[發明專利]一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201711249648.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107884199B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 田維;何文瀟;楚云路;邱鵬;韓志強;吳學舜;張超
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G01M15/05
• 分類號: G01M15/05
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

1.一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：包括測功機(35)、以及從多缸發動機隔離出來的實驗缸(37)和其它缸(38)；所述實驗缸(37)為多缸發動機內靠近正時齒輪端的氣缸，除實驗缸(37)以外的氣缸均為其它缸(38)；

所述實驗缸(37)的進氣系統設有帶增壓器旁通閥(4)的廢氣渦輪增壓器壓氣機(3)、帶中冷器旁通閥(6)的進氣中冷器(5)、進氣溫度傳感器(24)和進氣壓力傳感器(25)，實驗缸(37)的排氣系統設有排氣溫度傳感器(26)、排氣壓力傳感器(27)和尾氣分析儀(10)；

所述其它缸(38)的排氣通過廢氣渦輪增壓器進入實驗缸進氣管(7)內；

還包括實驗缸進氣道噴油系統，實驗缸進氣道噴油系統的進氣道噴油器(23)的噴油口設在實驗缸進氣管(7)內；

所述實驗缸(37)內的第一缸內直噴噴油器(18)和其它缸(38)內的第二缸內直噴噴油器(36)通過直噴燃油油軌(17)連接到一起；

還包括與發動機的曲軸同步旋轉的角位移信號發生器(29)，以及安裝于實驗缸(37)內的缸內壓力傳感器(28)；缸內壓力傳感器(28)連接到電荷放大器(30)，電荷放大器(30)連接到采集卡(31)；角位移信號發生器(29)直接連接到采集卡(31)；

增壓器旁通閥(4)、中冷器旁通閥(6)、直噴燃油油軌(17)、進氣道噴油器(23)、進氣溫度傳感器(24)、進氣壓力傳感器(25)、排氣溫度傳感器(26)和排氣壓力傳感器(27)均與實驗缸ECU(32)電聯；第二缸內直噴噴油器(36)與其它缸ECU(33)電聯；采集卡(31)、實驗缸ECU(32)、其它缸ECU(33)和尾氣分析儀(10)最終均與電腦(34)電聯。

2.根據權利要求1所述的一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：所述實驗缸(37)的進氣系統包括依次連接的第一空氣濾清器(1)、進氣流量計(2)、廢氣渦輪增壓器壓氣機(3)、進氣中冷器(5)和實驗缸進氣管(7)，實驗缸進氣管(7)的另一端與實驗缸(37)連通；進氣溫度傳感器(24)和進氣壓力傳感器(25)設于實驗缸進氣管(7)上。

3.根據權利要求1所述的一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：所述實驗缸(37)的排氣系統包括依次連接的實驗缸排氣管(8)、穩壓罐(39)、取氣閥(9)和尾氣分析儀(10)，實驗缸排氣管(8)與實驗缸(37)連通；排氣溫度傳感器(26)和排氣壓力傳感器(27)設于實驗缸排氣管(8)上。

4.根據權利要求1所述的一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：所述實驗缸進氣道噴油系統包括依次連接的高壓氣罐(19)、壓力調節閥(20)、蓄能器(21)、蓄能器出口閥門(22)和進氣道噴油器(23)。

5.根據權利要求4所述的一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：所述進氣道噴油器(23)的噴嘴正對實驗缸(37)的進氣門后背。

6.根據權利要求1所述的一種自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統，其特征在于：所述直噴燃油油軌(17)的進油口端依次連接有高壓油泵(16)和直噴燃油油箱(15)。

7.一種如權利要求1所述的自帶倒拖功能的單缸發動機臺架實驗系統的控制方法，其特征在于，具體如下：

在實驗系統啟動后，電腦(34)以默認的怠速工況控制實驗缸ECU(32)和其它缸ECU(33)，此時第一缸內直噴噴油器(18)和第二缸內直噴噴油器(36)保持相同的噴油量和噴油定時運行，進氣道噴油器(23)不工作，此時發動機以怠速狀態進行預熱；當冷卻水和機油溫度達到預定值時，電腦(34)控制程序使本系統進入實驗狀態；

實驗正式開始之前，在電腦(34)的程序中輸入預定的實驗缸進氣溫度和進氣壓力，并發送停止實驗缸噴油信號給實驗缸ECU(32)，第一缸內直噴噴油器(18)停止噴油；通過調整壓力調節閥(20)和高壓油泵(16)的泄壓閥，使進氣道噴油器(23)的噴射壓力和第一缸內直噴噴油器(18)的噴射壓力達到實驗預定值；

在發動機達到實驗預定轉速時，在電腦(34)的程序中輸入第二缸內直噴噴油器(36)的噴油量數值和測功機(35)的加載命令，此時的實驗缸(37)完全由其它缸(38)的運轉倒拖；此時，實驗缸(37)的進氣由廢氣渦輪增壓器進行增壓，廢氣渦輪增壓器由其它缸(38)排氣中的能量提供動力；

位于實驗缸進氣管(7)的管路上的進氣溫度傳感器(24)和進氣壓力傳感器(25)對進氣溫度和壓力進行檢測，并將測量信號發送給實驗缸ECU(32)，實驗缸ECU(32)將電腦(34)程序中輸入的溫度和壓力預定值與實際的進氣溫度和壓力值進行比較，當進氣壓力比實驗預定值高時，實驗缸ECU(32)發送增壓器旁通閥(4)的增大開度信號；反之則發送減小開度信號；當進氣溫度比實驗預定值高時，實驗缸ECU(32)發送中冷器旁通閥(6)的減小開度信號；反之則發送增大開度信號；增壓器旁通閥(4)和中冷器旁通閥(6)接收到開度調整信號后，做出相應的減小開度或者增加開度動作；

待實驗缸(37)的進氣溫度與壓力達到預定值時，記錄此時測功機(35)的功率數值P₁；

實驗缸進氣道噴射缸內直噴實驗：

待P₁記錄完成后，在電腦(34)的程序中輸入進氣道噴油器(23)和第一缸內直噴噴油器(18)的噴油量和噴油定時，此時進氣道噴油器(23)和第一缸內直噴噴油器(18)以相應的輸入值向實驗缸(37)內噴油；待發動機穩定后，重新調整測功機(35)的加載，使發動機的轉速恢復到噴油之前的轉速；待發動機的轉速穩定后，記錄此時測功機(35)的功率數值P₂；此時實驗缸(37)的指示功率P_i＝P₂-P₁；控制電腦(34)中的燃燒分析程序開始對缸內壓力傳感器(28)接收到缸壓信號進行實時分析并存儲，并控制尾氣分析程序開始對尾氣分析儀(10)接收到的尾氣成分數值進行顯示并存儲；

實驗缸進氣道噴射倒拖實驗：

待P₁記錄完成后，在電腦(34)的程序中輸入進氣道噴油器(23)的噴油量，此時進氣道噴油器(23)以相應的輸入值向實驗缸(37)內噴油；進氣道噴油器(23)噴射的燃油與空氣混合后在實驗缸(37)內形成預混合氣；待發動機穩定后，重新調整測功機(35)的加載，使發動機的轉速恢復到噴油之前的轉速；待發動機的轉速穩定后，記錄此時測功機(35)的功率數值P₃；此時實驗缸(37)的指示功率P_i＝P₃-P₁；控制電腦(34)中的燃燒分析程序開始對缸內壓力傳感器(28)接收到缸壓信號進行實時分析并存儲，并控制尾氣分析程序開始對尾氣分析儀(10)接收到的尾氣成分數值進行顯示并存儲。