壓縮線法確定壓縮上止點(diǎn)的研究

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1、2005年5月農(nóng)機(jī)化研究第3期壓縮線法確定壓縮上止點(diǎn)的研究劉浩龍，湯東，陸玲亞，王曉勇，羅福強(qiáng)（江蘇大學(xué)汽車(chē)與交通工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）摘要：示功圖是發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能的體現(xiàn)，由測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和燃燒分析，對(duì)于評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及再設(shè)計(jì)和維修發(fā)動(dòng)機(jī)都有十分重要的意義。在示功圖測(cè)量分析中，精確標(biāo)定上止點(diǎn)相位是必不可少的重要環(huán)節(jié)。為此，對(duì)上止點(diǎn)相位的確定進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了壓縮線法確定上止點(diǎn)的計(jì)算機(jī)算法，測(cè)量分析了觸發(fā)電壓及倒拖轉(zhuǎn)速對(duì)壓縮上止點(diǎn)的影響。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)速較低時(shí)，壓縮上止點(diǎn)位置變化比較大；轉(zhuǎn)速大于1200r/min時(shí),壓縮上止點(diǎn)位置趨于穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：能源動(dòng)

2、力工程；內(nèi)燃機(jī)；理論研究；燃燒；上止點(diǎn)中圖分類(lèi)號(hào)：TK402文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003─188X(2005)03─0109─032.1靜態(tài)測(cè)定法1前言這種方法是以發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上的止點(diǎn)標(biāo)記為基礎(chǔ)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)測(cè)示功圖對(duì)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程的的，用盤(pán)車(chē)使活塞到達(dá)氣缸最上部再下行，采用千研究、提高內(nèi)燃機(jī)的性能、降低排放污染物以及設(shè)分表等行程中點(diǎn)法仔細(xì)找出活塞的最高點(diǎn)，即為上[1~4]計(jì)計(jì)算有著直接的影響。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)展了止點(diǎn)。如停機(jī)劃線法、磁電法、接觸法、光點(diǎn)法及許多內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀對(duì)內(nèi)燃機(jī)示功圖等進(jìn)行測(cè)試閃電停像法等。分析，如日本小野測(cè)試公司研制的CB366、CB466、2.2動(dòng)態(tài)測(cè)

3、定法CB566,奧地利AVL公司研制的AVL636、AVL646、動(dòng)態(tài)測(cè)定多采用電容式位移傳感器，利用電容[5]AVL657和AVL670等系列產(chǎn)品。變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)止點(diǎn)測(cè)量。圖1是利用電容變化進(jìn)行在內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀中，內(nèi)燃機(jī)的上止點(diǎn)相位動(dòng)態(tài)測(cè)定法的原理圖。傳感器電極和殼體之間有絕對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大。在數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)中，確緣套，電容傳感器裝在缸蓋上，當(dāng)活塞頂運(yùn)動(dòng)到上定上止點(diǎn)就是確定曲軸同步信號(hào)和真正上止點(diǎn)間的止點(diǎn)時(shí)，傳感器上的定極板與活塞(電容動(dòng)極板)之關(guān)系。曲軸同步信號(hào)和真正上止點(diǎn)的相位確定后，間的電容最大，利用電容測(cè)量裝置即可得活塞上止采集到的氣缸壓力和曲軸轉(zhuǎn)角間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以

4、點(diǎn)信號(hào)。確定下來(lái)。本文介紹了采用壓縮線法求上止點(diǎn)的方1234法及過(guò)程，設(shè)計(jì)了其計(jì)算機(jī)算法，并加以應(yīng)用。2確定上止點(diǎn)的方法所測(cè)示功圖的上止點(diǎn)的相位，對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析影響很大。據(jù)資料介紹，若上止點(diǎn)位置偏差1°曲軸轉(zhuǎn)角，就可能使平均指示壓力產(chǎn)生約5.5%的誤[3]差和平均扭矩約5%的誤差。由于活塞上止點(diǎn)的位置對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)不是固定不變的，因此內(nèi)燃機(jī)靜5態(tài)時(shí)的幾何上止點(diǎn)可以看成一個(gè)固定的位置；但由1.氣缸蓋2.殼體3.電極(接電容測(cè)量裝置)于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各種因素的影響，使得在工作狀態(tài)4.絕緣套5.活塞頂時(shí)的上止點(diǎn)位置與靜態(tài)時(shí)有差異。目前確定上止點(diǎn)[1～4]圖1電容式動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)測(cè)量示意圖的方

5、法很多，歸納起來(lái)如下3種。2.3壓縮線法收稿日期：2004-10-15壓縮線法是利用測(cè)錄不供油時(shí)氣缸壓力曲線的基金項(xiàng)目：國(guó)家自然基金資助項(xiàng)目（50176016）作者簡(jiǎn)介：劉浩龍（1981-）,男，江蘇江陰人，碩士，（E-mail）方法來(lái)確定上止點(diǎn)。在多缸機(jī)試驗(yàn)，可以保持測(cè)錄liuhaolong1226@163.com。示功圖時(shí)的轉(zhuǎn)速，而短時(shí)中斷被測(cè)缸的燃油供給，-109-2005年5月農(nóng)機(jī)化研究第3期記錄下不供油時(shí)的壓縮線。單缸試驗(yàn)可以用電機(jī)拖發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律(V2>V1)。由此可知，該相動(dòng)或利用推遲上止點(diǎn)后供油或點(diǎn)火，使燃燒在上止位差隨轉(zhuǎn)速升高而減小。點(diǎn)后進(jìn)行得出壓縮壓力線；

6、或采用內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)行后突然停油或停止點(diǎn)火，利用慣性運(yùn)轉(zhuǎn)從而得到壓n=400r/min縮線。在理想的絕熱狀態(tài)下，可認(rèn)為壓縮線是對(duì)稱n=1400r/min的，所以設(shè)法找到壓縮線最高點(diǎn)，或在曲線上端作n=2600r/min若干條平行于大氣壓力的直線，這些直線的中點(diǎn)即觸發(fā)電壓可得到上止點(diǎn)線。然而，由于柴油機(jī)在拖動(dòng)過(guò)程中存在漏氣和散熱損失，所以拖動(dòng)p-ψ圖在壓縮線峰相位差值不在真正的壓縮上止點(diǎn)，而在真正的壓縮上止點(diǎn)[6]前一個(gè)角度，即熱力損失相位差，如圖2所示。圖3各轉(zhuǎn)速時(shí)磁電式傳感器輸出信號(hào)ψ5412壓縮對(duì)稱線310/MPaP82/oCAψ61實(shí)測(cè)膨脹線4相位差2-450458001200

7、1600200024002800TDC-1轉(zhuǎn)速n/r·min圖2熱力損失相位差示意圖圖4不同轉(zhuǎn)速時(shí)磁電式傳感器輸出信號(hào)V1與0mV點(diǎn)的相位差在以上3種方法中，靜態(tài)上止點(diǎn)法定位的精度較低；動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)測(cè)量精度最高，但裝置較為復(fù)雜；14壓縮線法所需裝置簡(jiǎn)單（除單缸機(jī)需要電機(jī)拖動(dòng)），12且精度較高，使用方便。因此，本文采用壓縮線法/oCA10ψ確定上止點(diǎn)。86相位差3磁電式傳感器48001300180023002800壓縮線法中的傳感器采用磁電式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)-1轉(zhuǎn)速n/r·m