[发明专利]考虑排气损失的动态决定最佳点火角度的一种方法

说明书

技术领域

本发明涉及考虑排气损失的动态决定最佳点火角度的一种方法。

背景技术

混合气在燃烧时产生大量的热，同时压力也大幅度上升。但气体在一个工作循环中对活塞所做的功（指示功）并没有能全部地由发动机的曲轴输出变为有用功。这是因为发动机在进、排气、燃烧时间、运动机件的摩擦（主要是活塞环与汽缸壁的摩擦）、润滑油黏度等方面都要消耗一部分功。发动机燃烧的热能没有全部转化为有用功，只有少部分热量参与推动活塞、带动曲轴旋转，其中一部分以排气方式排到大气中去了，这一部分能量损失叫做排气损失，排气损失约占总能量的40％左右。一般把进排气损失，称为泵气损失。通常情况下，当活塞到达下止点之前，排气门必须提前打开，如果排气门不提前开启，缸内废气压力仍能推动活塞下行。由于排气门提前打开，使发动机损失了一部分能量，这部分损失和泵气损失加在一起叫做换气损失。

下一个能量损失是冷却损失。燃料燃烧之后，一部分热量传递给了机油。金属零件温度过高将产生一系列问题，机油温度过高将降低机油的润滑能力。为此必须对上述部分进行冷却，这就需要布置冷却风扇、散热器和机油冷却器，利用上述冷却装置冷却发动机，并最终把热能散发到大气中去。一般情况下，冷却损失约占总能量的20％左右。

由于各种原因，发动机燃烧得不够充分，难免会产生未燃的碳氢化合物（CH），从而使汽油的热量不能完全释放出来。一般常使用燃烧效率来评价燃烧的好坏。这当中，燃烧室形状、化油器性能、点火系性能、进气效率等因素都直接影响发动机的燃烧效率。

发明内容

本专利通过对实际发动机的试验研究，在最佳点火时刻的条件明确的情况下，每个周期内的做功与点火时刻呈现二次方程的关系，同时，由于保证燃烧过程中不出现爆震的情况，扭矩最大的最佳点火角度与热发生率以及上止点位置相关。如上关系为本专利核心，即考虑排气损失的动态决定最佳点火角度的一种方法。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：

发动机工作时进、排气道均带来较大的压力损失，如额定工况时压力损失分别达到2000Pa和3200Pa左右，随着工况的增大，进、排气通道的压损增加大于线性趋势，近似于二次趋势，这是由于工况增加带来更大的通道流量和更快的气体流速，造成气流湍流程度及阻力损失增大；同工况下排气道压力损失大于进气道压力损失，在额定工况时排气道压力损失比进气道压力损失大l200Pa左右，其原因主要有两条，一是排气流道中的废气高温高速，极易形成剧烈的湍流，二是废气成分与空气存在物性差异，且温度远高于进气，相比之下黏性更大。 

当活塞向上运动到接近上止点位置时，上止点顶柱将排气阀往下压，迫使排气阀被压紧关闭，同时活塞顶柱将进气道止气球阀往上顶，使得弹簧被压缩，进气阀被打开，高压气体进入气缸内，推动活塞往下移动，随着活塞向下移动，弹簧将产生向下的回复力，迫使进气道止气球阀向下运动，从而关闭进气道。当活塞向下运动到接近下止点位置时，下止点顶柱将排气阀往上顶。迫使排气阀被顶松打开，气动发动机开始排气，当活塞向上运动到上止点顶柱将排气阀关闭，气动发动机完成了排气过程，并开始执行下一个循环，这一个循环中，活塞的上下运动通过曲柄与连杆转化为曲轴的旋转运动，从而实现了气体的压力能向机械能的转化。

一类排气损失的实质即为部分进气可用能被排出气缸外。影响排气损失大小的因素为最大工作容积。因此合理控制排气时气缸的最大工作容积移。使移。这对改善排气损失有较大的意义。活塞排气式气动发动机一旦设计定型，曲轴处于恒转速状态，进气压力和进气体积均处于定值，不可能去改变最大工作容积。要消除此类排气损失，可采取回收排出气体的方法，或者采用两级气动发动机联合工作方式。

另一类排气损失的实质即为部分进气可用能被用于抵消反向扭矩作用。影响排气损失大小的因素为最大工作容积。因此合理控制排气时气缸的最大工作容积对改善排气损失有较大的意义。活塞排气式气动发动机一旦设计定型，曲轴处于恒转速状态，进气压力和进气体积均处于定值，也不可能去改变最大工作容积。要消除此类排气损失，可采取修改活塞排气阀结构方式的方法，当气缸内压力P等于外界环境压力时，活塞排气阀自动打开，从而达到消除反向扭矩的目的。