柴油機實驗報告

1、汽82杜磊2008010783汽82杜磊2008010783柴油機實驗報告示功圖的制取汽82杜磊20080107832011/4/1同組人員：張放、李尚司、朱俊兒、陳景宜、蘇明潞柴油發(fā)動機示功圖制取汽82杜磊2008010783一、實驗?zāi)康牧私夂驼莆詹裼桶l(fā)動機缸內(nèi)壓力測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理和測試方法；了解測試缸壓的采樣頻率的計算；了解缸壓測試方法在實際中的應(yīng)用，包括研發(fā)時確定各個零部件的強度，維修驗證發(fā)動機氣密性等；掌握純壓縮線測量、上止點確定的方法及發(fā)動機燃燒過程p-v、p-e圖的制取：并且計算出放熱率；了解柴油發(fā)動機燃燒過程及燃燒特性的分析方法。二、實驗設(shè)備及參數(shù)試驗用的儀器設(shè)備表2.1實驗儀

2、器設(shè)備序號儀器設(shè)備名稱型號生產(chǎn)廠家備注1柴油機EQH180-30東風汽車有限公司商用發(fā)動機廠2測功器DYNAS3OSWALD3油耗儀FZ-2100ONOSOKKI4空氣流量計1200ABB5曲軸轉(zhuǎn)角傳感器12613B1KISTLER用作實驗分析6曲軸轉(zhuǎn)角傳感器2用作發(fā)動機ECU7缸壓傳感器0103111104BEPUGERMANY8燃燒分析儀iCATTHU用作分析分缸均勻性9分析儀DEWE-5000DEWETRON試驗用的柴油機的參數(shù)表2.2柴油機參數(shù)發(fā)動機形式直列四缸渦輪增壓中冷高壓共軌柴油機發(fā)動機型號EQH180-30缸徑X行程/mm110X125總排量/L4.75壓縮比17.5額定功率(

3、kW)/轉(zhuǎn)速(r/min)132/2400最大扭矩(Nm)/轉(zhuǎn)速(r/min)650/1200-1600全負荷最低燃油消耗率(g/kw.h)200發(fā)動機臺架裝置本實驗測量的是柴油機的示功圖，所以缸壓傳感器是十分重要的一個測量器件，其放置位置和測量原理如圖2.3.1opressure圖2.3.1缸壓傳感器的放置位置和測量原理發(fā)動機測量系統(tǒng)的臺架如圖2.3.2所示：3汽82杜磊2008010783汽82杜磊2008010783燃汕質(zhì)量流旱訃空氣質(zhì)晁沆昂:計/11聯(lián)軸器聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩伎感器NOJHC分析儀光學圳度計測功機燃油冷卻器IHJiIHJCOCW6測功機分析儀控制圖2.3.2發(fā)動機臺架以及測量系統(tǒng)

4、三、實驗標準及實驗方法實驗標準發(fā)動機試驗條件，按國家標準GB/T18297-2001汽車發(fā)動機性能試驗方法的規(guī)定進行控制。測屋儀表精度及測量部位應(yīng)符合GB/T18297-2001的規(guī)定。試驗方法（1）參考國家標準GB/T18297-2001汽車發(fā)動機性能試驗方法進行；（2）測量數(shù)據(jù)時的發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速與選定轉(zhuǎn)速相差不應(yīng)超過1%或10r/min,發(fā)動機運行狀態(tài)穩(wěn)定1mm后，方可進行測量。（3）試驗分工：根據(jù)參加的人數(shù)（6人左右）分3小組。第1小組負貴發(fā)動機低負荷的測試：第2小組負貴發(fā)動機中負荷的測試：第3小組負貴發(fā)動機高負荷的測試。（4）首先對測試缸采用滅缸法來測量純壓縮線確定上止點，然后在發(fā)動機

5、轉(zhuǎn)速不變的條件卞，恢復(fù)測試缸的供油，測取pp壓力圖并記錄試驗數(shù)據(jù)，記錄并計算柴油機燃燒過程中的壓力與曲軸轉(zhuǎn)角和氣缸容積，畫出卩、pp圖。四.實驗數(shù)據(jù)1.讀取實驗裝置得到的參數(shù)壞境參數(shù)溫度20.6C人氣壓強102.54血空氣濕度8.19發(fā)動機參數(shù)燃油消耗量發(fā)動機轉(zhuǎn)速rpm扭矩Nm空氣流量計提前角kg!hkgfh4.12201400107.7246.311.16.99781400219.2272.011.810.27131400337.0286.113.0五、【據(jù)分析2.壓力傳感器測得的數(shù)據(jù)過多，就不一一列出求上止點:1）通過老師提供的數(shù)據(jù)獲得氣缸純壓縮線；2）在曲線上端做出若干平行于人氣壓力的直

6、線，分別交左右兩邊的線于兩點；3）連接這些交點的中點，擬合出一條直線，與大氣壓力線的交點的橫坐標就是上止點。如圖5.1所示:純壓縮線確定上止點-202040600曲軸轉(zhuǎn)角八6650454035302620151050圖5.1用純壓縮曲線確定上止點做了二十條直線，中點的擬合直線為：y=111.5x+10.53,與大氣壓力線y=l相交于點（0.08574,1）,所以上止點的曲軸轉(zhuǎn)角為-0.08574。所以：實際曲軸轉(zhuǎn)角二指示曲軸轉(zhuǎn)角-0.08574求柴油機放熱率曲線放熱率曲線根據(jù)卜而公式求得:d(pV虹+KpK-ld(p+0化(T幾)本實驗中，=1.32,所以(話項為零;工程應(yīng)用上，(T-7)項很

7、小,可以忽略其影響，所以該項也為零，于是放熱率公式變?yōu)?1f1ZdpdVdcp五+五公式中，V和的表達式為:d(p4-(/?+1一cos(p-y/R2-siii2SU10COS0smcp+z=yjR2-sm2(p其中，匕是壓縮上止點時余隙容積，8=17.5為壓縮比，R=2為連桿長度(Lc=200/77/77)和曲軸臂半徑(&|=6257加)之比。求得如下燃燒放熱率曲線:圖5.2110牛米燃燒放熱率曲線圖5.4337牛米燃燒放熱率曲線根據(jù)以上燃燒放熱率曲線可以求得“缸壓脫離壓縮線點曲軸轉(zhuǎn)角B點”，“燃燒持續(xù)期始點相位”（按照放熱率曲線與X軸的交點計），“燃燒持續(xù)期終點相位（按照放熱率曲線與X軸的

8、交點計），得到的結(jié)果記錄如下：7汽82杜磊2008010783表51不同負荷工況實驗記錄表工況噴油始點曲軸轉(zhuǎn)角缸壓脫離壓縮線點曲軸轉(zhuǎn)角滯燃期長度最高爆發(fā)壓力/曲軸轉(zhuǎn)角bar/燃燒持續(xù)期始點相位。燃燒持續(xù)期終點相位。燃燒持續(xù)期。低負荷-11.185-6.0865.0995.335-5.67445.39951.073中負荷-11.885-5.4776.1086.686-5.27851.61656.924高負荷-13.085-5.9747.1117.191-5.07152.56757.638（注：由于采集的數(shù)據(jù)的離散度比較人,所以采用擬合的方法求得的上述各點的誤差較人。）p-Wp-V圖通過對壓力傳感

9、器和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器采集的數(shù)據(jù)分析，得到以下-湘利I”-V圖:140O12100荷荷荷負負負大中小8060-300-200100200-100曲軸轉(zhuǎn)角廠-400300400圖5.1柴油機示功圖（P-0圖）汽82杜磊2008010783圖5.2柴油機示功圖（PV圖）3n_人負荷0.5排氣沖程TOC o 1-5 h zTDCBDC0-illiiiiill020406080100120140160180200圖5.3進排氣沖程放大圖六、實驗結(jié)果討論三種不同負荷工況下的p-e圖與壓縮線的p-e圖是否重合。若有偏差.是否有規(guī)律，并分析其原因；并認知設(shè)置上止點熱力損失補償角。-500大負荷小負荷120-40

10、0-300-2001000100200300400500CA/圖6.13種不同負荷工況下和壓縮線的p-e圖答：3種不同負荷工況下的p圖與壓縮線的p圖不重合，如上圖所示。他們之間偏差的規(guī)律是：負荷越人的工況缸內(nèi)壓力的最人值與壓縮線的最大值的差越人；負荷越人的工況的最人壓力到來的點越滯后于壓縮線；熱力損失補償角：由于存在傳熱損失和漏氣損失，拖動示功圖的峰值壓力點超前于上止點，峰值壓力點與上止點的角度差稱為熱力損失角。熱力損失角解析式的推導(dǎo)過程如下：對于拖動的壓縮過程和膨脹過程，能量守恒方程為其中，卩為氣缸壓力(pa),V為氣缸容積(F),k為氣缸內(nèi)氣體的絕熱指數(shù)，0“為散熱損失(丿)，M為充量質(zhì)量

11、(mol),0為曲軸轉(zhuǎn)角(C4),H為充量的在峰值壓力點，坐=0,p=pd(p=因此，上式可以簡化為:其中t是時間,由連桿機構(gòu)運動學dVdt=An-CDp2字憐H竽dtdtdt=0sm(-A)+ysin(-2A.)當Ay很小時,牛=_，號s（l+2）W其中，九是活塞面枳（F）,$是活塞行程伽），血是曲軸角速度（S-1）,幾是曲柄半徑與連桿長度之比。由以上兩式得到壓力損失角的解析式：2(-1)(警+/0=dt_kAps(1+poj就此解析式討論壓力損失角A的特征:a）與發(fā)動機排量（4丿）成反比；b）與傳熱損失率孕和漏氣損失率H啤成正比；atatc）與拖動轉(zhuǎn)速Q(mào)和拖動過程峰值壓力p弭成反比：d）無

12、論是在拖動過程模擬計算中，還是在發(fā)動機的拖動實驗中，幾就和e的相對誤差都很容易控制，因此值主要取決于傳熱損失率和漏氣損失率的人小。分析說明利用滅缸試驗法作純壓縮線時，可能存在的誤差及應(yīng)用，并分析發(fā)動機不工作，測活塞上、下止點位置來確定壓縮線的方法，并進行對比分析；分析該缸壓傳感器的響應(yīng)頻率和燃燒分析儀的采樣頻率對測試結(jié)果的影響。答：1）滅缸法可能存在的誤差，滅缸法的應(yīng)用：由于滅缸法本質(zhì)上也是倒拖法，所以誤差來源主要有倒拖法和滅缸法的綜合：a）無燃燒，缸內(nèi)壓力低，活塞與缸套之間的間隙加犬，潤滑油粘度加大，摩擦損失增大；b）排氣阻力加大，泵氣損失變化；c）壓縮、膨脹線不重合，增人幾“”;d）滅缸后

13、進排氣波動效應(yīng)的影響；e）兩大數(shù)想減得到小數(shù)，誤差加人；滅缸法主要應(yīng)用于多缸機的純壓縮線的獲取。2）發(fā)動機不工作，測量活塞上、下止點位置來確定壓縮線的方法：首先，我不是很清楚這個問題需要求的是“測量活塞上、下止點位置的方法”還是“確定壓縮線的方法”，回答該問題時當做后者。發(fā)動機不工作時測量壓縮線的方法就是倒拖法。3）缸壓傳感器的響應(yīng)頻率和燃燒分析儀的采樣頻率對測試結(jié)果的影響：缸壓傳感器的響應(yīng)頻率越高，采集的點越密集，與轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系就越好，精度越高。如果采樣的頻率過低，那么可能壓力與轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系誤差就增人。燃燒分析儀的采樣頻率應(yīng)該高于缸壓傳感器的釆樣頻率，以保證燃燒分析儀能夠?qū)Ω讐簜鞲衅鞑蓸?/p>

14、的所有數(shù)據(jù)進行分析。3.對柴油機燃燒過程（低負荷、中負荷、高負荷）3種不同負荷工況條件下pF圖進行分期的論述.在圖中標明上/下止點、噴油時刻、燃燒始點、燃燒期終點位置，并對其滯燃期、最大壓力相位、最大爆發(fā)壓力值以及燃燒持續(xù)期始點、燃燒持續(xù)期終點、燃燒持續(xù)期進行對比分析。答:工況噴油始點曲軸轉(zhuǎn)角缸壓脫離壓縮線點曲軸轉(zhuǎn)角滯燃期長度最大壓力相位燃燒持續(xù)期始點相位。燃燒持續(xù)期終點相位。燃燒持續(xù)期。低負荷-11.185-60865.0995.314-567445.39951.073中負荷-11.885-5.4776.4085.614-5.27851.64656.924高負荷-13.085-5.9747.1115.914-5.07152.56757.638圖6.2柴油機燃燒過程分期論述分期