对置活塞二冲程发动机耗气特性研究

第３７卷第６期　２０１６年１２月　内　燃机工程　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．６　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０１　６　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１０００－－０９２５（２０１６）０６—０２１６—０６　３７０１９７　对置活塞二冲程发动机耗气特性研究　董雪飞，赵长禄，张付军，赵振峰　（北京理工大学车辆动力系统技术重点学科试验室，北京１０００８１）　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｇａｓ　Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ａｎ　Ｏｐｐｏｓｅｄ－Ｐｉｓｔｏｎ　１１Ｉ）’，Ｏ－Ｓｔｒｏｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅ　ＤＯＮＧ　Ｘｕｅ—ｆｅｉ，ＺＨＡＯ　Ｃｈａｎｇ－ｌｕ，ＺＨＡＮＧ　Ｆｕ－ｊ　ａｎ，ＺＨＡＯ　Ｚｈｅｎ—ｆｅｎｇ　（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｂｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅＯｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｔａｒｇｅｔ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｏｐｐｏｓｅｄ—ｐｉｓｔｏｎ　ｔｗｏ—ｓｔｒｏｋｅ　ｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅ　ｇａｓ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ａｎ　ｏｐｐｏｓｅｄ—ｐｉｓｔｏｎ　ｔＷＯ—ｓｔｒｏｋｅ　ｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ　ｐｏｒｔ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｉｎｌｅｔ　ａｎｄ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｉｎｔａｋｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｘｈａｕｓｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ａｄｉａｂａｔｉｃ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｏｎ　ｇａｓ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ　Ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄＴｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｒｅｖｅａｌｓ　ｔｈａｔ：（１）ｔｈｅ　ｇａｓ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　．ｄｅｐｅｎｄｓ　ｏｎｌｙ　ｏｎ　ｉｎｔａｋｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｘｈａｕｓｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ａｄｉａｂａｔｉｃ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄ　ｈａｓ　ｎｏｔｈｉｎｇ　ｔＯ　ｄｏ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ　ｓｐｅｅｄ；（２）ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｓ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ　ｅｑｕａｌ　ｔｏ　０．２７２；（３）ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ　ａｎｇｌｅ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｏｒｔ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｏｒｔ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｔｏ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｖａｌｕｅ（４５００～４６６８ｍｍ　），ａｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｅｆｆｉＣｉｅｎｔ　Ｗ川ｒｅｍａｉｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ．　摘要：针对对置活塞二冲程发动机对扫气效率优化和功率目标匹配的需求，基于试验和　理论分析研究了发动机的耗气特性。采用试验数据和数学模型联合得到发动机的等效流量系　数，分析了不同进排气参数、气口开启面积等对发动机耗气量的影响规律。研究结果表明：耗　气量只由扫气压力、排气压力和绝热效率三个因素决定，与发动机转速无关；该发动机的等效　流量系数近似等于０．２７２；不同曲轴转角所对应的流量系数与气口开启面积有关，当气口开启　面积增加到一定值（４　５００～４　６６８　ｍｍ　），并继续增加时流量系数保持不变。　关键词：内燃机；对置活塞；二冲程；进气压力；排气背压；耗气特性；　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＩＣ　ｅｎｇｉｎｅ；ｏｐｐｏｓｅｄ—ｐｉｓｔｏｎ；ｔｗｏ—ｓｔｒｏｋｅ；ｉｎｌｅｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｅｘｈａｕｓｔ　ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ：ｇａｓ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ＤＯＩ：１０．１３９４９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｒｊｇｃ．２０１６．０６．０３６　中图分类号：ＴＫ４２１　．８　文献标识码：Ａ　０概述　力的空气扫除的。在没有增压低负荷低转速工况下，　对置活塞二冲程发动机的扫气过程是不存在的，发动　区别于四冲程发动机，ＯＰ２Ｓ发动机气缸中的废　机很难起动甚至不能起动Ｄ－ｅ３。而增压器的匹配主要　有三种方法：试验法、发动机耗气特性法和计算法嘲。　气不是被活塞推出气缸的而是由预先压缩到一定压　收稿日期：２０１４－１２—０１　基金项目：国家部委级基础研究项目（Ｂ２２２０ｌ１００ＯＳ）　作者简介：董霄飞（１９８５一），男，博士生，主要研究方向为增压匹配，Ｅ・ｍａｉｌ：０４０２１４１０ｄｙｆ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃａ　赵振峰（联系人），男，剐教授，博士，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｚｈｆ（￣ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｌｌ。　２０１６年第６期　内燃机工程　其中试验法需要进行不同的增压器试验，或者需要有　大量的试验数据储备；计算法在计算过程中存在数据　精确度低的问题，匹配效果较差；耗气特性法可以直　观看出压气机是否能满足发动机性能要求。　本文针对对置活塞二冲程发动机所固有的结构　特点和扫气特性［４　］，采用试验和理论相结合的方法　对其耗气特性进行试验研究，从而为匹配合适的增　压器提供依据。　１　ＯＰ２Ｓ发动机结构及技术参数　ＯＰ２Ｓ发动机通过曲轴的错拐结构，实现了活塞　控制气口一气口直流扫气方式的不对称扫气，采用排　气口提前开启、进气口滞后关闭实现充足的自由排　气和后充气方式，达到优化充气效率的效果。ＯＰ２Ｓ　发动机原理结构示意图如图１所示。并采用可调机　械增压系统。ＯＰ２Ｓ发动机主要技术参数：最大输出　功率１６０　ｋＷ（２　５００　ｒ／ｒａｉｎ），最大转矩６８０　Ｎ・ｍ　（１　６００　ｒ／ｒａｉｎ），缸径１００　ｍｍ，进气（排气）活塞行程　１１０　ＩＴｌｍ，有效排量３．４　Ｌ和有效压缩比１５．８。　图１　ＯＰ２Ｓ发动机增压发动机工作原理图　‘　２　ＯＰ２Ｓ耗气特性研究　２．１等效流通面积分析　就二冲程发动机计算通过的空气流量而言，可　用“等效流通面积”来代替。气Ｉ＝１开启关闭的快慢，　除了引起气流脉冲对总压有所影响以外，对通过气　缸的容积流量是无关紧要的，即通过二冲程发动机　气缸的空气流量只与进气状态（增压状态）及背压有　关，而与发动机转速无关。　针对气口一气口的直流扫气式二冲程发动机，只　有当进气口与排气口同时打开时，即扫气过程阶段　时，用等效流通面积Ｆ。　来代替进气口流通面积Ｆ　和　排气口流通面积Ｆ　，如图２所示　一　进气　室　墓　排气　活塞　’三　＿＿＿－　－　暑　枣．　活塞　Ｉ　Ｉ～　、———－ｖ—－　：：卫　————　－———－，　卫竺：　卸　卸　（ｃＪ　图２　ＯＰ２Ｓ发动机进气口开启面积　为了简化计算，本文进行下列假设嘲：（１）流体　是不可压缩的；（２）流体通过进气门流通面积处产　生的动能全部消失（指流体进入排气门流通面积的　初速等于零）；（３）各流通面积的流量系数全部相　同。由此得出下列公式：　Ｇ≈Ｆ　￣／　。一Ｐ　一Ｆ　￣／户　一Ｐ　：　Ｆ　￣／　一Ｐ　＝Ｃ　（１）　Ｆ　居　一　Ｆ　的瞬时值必须根据Ｆ。和Ｆａ随曲轴转角的变　化关系算出后将　曲线按曲轴转角进行积分，就得　到等效流通面积一角度值的积分。　ＯＰ２Ｓ发动机的气口结构参数已确定，缸内扫气　过程的气口开启曲轴转角范围为１２１。～２５１。与排气　口开启的曲轴转角范围１０１。～２４７。，对气Ｅｌ的开启　面积进行积分得到角度截面ｌ‘ｆｓＪ口ｌ　ｄ０。随着曲轴转　角的变化气口开启面积如图３所示。，　２．２耗气量　理论分析　发动机的耗气特性也称发动机的流通特性，表　示单位时间内通过发动机的空气质量流量与发动机　转速和增压压力之间的关系。假设气口的流通截面　积为Ｆ。　，等效流量系数为／１　，扫气Ｉ＝Ｉ压力为Ｐ。，排气　背压为Ｐ　，流量参数为　，并且气１：３为定熵流动，则　在出时间内通过气门的扫气流量ｄＧｓ［　为：　厂——　～　ｄＧ　一　Ｆ。　，、／２ｇ　ｄｔ　（３）　・　２１８　・　内燃曲轴转角　）　图３　ＯＰ２Ｓ发动机扫气口和排气口时间截面积　超临界流动只发生在排气过程的初期，在扫气　过程及排气过程的后期都为亚临界流动。　亚临界流动：　（象）＞（南）而　㈩　一　（５）　超临界流动：　（　）≤（南）丽　㈦　一（南）日　㈩　若用０表示曲轴转角，则ｄＯ一３６０ｎｄｔ／６０，为了　在气口开启的期间内能流过必要数量的气体，则由　式（３）必须满足式（８）。　ｊ３　’　ｄＧ＂ｔＵ２　ｒ（１）ｓａ７ｐ　／示ｖ　ｓ　一　一　６ｎＪ　（８）　一。一即对于给定的排气量、缸内状态及气口前后的压力　比而言，　了换气必须要有一定的ｊ’－厂　ｄ￡值，称为时　间截面积，由式（３）可写成式（９）形式。　Ｇ　一　√２ｇ　ｄ　（９）　若给气比为　。，大气状态下气体的比容为　，Ｄ　为缸径，　为冲程，则有：　Ｇ　一ｚ。　５　（１ｏ）　由式（９）和式（１０）联合得出给气比ｚ。，如式（１１）　所示。　［Ｊ　ｒ　［０２ｄ　瓜　。　机工程　２０１６年第６期　式中，　为绝热效率；Ｐ　为扫气压力；Ｐ　为排气背　压；Ｐ。为大气环境压力；Ｖ　为排量。　１　ｓ内通过发动机的扫气量为：　。Ｇ　一—ｌｏＺ　Ｖ—ｈ；ｒ／　（１２）　因此，由式（１１）和式（１２）得出直流扫气二冲程发动　机的耗气量公式，如式（１３）所示。　Ｇ　＝：：　（１３）　式中，Ｚ为气缸数，该发动机为两缸；　为等效流量　系数，只能通过试验和公式计算联合获得【　；ｇ一　９．８　ｍ／ｓ　；矗一１．４；Ｒ一２８．７（ｋｇｆ・１ＴＩ）／（ｋｇ・ｋ）；　ｌ　Ｆ　ｄＯ＝０．６３８　２　ｍ　。因此，直流扫气二冲程发动　Ｊ　ｏ１　机的耗气量公式可以简化为式（１４）。　Ｇ　一　√　（１４）　式中，　为常数。直流扫气二冲程发动机的扫气量由　扫气压力Ｐ　、排气压力Ｐ　和绝热效率　，三个因素决　定，与发动机转速无关。　３　结果分析　３．１　试验装置　试验中所研究的ＯＰ２Ｓ原理样机由北京理　ｆ大　学研制开发，如图４所示。通过调节电机转速和排　气背压阀开度来调节进排气压力和进气流量。瞬态　进气压力传感器采用瑞士ｋｉｓｔｌｅｒ公司的６０５５　Ａ压　力传感器，进气流量的测量采用Ｔｏｃｅｉｌ的热式流量　传感器，缸内压力传感器采用瑞士ｋｉｓｔｌｅｒ公司的　６０５６　Ａ缸压传感器。　图４（）Ｐ２Ｓ原理样机　２０１６年第６期　内燃机工程　控制系统在快速原型工具Ｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅ的平台下，　综合考虑了ＯＰ２Ｓ的各个运行工况，利用Ｍａｔｌａｂ／　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件编程设计，实现了喷油正时、喷油量、轨压　及发动机转速等参数的精确控制［７］。通过Ｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅ　平台可采集的数据有：发动机循环喷油量、发动机瞬时　当曲轴转角为１２１。和２４７。时，相对应的进气口还　未开启而排气口刚好关闭，但是流量系数却不为０，其　主要原因是：当进气活塞第一道气环越过进气口时，　扫气过程已经开始；当排气活塞的第一道气环越过排　气口时，排气口才完全被关闭，扫气过程结束。　为了在不同的发动机转速下，精确地获得ＯＰ２Ｓ　转速、稳态进排气压力和进排气温度等参数。　３．２等效流量系数　试验研究　发动机运行工况下的等效流量系数的取值范围，本　文通过调节压气机转速和调节排气阀的开度来得到　不同的进排气压力值，最后通过发动机实时测得的　从式（１３）可以看出，等效流量系数变化对耗气　量的计算结果有较大的影响。流量系数主要与气口　开启面积有关，由于气口开启面积是随曲轴转角而　变化的（图３），所以流量系数也是曲轴转角的函数。　因此，本文对不同的曲轴转角相对应的流量系数进　行了试验研究，从进气口开启到排气口关闭每隔１０。　的曲轴转角为一组，每组分别测量五个试验点，其中　排气压力为大气环境，通过调节压气机转速使的进　排气口压力差分别达到Ｏ．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、　０。０２５　ＭＰａ。试验结果如图５所示。　＼　曲轴转角，（。）　图５　流量系数与曲轴转角的关系　从图５可以看出：气Ｉ：１的流量系数随着发动机　气Ｅｌ开启面积的变化而变化，当进气活塞从上止点　往下止点运动时，进气Ｉ＝１被逐渐打开，扫气阶段开　始，但由于气口开启面积较小，在同等进排气压力差　的情况下，进入气缸的流量较小，此时的流量系数较　小。随着进气口开启面积的不断增大，流量系数也　不断提高。当进气口开启达到或大于８２％（对应开　启面积为４　６６８　ｍｍ。）时（此时的曲轴转角为１６ｌ。，进　气流量由进气口的开启面积决定），在相同的进排气　压差下，进入气缸的流量基本保持不变，等效流量系　数保持在０．７５～Ｏ．７７之间，这个趋势一直保持直到　排气口关闭约３０　（对应开启面积为４　５００　ｍｍ　，此　时的曲轴转角为２１１。，进气流量由排气口的开启面　积决定）为止。随着排气活塞继续运动，在相同的压　差下，进入气缸的流量不断减少。当排气活塞的第　一道气环越过排气口时，扫气阶段结束。　试验数据（表１）与计算公式（１３）联合计算获得等效　流量系数，如图６所示。发动机试验数据的采集都　是在稳定工况下完成的。　表１不同进排气状态参数下扫气试验数据　ｎ／（ｒ・ｍｉｎ一　）　Ｇ。／（ｋｇ・ｈ～　）　Ｔ。／Ｋ　户。／ＭＰａ　户　／ＭＰａ　Ｐｏ／ＭＰａ　９００　３７９　３０４．７　０．１０５　０．１２２　０．１０３　９００　３９６　３０７．４　０．１０５　０．１２３　０．１０３　１　０００　３２５　３０３．０　０．１０６　０．１２　０．１０３　１　ＺＯＯ　５２１　３ｌ３．７　０．１０６　０．１Ｚ９　０．１０３　１　２００　３９０　３０７．０　０．１０５　０．１Ｚ２　０．１０３　１　３００　３５０　３１８．０　０．１０９　０．１２６　０．１０３　１　４００　５３１　３１４．０　０．１０７　０．Ｉ２９　０．１０３　１　４００　３９９　３１Ｏ．０　０．１０６　０．１２１　０．１０３　１　４００　４００　３１９．０　０．１０８　０．１２５　０．１０３　１　５００　４３５　３１９．０　０．１０８　０．１２５　０．１０３　１　６００　２９５　３２１．Ｏ　０，１２１　０．１３１　０．１０３　１　６００　３００　３２１．０　０．１２１　０．１３１　０．１０３　１　６００　３８５　３ｌ６．０　Ｏ．１０７　０．１２２　０．１０３　１　６００　４４４　３２０．０　０．１０７　０．１２７　０．１０３　１　７００　５２０　３２２．０　Ｏ．１１Ｏ　０．１３４　０．１０３　１　８００　５２３　３２３．０　０．１１０　０．１３４　０．１０３　１　８００　３８４　３１５　０．１０８　０．１２５　０．１０３　１　８００　２９０　３２１　０．１２２　Ｏ．１３１　０．１０３　１　８００　３０８　３２１　０．１２１　Ｏ．１３１　０．１０３　１　９００　３０Ｏ　３２２　Ｏ．１２１　０．１３１　０．１０３　１　９００　３９Ｏ　３２１　Ｏ．１０８　０．１２６　０．１０３　２　０００　２９０　３２２　０．１２２　Ｏ．１３１　０．１０３　转速／（ｒ・ａｒｉｎ　）　图６等效流量系数计算结果　内燃机工程　２０１６年第６期　从图６可以看出，随着发动机转速的变化，等效　２．９２　流量系数的范围保持在０．２４４～０．２９９之间，考虑到　每组试验的采集误差和计算精度的误差，将３３组数　据求平均值得到等效流量系数为０．２７２。　通过以上对流量系数研究，本文提出了通过采　２．５０　用静态等效流量系数　：对动态等效流量系数　进　行估算，如式（１５）所示。　丑２　００　∑　≈Ｋ∑　：　通过计算，Ｋ近似等于０．３７。　３．３　进排气压比对耗气特性的影响研究　（１５）　１．５Ｏ　１．００　如图７所示，当排气压力一定，进气压比与发动　机耗气量形成一条抛物线。随着压比的升高，曲线　的斜率不断升高，导致体积流量的升高率不断下降，　因此当体积流量达到一定值后进气压比对提高体积　流量的贡献减弱；而随着排气压力的提高这种趋势　图８　ＯＰ２Ｓ发动机与离心式压气机联合运行曲线　３．４绝热效率对耗气特性的影响　除了进排气压力比对耗气特性有较大影响外，　压气机的绝热压缩效率对耗气量有较大的影响。图　９为排气背压为０．１２　ＭＰａ时，随着进气压比的增加　绝热效率与发动机耗气曲线的关系。当绝热效率逐　渐升高时，进入发动机的流量不断增加，而且随着进　会相对推迟，因此排气背压高的曲线将会与每一条　压力较低的曲线相交。　将排气背压等于０．１０　ＭＰａ的耗气曲线作为参　考，从图７中的放大部分可以看出，排气背压越高，　相交点的压比和体积流量越大。当对体积流量的需　求小于相交点的体积流量时，获得相同的体积流量，　气压比的不断提高，绝热效率对体积流量的影响越　明显。因此，当发动机与增压器进行匹配时，特别是　高压比，尽可能地把设计点放在增压器的高效区。　排气背压越高，进气压比相应也就越高，扫气泵消耗　的功率也越高，这种趋势随着流量的减小会越明显。　相反，如果需求大于相交点的体积流量时，排气背压　越高，所需要的进气压比反而越小，这种趋势随着流　量的增加也会越明显。图８显示了为ＯＰ２Ｓ发动机　匹配的离心式压气机联合运行情况。从图８可以看　出，小于相交点的流量完全可以满足ＯＰ２Ｓ发动机　的需求。综上可知，如果为了提高发动机的扫气效　率，排气压力可以选择０．１　ＭＰａ～０．２　ＭＰａ之间的　范围；如果为了增加发动机功率，应选择能够满足捕　获空燃比需求的最小排气背压。　体积流量／（ｍ３．ｓ‘。）　图９绝热效率对耗气特性的影响　３．５增压匹配结果分析　由于ＯＰ２Ｓ发动机的增压过程，是在满足一定　给气比的条件下，通过提高排气背压来提高封存在　缸内新鲜充量，进而实现发动机功率的提高　］。从　图８０Ｐ２Ｓ发动机在不同排气背压下与Ｃ３８—６４离心　式增压器的联合运行曲线的匹配结果可知：当排气　背压为０．１０　ＭＰａ、压比偏小时，容易发生阻塞；当排　气背压不断提高，耗气曲线通过压气机的高效区，但　是当压比偏小时容易发生喘振；与该增压器匹配，　体积流量，（　・ｓｆ　）　图７排气背压对耗气特性的影响　ＯＰ２Ｓ发动机在功率的提升上有较大空间，同时高的　排气背压会带来较高的泵气损失和较高的比油耗。　２０１６年第６期　内燃机工程　・２２１　・　因此，如果为了提高发动机的扫气效率，排气压力可　以选择０．１０　ＭＰａ～Ｏ．１２　ＭＰａ之间的范围；如果为　ａｎｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ａ　ｍｅｄｉｕｍ－ｄｕｔｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．［Ｃ］／／ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ．Ｄｅｔｒｏｉｔ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ，２０１１，２０１１—０１～２２２１．　了增加发动机功率，应选择能够满足捕获空燃比需　求的最小排气背压。　４结论　［３］朱大鑫．涡轮增压与涡轮增压器［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　１９９２：１７卜１７３．　［４］赵振峰，郭顺宏，张付军，等．对置活塞折叠曲柄内燃机刚体动　力学特性分析口］．内燃机工程，２０１５，３６（６）：９１—９７．　ＺＨＡ０　Ｚ　Ｆ，ＧＵＯ　Ｓ　Ｈ，ＺＨＡＮＧ　Ｆ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｒｉｇｉｄ—ｂｏｄｙ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａ　ｆｏｌｄｅｄ－ｃｒａｎｋｔｒａｉｎ　ｏｐｐｏｓｅｄ—　（１）ＯＰ２Ｓ发动机的耗气量只与进气压力、排气压　力和压气机的绝热效率三个因素有关，与转速无关。　（２）不同曲轴转角所对应的流量系数主要与气　口开启面积有关，它随着气口开启面积的增加而增　ｐｉｓｔｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３６（６）：９１—９７．　［５］章振宇，赵振峰，张付军，等．对置二冲程柴油机扫气口参数对　扫气过程的影响［Ｊ］．内燃机工程，２０１４，３５（５）：１１９－１２４．　ＺＨＡＮＧ　Ｚ　Ｙ，ＺＨＡ０　Ｚ　Ｆ，ＺＨＡＮＧ　Ｆ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ　ｐｏｒｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓａｃｖｅｎｇｉｎｇ　加；但当气口开启面积增加到一定值（４　５００　ＩＴｌｍ　～　４　６６８　ｍｍ　）后，流量系数不会再继续升高。　（３）通过试验和理论相结合的方法，得到ＯＰ２Ｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２０１４，３５（５）：１１９－１２４．　发动机运行工况下的动态等效流量系数，其值近似　等于０．２７２。　［６］长尾不二夫著．内燃机原理与柴油机设计［Ｍ］．北京：机械工业　出版社，１９８１：１０９－Ｉ４７．　（４）排气背压对发动机耗气量有较大的影响，　［７］谢钊毅，赵振峰，张付军，等．对置活塞式双动力输出柴油机燃　烧特性试验研究［Ｊ］．内燃机工程，２０１６，３７（５）：９８—１０３．　ＸＩＥ　Ｚ　Ｙ，ＺＨＡ０　Ｚ　Ｆ，ＺＨＡＮＧ　Ｆ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｐｏｓｅｄ　ｐｉｓｔｏｎ　排气背压高的耗气量曲线与压力低的曲线相交。为　了获得相同的流量，当小于相交点时，排气背压越　小，所需进气压比越小；当大于相交点时，排气背压　越小，所需进气压比越高。　参考文献：　ｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　［１３　ＭＡＴＴＨＥＷ　Ｇ　Ｍ，ＲＯＢＥＲＴ　Ｆ．Ｅｘｐｅｒｉｔｈｅ　ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａ　ｔｗｏ－ｓｔｒｏｋｅ　ｏｐｐｏｓｅｄ－ｐｉｓｔｏｎ　ｈｙｂｒｉｄ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３７（５）：９８—１０３．　ｒ８］董雪飞，赵长禄，赵振峰，等．进排气压力对增压对置括塞二冲　程发动机的影响研究口］．内燃机工程，２０１６，３７（４）：２８—３２．　ＤＯＮＧ　Ｘ　Ｆ，ＺＨＡＯ　Ｃ　Ｌ，ＺＨＡＯ　Ｚ　Ｆ．Ｓｔｕｄｙ　Ｏｉｌ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｉｎｌｅｔ　ｏｒ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｏ　ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ　ｏｆ　ｏｐｐｏｓｅｄ—－ｐｉｓｔｏｎ　ｔｗｏ－－　ｄｉｅｓｅｌ　ｔａｎｋ　ｅｎｇｉｎｅ［Ｃ］／／ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ．Ｔａｍｐａ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ，　２００４。２００４—０１—１５９１．　ｓｔｒｏｋｅ　ｅｎｇｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３７（４）：２８—３２．　［２１　ＧＥＲＨＡＲＤ　Ｒ，ＲＡＮＤＹ　Ｅ　Ｈ，ＭＩＣＨＡＥＬ　Ｈ　Ｗ．ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ａｃｈａｔｅｓ　ｐｏｗｅｒ　ｏｐｐｏｓｅｄ－ｐｉｓｔｏｎ　ｔｗｏ－ｓｔｒｏｋｅ　ｅｎｇｉｎｅ：ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　（编辑：姜文玲）