内燃机工作过程测量

内燃机工作过程测量

工作过程测试包括气缸高、低压示意图，进排气管压力波，高压油泵油管压力波，高压油泵油管压力波及气门升程、喷油嘴针阀升程等的测试

1. 实验要求

了解发动机燃烧过程、喷油过程、换气过程的技术状态，了解测量内燃机示功图的目的、意义，了解示功图测量所需传感器和数据采集系统的原理，和内燃机上止点的确定方法，熟悉示功图分析常用的数学模型和经验公式。

2. 试验仪器仪表、发动机

1) DDM 型发动机综合试验台；

2) 电涡流测功器；

3) XXX 型发动机；

4) ECA912内燃机燃烧分析系统。

3. 数据采集系统工作原理

内燃机工作过程中各热力参数的变化都是以一定曲柄转角为周期的周期信号，在内燃机试验研究中，需要测定的是内燃机运转过程中各热力参数与曲柄转角之间的关系。其采样过程是以某一曲柄转角 为采样间隔进行的。

采样工作由数据采集系统中的模/数转换器(A/D)完成，如图10所示，在采样

过程中，各种传感器产生的信号经相应的前置放大器放大，转换成能代表被测参

数变化的模拟信号x( )。与曲柄转角相应的角标信号 n控制对模拟信号x( )每隔一定间隔 采样一次，将该时刻的模拟量x n 按比例转换成数字量D n ，得到所采集的一个结果，最后可得到一个数字量序列D(n )，n=0、1、

如图11所示，数据采集系统由三部分组成：

1) 模/数转换部分：包括采样保持器和模数转换板，有时还包括模拟信号的放大器。它完成信号从模拟量x n 到数字量D n 的转换。

2) 角标信号发生器：也称角标器，该部分包括角标传感器及有关的调理电路。角标信号发生器产生两组信号：曲轴每旋转一转产生n个角度脉冲信号，它将内燃机每转360 曲柄转角分成n份，每两个脉冲之间为360/n CA夹角。角标信号的作用相当于冲激脉冲 n ，用以直接触发A/D转换器或通知计算机对模拟信号进行采集；曲轴旋转一转产生一个同步脉冲信号。

采样时角标信号所标识的曲柄转角以同步信号为始点， n 中的n 表示自同步信号开始，曲柄转过n CA曲柄转角的时刻。在多循环采集时，同步信号用以保证各循环采集结果的同步。

3) 计算机：包括硬件及相应的软件系统。负责对转换结果进行存储、显示、分析、输出，有时也根据角标信号控制A/D转换器对模拟量进行采集。

内燃机数据采集过程从同步信号到开始，每一个角标信号启动A/D一次并存储转换结果，然后再等待下一个角标信号，如此周而复始，直到一个工作循

环采样结束。

由于内燃机工作过程的不均匀性，在对内燃机工作过程进行研究时，除非一些特殊的研究项目，往往都要研究其统计规律，在进行数据采集时也需要统计多循环的平均值。为了保证多循环采集结果的同步，每循环的采集过程都以同步信号作为起始信号。

4. 实验装置安装

1) 安装压力传感器，气缸高压传感器安装通道越短越好，尽量争取和缸盖底面平齐，以减小腔振效应的影响。进气管压力传感器可安装在测取高、低压示功图的气缸前进气管上。

2) 保持测量电缆线、插头清洁干燥，必要时可在安装前进行清洗烘干。用专用连接线将压力传感器输出连接到电荷放大器输入，并将电荷放大器输出连接至A/D输入；

3) 将角标器与发动机曲轴固联，角标信号输出连接至A/D采集卡；

5. 数据采集

1) 发动机试验工况可按负荷特性工况、速度特性工况进行测试，以分析工作过程诸参数与负荷的关系及转速的关系。

2) 发动机达到规定的热力状态，在上述诸工况分别测录气缸高压示功图、低压示功图、进气管压力波、上止点信号。同时记录发动机负荷特性或速度特性试验时的诸热力参数。

3) 试验前后要对传感器用活塞进行静态标定，以求出记录的波形的纵坐标与被测压力的对应关系。

4) 试验中应对气缸压力、进气管压力进行零线确定。

6. 数据处理

1) 气缸压力数据光顺

psi ( 21 pi 4 14 pi 3 39 pi 2 54 pi 1 59 pi (25) 54 pi 1 39 pi 2 14 pi 3 21 pi 4)/231

式中：

ps 光顺过的压力数据；

p 原始压力数据；

i 光顺点序号。

2) 平均指示压力计算

pmi

p dV/Vhp pi 11 i (Vi Vi 1)Vh2 (26)

式中：

pi 第i点气缸压力；

Vi 第 i 点气缸容积； Vh 气缸总排量；

3) 压力升高率计算

dp j 10 j p10i j

10 (27) i2 j2

j 1

式中：

dp 第i点压力升高率；

i

pi 第i点压力值，不需光顺； 计算步长。

4) 多变指数计算 nd(Logpi)Vi d ii d

id(Vi)式中：

pi 第i点气缸压力； Vi 第 i 点气缸容积； 曲柄转角。 (28)

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