熱力學(xué)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析小結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)熱力學(xué)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析小結(jié)熱力學(xué)開(kāi)發(fā)的定義個(gè)人認(rèn)為，是對(duì)設(shè)計(jì)出的基本型發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣凸輪相位、CBR狀態(tài)等參數(shù)（對(duì)于增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)則另有增壓控制率、燃油壓力、噴油正時(shí)等參數(shù)），使發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷時(shí)得到最優(yōu)的最大功率、最大扭矩、最低比油耗及在部分負(fù)荷得到最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性、燃燒穩(wěn)定性和排放水平，如果基本型的發(fā)動(dòng)機(jī)不能達(dá)到目標(biāo)，則要針對(duì)問(wèn)題更改相應(yīng)的設(shè)計(jì)和硬件，直至滿足目標(biāo)。試驗(yàn)設(shè)備PUMA系統(tǒng)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)，也可與其他系統(tǒng)相通信并記

2、錄其試驗(yàn)數(shù)據(jù)。INDICATING系統(tǒng)通過(guò)氣缸燃燒壓力傳感器的壓力信號(hào)，運(yùn)算得到缸壓曲線、平均指示有效壓力IMEP、MFB50%、COV of IMEP、缸壓波動(dòng)振幅等。平時(shí)試驗(yàn)時(shí)，一般要根據(jù)缸壓曲線，來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否有爆震產(chǎn)生。CAMEO系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)標(biāo)定及運(yùn)行的工具。能自動(dòng)調(diào)整ECU的標(biāo)定參數(shù)如點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣凸輪相位及CBR控制狀態(tài)等，便于標(biāo)定參數(shù)的優(yōu)化及標(biāo)定時(shí)的數(shù)據(jù)采集。INCA系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU標(biāo)定工具，可調(diào)整點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣凸輪相位、CBR開(kāi)關(guān)狀態(tài)等發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。其他設(shè)備儀器汽缸燃燒壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、排氣溫度、排氣壓力傳感器、空燃比分析

3、儀、線性氧傳感器及排放分析儀等。試驗(yàn)內(nèi)容與方法全負(fù)荷優(yōu)化試驗(yàn)全負(fù)荷試驗(yàn)主要驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率、最大扭矩及最低燃油消耗BSFC。調(diào)整點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣凸輪相位等參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮出最優(yōu)性能。不同進(jìn)氣歧管的外特性試驗(yàn)細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管有助于提高低速段的扭矩，粗短的進(jìn)氣歧管有助于提高高速段的扭矩。不同凸輪軸（不同型線、升程）的全負(fù)荷試驗(yàn)VVT（Variable valve timing ）：VVT的作用：降低燃油消耗、降低排放、提高燃燒穩(wěn)定性、提高功率和扭矩輸出。通過(guò)改變凸輪軸相位可控制內(nèi)部EGR率，（重疊角大時(shí)，內(nèi)部EGR率大）當(dāng)內(nèi)部EGR率大時(shí)要得到相同的功率輸出必須，增大節(jié)氣門開(kāi)度，這將

4、使進(jìn)氣管內(nèi)的絕對(duì)壓力升高，減小節(jié)流損失，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)控制內(nèi)部EGR率，可顯著的降低Nox的排放量，HC的排放量只是稍微提高。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，為了得到良好的燃燒穩(wěn)定性，需要較小的重疊角，大負(fù)荷時(shí)為了得到較大的功率輸出，需要較大的重疊角，但此時(shí)由于一部分燃油進(jìn)入排氣系統(tǒng)內(nèi)會(huì)犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性。較早的進(jìn)氣閥關(guān)（IVC）有利于低速段扭矩的輸出，不利于高速扭矩的輸出。較早的排氣閥開(kāi)（EVO）有利于減少泵氣損失，但是較早的EVO減少了膨脹沖程，沖掉了減少的泵氣損失，降低了IMEP。因此，低速時(shí)需要較遲的EVO，高速時(shí)需要較早的EVO。大的進(jìn)排氣閥重疊角，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速換氣，但是活塞與進(jìn)排氣閥的間隙尤其

5、是怠速的穩(wěn)定性限制了允許的重疊持續(xù)期。c）不同壓縮比的全負(fù)荷試驗(yàn)（不同活塞、燃燒室）不同排氣系統(tǒng)的全負(fù)荷試驗(yàn)主要驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，。不同進(jìn)氣系統(tǒng)的全負(fù)荷試驗(yàn)。主要驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)壓降對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。部分負(fù)荷優(yōu)化試驗(yàn)（主要以工況點(diǎn)2000rpm/2bar BMEP為主，其他如1500rpm/2bar、1500rpm/4bar、2000rpm/4bar、3000rpm/2bar、3000rpm/3bar、3000rpm/4bar）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣凸輪相位等發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮出最優(yōu)性能。部分負(fù)荷主要檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性（BSFC）、燃燒穩(wěn)定性

6、（COV of IMEP）、排放水平（PCO、PHC、PNOx）。1）不同CBR結(jié)構(gòu)的部分負(fù)荷試驗(yàn)。CBR（Control burned rate）：CBR發(fā)動(dòng)機(jī)的氣道由切向氣道與中型氣道組成，（切向氣道形成渦流，中性氣道形成滾流），部分負(fù)荷時(shí)通過(guò)關(guān)閉中性氣道，使空氣只從切向氣道進(jìn)入氣缸，從而形成較強(qiáng)的紊流，可使燃燒加快。燃燒速度快可提高燃燒穩(wěn)定性，此時(shí)可適當(dāng)推遲點(diǎn)火提前角以提高排氣溫度，加快三元催化器的起燃，同時(shí)推遲點(diǎn)火提前角也能降低HC的排放。CBR的另外優(yōu)點(diǎn)是可與VVT相配合，達(dá)到節(jié)油的目的，通過(guò)改變凸輪相位，可適當(dāng)增大內(nèi)部EGR，內(nèi)部EGR的增大會(huì)使燃燒速度降低，燃燒穩(wěn)定性降低，但這可

7、通過(guò)CBR來(lái)補(bǔ)償。調(diào)整點(diǎn)火提前角、空燃比、進(jìn)排氣相位等參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮出最優(yōu)性能。2）不同凸輪軸的部分負(fù)荷試驗(yàn)3）不同進(jìn)氣歧管的部分負(fù)荷試驗(yàn)4）不同壓縮比的部分負(fù)荷試驗(yàn)噴油目標(biāo)試驗(yàn)不同工況下，燃油霧化良好，油束處于氣道中心，盡量減少濕壁，濕壁面積大會(huì)使機(jī)油稀釋嚴(yán)重和HC的排放升高。火花塞選擇試驗(yàn)主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析MFB50% (Mass fraction burned 50%、CA ATDC) 為了得到最佳燃燒熱釋放率MFB50%應(yīng)處在上止點(diǎn)后8度，對(duì)應(yīng)的燃燒最高壓力點(diǎn)應(yīng)在上止點(diǎn)后12度附近，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、燃燒穩(wěn)定性最好，其位置可通過(guò)點(diǎn)火提前角調(diào)整，點(diǎn)火角提前其位置提前，點(diǎn)火角推遲

8、其位置推遲。在低速低負(fù)荷區(qū)域，MFB50%能達(dá)到止點(diǎn)后8度的位置，但在高速高負(fù)荷時(shí)由于爆震等原因，要遲于上止點(diǎn)后8度。SA（Spark advance、CA BTDC）點(diǎn)火提前角，調(diào)整點(diǎn)火提前角應(yīng)盡可能使MFB50%應(yīng)處在上止點(diǎn)后8度的位置，如果發(fā)生爆震則要推遲點(diǎn)火角。點(diǎn)火角過(guò)大會(huì)發(fā)生爆震或處于爆震極限，檢查點(diǎn)火角是否適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵焊讐呵€的波動(dòng)振幅應(yīng)小于不同轉(zhuǎn)速的規(guī)定值（一般規(guī)律：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n千轉(zhuǎn)，允許壓力波動(dòng)振幅值為n bar）。另外點(diǎn)火提前角滯后會(huì)使排溫升高，高速高負(fù)荷必須注意。BMEP（Brake mean effective pressure、bar）制動(dòng)平均有效壓力是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架

9、的制動(dòng)力矩計(jì)算得到，其值一般與進(jìn)氣管絕對(duì)壓力有如下關(guān)系：進(jìn)氣壓力1bar時(shí)平均制動(dòng)有效壓力為10-11bar，進(jìn)氣壓力為1.6bar時(shí)平均制動(dòng)有效壓力為16-17bar。IMEP （Indicated mean effective pressure、bar）指示平均有效壓力，通過(guò)缸壓傳感器的壓力信號(hào)，計(jì)算得到。FMEP （Friction mean effective pressure、bar）摩擦平均有效壓力FMEP= IMEP- BMEP。FMEP值過(guò)大將會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率扭矩輸出，1.6L CBR VVT發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率點(diǎn)的理想值為1.61.7 bar。PMEP （Pumping mea

10、n effective pressure、bar）泵氣平均有效壓力，提前開(kāi)啟排氣閥可降低泵氣損失，但有可能縮短作功沖程，減小指示平均有效壓力。COV of IMEP（Coefficient of vibration of IMEP）該值主要是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷與怠速時(shí)燃燒穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，其值越小燃燒越穩(wěn)定，一般地，燃燒速度越快其值越小。低速低負(fù)荷時(shí)其值較大，高負(fù)荷時(shí)其值較小。2000rpm/2bar時(shí)其限值為5%，怠速時(shí)其限值為20%。BSFC（Brake specific fuel consumption）評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，全負(fù)荷工況點(diǎn)的最低值為275g/kw*h（此時(shí)空燃比

11、應(yīng)小于1），2000rpm/2bar時(shí)其限值為372-399g/kw.h（RON 95）。Max pressure rise（bar /CA）平均壓力上升率，當(dāng)點(diǎn)火角設(shè)定的過(guò)早時(shí)，平均壓力上升率增大，輸出扭矩增大，油耗降低，但燃燒噪聲變大，工作粗暴，因此需對(duì)此限制。1.6L CBR VVT和2.0LTCI GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的最大值為4bar/CA。Lambda空燃比有實(shí)測(cè)空燃比和通過(guò)排放分析儀計(jì)算的空燃比兩種，。部分負(fù)荷空燃比為1；全負(fù)荷時(shí)為了得到較大的扭矩輸出需將空燃比加濃，一般情況下空燃比為0.9時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率較大；高速高負(fù)荷時(shí)，為了降低排氣溫度而將空燃比設(shè)的更加濃，可為0.85，空燃比

12、加濃排氣溫度降低的原因主要是燃油蒸發(fā)吸收部分熱量，另外空燃比過(guò)濃將會(huì)使燃燒不充分，而是排氣溫度降低。噴油正時(shí)對(duì)于直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，噴油正時(shí)比較重要。因?yàn)楫?dāng)加大氣門重疊角時(shí)，可利用新鮮空氣將廢氣盡可能排除，然后開(kāi)始噴油，這樣避免了燃油隨新鮮空氣進(jìn)入排氣系統(tǒng)，因此適當(dāng)?shù)膰娪驼龝r(shí)可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性。有一點(diǎn)要注意，由于一部分新鮮空氣未參加燃燒便進(jìn)入排氣系統(tǒng)，這使排氣系統(tǒng)中氧傳感器的測(cè)得空燃比值高于實(shí)際燃燒的空燃比值。最大燃燒爆發(fā)壓力最大燃燒爆發(fā)壓力過(guò)大，活塞、曲軸等運(yùn)動(dòng)件的強(qiáng)度也必須提高，否則容易損壞。1.6L CBR VVT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最高燃燒爆發(fā)壓力70bar、2.0LTCI GDI最大燃燒爆發(fā)壓力90b

13、ar。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率滿足開(kāi)發(fā)目標(biāo)。1.6L CBR VVT發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)為87kw/6200rpm （RON 95），2.0L TCI GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)為144kw/5500rpm（RON 95）。發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩滿足最大扭矩的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，低速段扭矩的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。最大扭矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)速不要太高一般小于4500rpm，低速段的扭矩較低，會(huì)影響整車的加速性能。1.6L CBR VVT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩開(kāi)發(fā)目標(biāo)值為147 Nm/4300rpm、低速段扭矩的開(kāi)發(fā)目標(biāo)值為121 Nm / 1500rpm（RON 95）；2.0L TCI GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩開(kāi)發(fā)目標(biāo)值為290Nm/1800rpm、低速段扭矩

14、的開(kāi)發(fā)目標(biāo)值為249 Nm/1500rpm （RON 95）。PCO其排放量主要與空燃比有關(guān)，空燃比濃排放量升高。PHC點(diǎn)火角推遲排放量降低，空燃比濃排放量升高。PNOx燃燒溫度高，氮氧化物的含量高。通過(guò)內(nèi)部EGR可顯著降低其含量。CO2O2一般排氣中氧氣的含量在1%內(nèi)，則說(shuō)明燃燒正常，可通過(guò)此數(shù)值方便的判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)是否正常。發(fā)動(dòng)機(jī)出水溫度一般控制在90攝氏度。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水溫度進(jìn)出水溫的差在4攝氏度比較合理，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的冷卻能力滿足要求。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力機(jī)油壓力正常保持在4-5 bar。機(jī)油溫度一般控制在90攝氏度，最高溫度不能超過(guò)140度。環(huán)境壓力空濾口溫度、壓力空濾口溫度一般控

15、制在標(biāo)準(zhǔn)溫度25度。進(jìn)氣軟管溫度、壓力進(jìn)氣管溫度、壓力全負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)氣歧管的壓力與環(huán)境壓力的差值不能太大，否則將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率也就影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，1.6L CBR VVT發(fā)動(dòng)機(jī)的限值為25-30mbar。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管溫度控制的過(guò)低，有利于功率扭矩輸出，但實(shí)際上增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的一般較高（本發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定，外特性試驗(yàn)時(shí)為50攝氏度），因此要注意進(jìn)氣管內(nèi)的溫度是否適當(dāng)。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壓力控制的高，有利于功率扭矩輸出，但進(jìn)氣壓力過(guò)高（如絕對(duì)壓力超過(guò)1.8bar），將會(huì)使增壓器的工作負(fù)荷加大，工作環(huán)境惡化，可靠性降低，另外也減少了高原時(shí)進(jìn)氣增壓的余量。各缸進(jìn)氣口溫度油軌壓力1.6L CBR VVT發(fā)動(dòng)機(jī)的油軌燃油壓力為4bar。2.0TCI GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)的油軌壓力可調(diào)，一般控制在7-11Mpa，中低負(fù)荷時(shí)燃油需求量小，為了降低高壓油泵的功率消耗，將油壓設(shè)定的低一些，高負(fù)荷時(shí)為了滿足燃油量，應(yīng)將油壓設(shè)定的高些。進(jìn)回油溫度各缸排氣溫度排放物采樣三元催化器前的溫度、壓力1.6L CBR VVT發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率點(diǎn)的排氣背壓規(guī)定值為350mbar。三元催化器前的最