[發明專利]一種基于Doe的二沖程點燃式航空煤油發動機爆震抑制方法

有效

• 申請號: 202210125844.3
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114608830B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 吳昊;魏民祥;姜玉維
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M15/02;G06F30/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馬玉雯

本發明公開了一種基于Doe的二沖程點燃式航空煤油發動機爆震抑制方法,包括如下步驟：根據發動機三維模型得到一維仿真中所需的結構尺寸，通過發動機構造搭建GT?Power一維模型并進行校核，利用試驗數據獲取不爆震、輕微爆震和重度爆震下的爆震強度，得到試驗發動機輕微爆震時的閾值，將校核后的一維模型爆震指數與試驗所得的爆震強度相對應，利用一維模型對全工況下進行發動機爆震預測并通過DoE方法對控制參數進行優化，通過多次修改工況與控制參數的優化范圍，得到最優的噴油?點火控制參數，實現了DoE方法對發動機功率進行了優化，降低了通過試驗方法反復尋找發動機最佳工況點所造成時間上的損失，提高了發動機臺架標定的效率。

技術領域

本發明屬于內燃機測試技術領域，特別涉及一種基于Doe的二沖程點燃式航空煤油發動機爆震抑制方法。

背景技術

二沖程航空活塞發動機由于其制造和維護成本低、功重比高等特點，在航空動力領域上有著廣泛的應用。二沖程發動機點火方式分為壓燃式和點燃式，典型的二沖程點燃式發動機主要以蒸發性好、易點燃的汽油作為燃料。由于汽油的閃點低(-45℃～-25℃)、易蒸發的特點，使其在某些特殊的場合下儲存和運輸時，易發生起火或爆炸等事故。相比之下，航空重油燃料(輕柴油、航空煤油)由于其閃點高、不易蒸發的特點，這使得航空重油在運輸和儲存的過程中比汽油更穩定安全，能夠被廣泛運用于軍用產品中。我國軍隊常用航空重油燃料中，國產3號航空煤油(RP-3)是軍用動力裝置的主要燃料，與汽油有著相似的低熱值。鑒于航空煤油燃料辛烷值低，自燃溫度要低于汽油，在點燃式二沖程發動機中，燃用航空煤油時的爆震傾向遠高于汽油，因此開展對點燃式航空煤油發動機的爆震抑制研究具有重要意義。

根據相關研究表明，當煤油機處于輕微爆震下，能夠發揮出較大的發動機功率。煤油機處于中轉速大負荷下，推遲點火提前角對二沖程點燃式煤油機爆震有著一定的抑制作用，但由于煤油混合氣火焰傳播慢，燃燒持續時間長，所以過于推遲點火提前角不僅會導致發動機功率損失，還會導致發動機排氣溫度過高可能引起發動機故障。加濃混合氣雖然使發動機燃油經濟性變差，但能夠在保持發動機功率輸出水平的基礎上對爆震起著一定的抑制作用，此外加濃混合氣可以有效降低排氣溫度。可以看出，基于單參數控制點火提前角或噴油量的爆震抑制策略有一定的局限性，而考慮綜合調整點火提前角與噴油量在發動機輸出功率、排氣溫度上具有一定的互補性，故本文通過使用Doe的方法來得到發動機不同工況下的噴油-點火參數，使在有效抑制發動機爆震傾向的同時盡可能提高發動機性能。

發明內容

為了解決現有工程技術中的問題，本發明提供一種基于Doe的二沖程點燃式航空煤油發動機爆震抑制方法，該方法利用一維模型對全工況下進行發動機爆震預測并通過DoE方法對控制參數進行優化，通過多次修改工況與控制參數的優化范圍，得到最優的噴油-點火控制參數，實現了DoE方法對發動機功率進行了優化，降低了通過試驗方法反復尋找發動機最佳工況點所造成時間上的損失，提高了發動機臺架標定的效率。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于Doe的二沖程點燃式航空煤油發動機爆震抑制方法，包括以下步驟：

步驟1、根據所選的發動機設計圖紙，得到發動機的基本尺寸；

步驟2、根據發動機構造，搭建GT-Power模型，通過試驗結果校核發動機的準確性，并對爆震模型進行校核；

步驟3、根據臺架試驗得到所需優化工況下不爆震、輕微爆震和重度爆震時的缸壓數據各200組；

步驟4、根據發動機爆震特征頻率5kHz～25kHz，對步驟3中得到的不同爆震工況下的缸壓數據進行帶通濾波，得到濾波后缸壓的最大震蕩幅值MAPO；

步驟5、將步驟4中得到不同爆震工況下連續200個工作循環的MAPO的平均值作為爆震強度KI來反映發動機不同爆震工況下的爆震強度；