位置处于燃烧室内的滚流区域，这有助于加快火焰传播速度。并且方案2、方案3的压力峰值相比于方案1（原方案）明显提前，这也说明了前两个方案的压力升高率远远大于后者。图6.50所示为不同点火位置下缸内NO质量分数的变化，相比于方案1，方案3的NO质量分数增加了30%左右。说明虽然方案3有助于提高缸内压力，但是也会产生大量的NO，这是因为NO的产生由燃烧室的温度决定，而压力的提升必然会引起温度的升高。
图6.49 不同点火位置下的缸内压力的变化
图6.50 不同点火位置下缸内NO质量分数变化
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2023-08-02
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