压缩比与点火正时对氢燃料椭圆转子发动机综合性能的影响

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (6) : 32 -41.

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摘要

为解决转子发动机狭长结构与偏心运动导致的燃烧性能差这一难题，提出了一种采用氢燃料的椭圆转子发动机，探索压缩比与点火正时对转子发动机动力学与热力学特性影响机制，提高发动机综合性能与能量转化效率。基于时序法建立椭圆转子发动机0维模型，将燃烧室系统内的热力学参数与物质组分视为均匀分布，依次建立层流火焰燃烧、漏气、传热、NO排放子模型；在此基础上，探究了压缩比(7、9、11)与点火正时(320°、330°、340°、350°)对稀燃条件下氢燃料椭圆转子发动机燃烧放热特性的影响。结果表明：提前点火会增加缸内高压持续期，增大工质泄漏；在低压缩比下，过晚的点火会使得缸内压力严重偏离等容燃烧曲线，降低发动机热功转换效率；压缩比为9的参考工况下，随着点火正时从320°升高至350°,峰值缸内压力下降了1.30 MPa,延后了13.86°;当压缩比升高至11时，发动机于较晚的340°点火可获得最高的指示功率12.67 kW与最低的指示油耗76.03 g/(kW·h),此时热效率达到0.338,较参考工况(压缩比为9、点火正时为330°)提高了1.65%。