摩托车发动机气门相位及压缩比测量系统

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计算机测量与控制.2004.12(9)　

ComputerMeasurement&Control　

自动化测试

文章编号:1671-4598(2004)08-0830-03　　　　　　中图分类号:TP274　　　　　　文献标识码:B

摩托车发动机气门相位及压缩比测量系统

丘柳东,肖沙里,唐跃林,姚富光

(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆　400044)

摘要:针对中国嘉陵工业集团的生产需要,在分析国内摩托车发动机气门相位及压缩比测量的现状和缺陷的基础

上,研制了一套摩托车发动机气门相位及压缩比测量系统。重点介绍了液体测量的原理以及测试过程中的误差分析。易于操作,目前已应用于生产实践中,并取得了较好的测试效率。

关键词:气门相位;压缩比;液体测量

MeasurementSystemforMotorcycleEngineValuePhaseandCompressionRatio

QiuLiudong,XiaoShali,TangYuelin,YaoFuguang

(KeyLaboratoryofOpto-electonicTechnologyandSystem,MOE,ChongqingUniversity,Chongqing　400044,China)Abstract:AimingatJialingGroup’sproducingrequirement,ameasurementsystemformotorcycleenginephaseandcom2pressionratioissetupbasedontheanalysisoflocalmotorcycleengine’smeasuringerroranalysisarepresented.IteasilyoperatesandnowhasgainedbetterefficiencyinKeywords:valuephase;compressionratio;liquidmeasuring

0　引言

标,。、油耗、排放密切相关的参数,针对中国嘉陵工业股份有限公司的新发动机机型,分析每种机型的技术指标,提高整车的技术性能的需要,研究开发一套摩托车发动机气门相位与压缩比测量系统装置具有重要的现实指导意义。

2目前我国摩托车企业测量压缩比的方法主要是液体容积测量法。通过火花塞孔,将百分表的测杆置于活塞的顶部,转动曲轴,通过百分表的示值转折点,找准发动机活塞运动的上止点、下止点。通过用滴管将液体慢慢滴入发动机的燃烧室内的方法就可以得出汽缸最大容积以及压缩比。此方法对操作人员的熟练程度要求高、操作复杂、人为因素大。

2　摩托车发动机(气门相位)测试装置的研制

211　测试装置的硬件系统

根据以上分析,结合实际情况,根据模数转换原[1]

理,研制出了一套易于操作的摩托车发动机气门相位与压缩比测试装置。图1、图2是测试装置的实物图与

1　摩托车发动机气门相位及压缩比测量

111　气门相位测量技术现状及缺陷

目前我国摩托车生产企业测量发动机气门相位的方法主要是利用百分表和角度板进行手工测量。手工转动发动机曲轴,记录下进、排气门的位移量,曲轴的旋转角度量。通过百分表等仪器找出活塞运动的上止点和下止点。记录对应的曲轴转角。此方法较为粗糙,要求测量者熟练程度较高,操作难度大,精度不高。无法直接测出排、进气门相位的相互关系,曲轴旋转的对应关系;且为人工进行数据处理,不利于气门实际开闭的情况分析。

收稿日期:2003-10-12;修回日期:2003-12-27。

作者简介:丘柳东(1978-),男,硕士生,主要从事计算机辅助测试及控制等方向的研究。

肖沙里(1953-),男,硕士生导师,副教授,主要从事测控技术与精密仪器等方向的研究。

结构示意图。212　液体测量方法的研究

由于发动机燃烧工作室通过火花塞孔形成一个单孔

图1　测量系统实物图

量减小管1、管2、量杯1储液部分的容积。量杯的计量

柱读数应分度较小,这样对液面变化的反应更为灵敏。

3　软件设计

程序采样流程图如图4所示。

1、2:光栅位移传感器;3、倍频检测卡;4、光电轴角编码器

图2　测量系统结构示意图

图图3　压缩比测量系统示意图

容器,无法构成液体流动的通道时,容器。如图3,作室的压力,1的液面须高过发动机燃烧室部位,并预留一定容积。液体通过泵向发动机燃烧工作室输出测量液,灌入发动机燃烧工作室,并排除工作室的空气。当工作室的液体灌满时,液体从管2流入量杯1。当量杯1中的计量柱液面达到适当位置后,切断泵的电源,停止泵液。泵出的液体量可以从量杯2读得。旋转发动机曲轴,活塞做往复运动,发动机燃烧工作室的容积就要发生相应变化,会引起量杯1的计量柱液面变化。到达上止点时,量杯1的液面最高,读数为Hmax,下止点时,液面高度最低,读数为Hmin。泵出的液体容积为V总,设管1、2容积为V1、V2;火花塞孔L1部位的体积与量杯1的储液部分容积为VL1、VB,发动机火花塞伸入燃烧工作室内的体积为VL,那么:

Vc=V总-V1-V2-VB-Hmax+VL1-VL

[2]

。当旋转轴门重叠角等被测量,并将计算结果存入数据库,同时显示在网格中。

4　测试数据

测试数据如表1所示。

表

1　测试数据

排气门进气门进气门排气门排气门气门压缩升程升程升程角提前角提前角持续角重叠角比

.26.7836.7846.7856.7866.7876.7886.78

.6.296.296.296.296.296.286.29

.43.752.51.251.51.751.5

.55.256.5889.58.5

.535454.7554.75555354.5

.3836.535.753635.53838.5

.331330.5330.5330.5330.5331330.5

...249249249249.5249.5249.5249.5

92.59.0892.25

9

92.259.0692.59.1492.593

9.19.17

92.59.08

程序采样的进、排气门升程曲线如图5所示。

汽缸工作容积Vs与最大容积Va的计算:

　Vs=Hmax-Hmin

　Va=Vc+Vs=V总-V1-V2-VB-Hmin+VL1-VL

发动机压缩比的计算:

E=

=

VCV总-V1-V2-VB-Hmax+VL1-VL取:G=V总-V1-V2-V

B+VL1-VL

则:E=

=VcG-Hmax

G值越大E的误差就越大,故在系统制作中,要尽

图5　进、排气门升程曲线图

ΔL′cosθcosθS=LBC BCA-LBC BCA

如果θBCA=θDCE,测试测得的ΔLC为进气门和排气

θ门的位移实际相差值;如果θBCA≠DCE,从上面的分析

可以看出,这时测得的ΔLS>ΔL′S。

在测量中要尽量保证ΔLS=ΔL′S,就必须尽量保证:θBCA=θDCE。这一点特别是在进排气门都离开气门座,

图6　实际升程曲线与理论升程曲线图

实际升程曲线与理论升程曲线[2]的比较如图6所

示。

5　检测误差分析

511　摩托车发动机气门相位的测量误差分析

摩托车发动机气门相位测量的误差来源很多,

就其

实际作用分析,间的位置关系。

图7中图a、图器与进气门、排气门实际位移的关系。图中CB为进、排气门位移传感器的移动方向;CA为进、排气门实际移动的方向。当进、排气门位移传感器的位移为LCB、进、排气门的实际位移为LCA,那么,进、排气门位移传感器的位移和进、排气门位移之间存在着如下的关系:

LCA=LCB cosθX

进、排气门位移传感器实际要多移动ΔL:

ΔL=LCB-LCA=LCB(1-cosθX)

ΔL是测量系统最主要的系统误差。减小该误差就

要尽量减小θX。但是,就发动机进、排气门相位的测量而言,研究工作的任务是弄清楚进、排气门开闭的相互关系,在这一点上关键是要保证进气门和进气门传感器的夹角与排气门和排气门传感器的夹角一致,为此做如下的分析。

如图8所示,三角形ABC为进气门位移和进气门传感器位移的关系,三角形CDE为排气门位移和排气门传感器位移的关系。设进气门位移为LAC,进气门位移传感器位移为LBC;进气门轴线与进气门传感器的轴线夹角为θBCA,排气门轴线与排气门传感器的轴线夹角为θDCE,排气门位移为LCD,排气门位移传感器位移为LCE。

′

ΔLS、Δ在同一曲轴转角时进排气门的实际位移相差LS:

ΔLS=LAC-LCD

处于开启状态时尤为重要。512　摩托车发动机压缩比测量误差的分析

该系统是用测量液来代替发动机燃气进行压缩比的测量,由于是在冷机状态下进行,肯定与发动机的实际工作状态有一定的差异[3]。同时活塞环与活塞、汽缸形成的迷宫式密封也不可能像热机状态下那样理想。

在通过量杯1的计量柱找活塞的上、下止点时,由于是人眼观察液面的变化,无可避免存在一定的误差[4],从而引起汽缸最大容积和汽缸余歇的误差。对于汽缸工作容积,,旋转曲轴,,引起的汽缸工作如果我们先测量汽缸最大容积,再,这时,由于测量液体有一个向下的惯性,可能就会增加液体的泄漏趋势。应当先测量汽缸余歇,再测量汽缸工作容积。

6　结束语

文章是结合嘉陵工业集团“摩托车发动机气门相位、压缩比测量装置”这一课题,对有关结构、控制、检测误差等问题进行分析论述的,特别在实际试验中的操作技巧、参数测定、误差分离及评定方面作了较详细的研究,目前已应用到生产实践中,取得了较好的测试效率。

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