作者：张毅
准维模型就是为了建立内燃机设计参数和运转参数与燃烧过程之间的关系，它可以用来研究流动、传热和燃烧等过程的细节以及整机性能，其计算成本低，速度快。本文以492汽油机为例，用Simulink模拟其工作过程，分析点火提前角的改变对其性能的影响。
1汽油机准维燃烧模型的建立
根据汽油机燃烧过程的特点，气流总是处于紊流状态，又由于紊流燃烧十分复杂，要精确计算十分困难。通常可以认为紊流火焰的基本结构依然是层流火焰，而紊流的脉动导致了火焰面发生曲折或者破裂。紊流对火焰的影响取决于紊流的尺度和强度。紊流火焰传播速度ST可按下列经验公式计算：
其中：(p/A为燃烧始点的曲轴转角。
最后根据燃烧室的几何结构参数就能算得已燃区以及未燃区的体积。当已燃区的体积占总体积的95%以上时，即认为燃烧结束。
2模型验证
以BJ492汽油机为例，利用Simulink软件对上述汽油机准维燃烧模型进行模拟。
BJ492汽油机的主要技术参数为：缸径×行程=0. 092 m×0.092 m，连杆比为0.273 81，压缩比为6.6，汽缸数为4，进气门喉口直径为@0. 036 m．进气阀锥角为45。，排气门喉口直径为@0. 031 5，排气阀锥角为45。。
根据上述数学模型模拟得出的混合气的温度、压力、质量随曲轴转角变化的曲线如图1所示。BJ492汽油机参考数据与模拟数据的对比如表1所示。
通过对比随曲轴转角变化的参考曲线和模拟曲线以及表1中的性能参数值，可以发现利用Simulink建立的汽油机准维模型是正确的。
3点火提前角对发动机性能的影响
点火提前角是影响点燃式发动机的重要运行参数，它直接影响发动机的燃烧过程，从而影响其输出功率和燃油消耗率等重要性能参数。
笔者利用上述汽油机模型，改变汽油机点火提前角的大小，可得到在不同的点火提前角下发动机的压力、放热率、有效燃油消耗率和有效功率的变化图，分别如图2、图3、图4所示，其中口为点火提前角。
由图2、图3、图4我们可以发现：随着点火提前角的增加，最高压力点出现越早，最高燃烧速率点也提前，且最高点的燃烧速度变大；有效燃油消耗率随着点火的提前先变小、后变大；而有效功率是随着点火的提前先变大、后变小，两者的变化趋势相反，且最小燃油消耗率和最大有效功率出现的位置点火提前角为50。。
分析出现图2和图3现象的原因，主要是因为当点火提前角变大时，发动机的燃烧时间缩短，导致了燃烧速率变大，最高压力点提前。当点火时刻在310。CA之前时，点火过早导致混合气过早燃烧，引起压缩负功的增加，使得有效功率降低，有效燃油消耗率增加。当点火时刻在310。CA之后时，随着点火提前角的增大，缩短了总的燃烧时间，使得有效燃油消耗率减低，有效功率增加。所以选择合适的点火提前角，不仅可以提高发动机的功率，还能提高它的经济性。
4结论
利用Simulink建立了汽油机准维模型，模拟计算得出的示功图与参考的示功图能较好地吻合，各性能参数的模拟值与参考值的误差也都在5%以内。由此可知利用Simulink来模拟汽油机工作过程的方法是可行的，用该模型可以反映缸内压力和温度等参数的变化规律，计算精度高，工程应用方便。分析点火提前角对发动机性能的影响，发现选择一个合适的点火提前角，不但能提高发动机的功率，还能提升发动机的经济性。
5摘要：利用Simulink建立了BJ492汽油机准维燃烧的数学模型，并进行了工作过程的模拟，将模拟结果与实验结果进行对比，结果表明两者吻合较好。在此基础上分析了点火提前角的变化对汽油机性能的影响。
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