点燃式发动机燃烧稳定性的非线性动力学分析

来源：农业工程学报杂志2016年第14期北京时间：

作者：刘帅,王忠,赵洋,瞿磊,孙波,

摘要：为了揭示点燃式发动机燃用汽油、液化石油气（liquefied petroleum gas，LPG）和压缩天然气（compressed natural gas，CNG）时，循环变动的动力学本质。采用非线性动力学的方法，围绕燃烧过程的稳定性开展了研究。分析了最大爆发压力的循环变动系数，对缸内压力的时间序列进行了3维相空间的重构，采用庞加莱截面法简化了重构的相空间轨迹，分析了平均有效压力（indicated mean effective pressure，IMEP）的循环变动规律，围绕返回映射开展了研究。结果表明，缸内压力的相空间轨迹具有一定的混沌特性，燃烧初始阶段结构相对紧密；燃用汽油时，轨迹分布密集，燃用LPG和CNG时，轨迹逐渐发散，燃烧稳定性下降；庞加莱映射降低了相空间结构的复杂性，LPG和CNG燃烧时散点发散，燃烧参数随机性增强；汽油燃烧时，平均指示压力的循环变动较小，LPG和CNG燃烧时，循环变动逐渐增大，燃烧随机性增强。发动机燃烧过程具有混沌特性，燃用LPG和CNG时稳定性下降。通过论文的研究揭示了点燃式发动机燃烧过程循环变动的产生原因，为改善发动机的燃烧稳定性提供了理论依据。

关键词：发动机, 燃烧, 相空间, 重构, 过程, 庞加莱映射, 返回映射