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热力学开发试验与数据分析小结

第一篇：热力学开发试验与数据分析小结热力学开发试验与数据分析小结热力学开发的定义个人认为，是对设计出的基本型发动机，通过调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位、CBR状态等参数（对于增压直喷发动机则另有增压控制率、燃油压力、喷油正时等参数），使发动机在全负荷时得到最优的最大功率、最大扭矩、最低比油耗及在部分负荷得到最优的燃油经济性、燃烧稳定性和排放水平，如果基本型的发动机不能达到目标，则要针对问题更改相应的设计和硬件，直至满足目标。一、试验设备1、PUMA系统记录发动机台架运行参数的数据，也可与其他系统相通信并记录其试验数据。2、INDICATING系统通过气缸燃烧压力传感器的压力信号，运算得到缸压曲线、平均指示有效压力IMEP、MFB50%、COVofIMEP、缸压波动振幅等。平时试验时，一般要根据缸压曲线，来判断发动机是否有爆震产生。3、CAMEO系统发动机自动标定及运行的工具。能自动调整ECU的标定参数如点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位及CBR控制状态等，便于标定参数的优化及标定时的数据采集。4、INCA系统发动机ECU标定工具，可调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位、CBR（可控燃烧速率）开关状态等发动机运行参数。5、其他设备仪器汽缸燃烧压力传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、排气温度、排气压力传感器、空燃比分析仪、线性氧传感器及排放分析仪等。二、试验内容与方法1、全负荷优化试验全负荷试验主要验证发动机的最大功率、最大扭矩及最低燃油消耗BSFC（全负荷燃油消耗率）。调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位等参数，使发动机发挥出最优性能。a）不同进气歧管的外特性试验细长的进气歧管有助于提高低速段的扭矩，粗短的进气歧管有助于提高高速段的扭矩。b）不同凸轮轴（不同型线、升程）的全负荷试验VVT（Variablevalvetiming）：VVT的作用：降低燃油消耗、降低排放、提高燃烧稳定性、提高功率和扭矩输出。通过改变凸轮轴相位可控制内部EGR率，（重叠角大时，内部EGR率大）当内部EGR率大时要得到相同的功率输出必须，增大节气门开度，这将使进气管内的绝对压力升高，减小节流损失，提高燃油经济性。通过控制内部EGR率，可显著的降低Nox的排放量，HC的排放量只是稍微提高。发动机怠速时，为了得到良好的燃烧稳定性，需要较小的重叠角，大负荷时为了得到较大的功率输出，需要较大的重叠角，但此时由于一部分燃油进入排气系统内会牺牲燃油经济性。较早的进气阀关（IVC）有利于低速段扭矩的输出，不利于高速扭矩的输出。较早的排气阀开（EVO）有利于减少泵气损失，但是较早的EVO减少了膨胀冲程，冲掉了减少的泵气损失，降低了IMEP。因此，低速时需要较迟的EVO，高速时需要较早的EVO。大的进排气阀重叠角，有利于发动机高速换气，但是活塞与进排气阀的间隙尤其是怠速的稳定性限制了允许的重叠持续期。c）不同压缩比的全负荷试验（不同活塞、燃烧室）c）不同排气系统的全负荷试验主要验证发动机排气背压对发动机性能的影响。d）不同进气系统的全负荷试验。主要验证发动机进气系统压降对发动机性能的影响。2、部分负荷优化试验（主要以工况点2000rpm/2barBMEP为主，其他如1500rpm/2bar、1500rpm/4bar、2000rpm/4bar、3000rpm/2bar、3000rpm/3bar、3000rpm/4bar）调整发动机点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位等发动机运行参数，使发动机发挥出最优性能。部分负荷主要检验发动机的燃油经济性（BSFC）、燃烧稳定性（COVofIMEP）、排放水平（PCO、PHC、PNOx）。1）不同CBR结构的部分负荷试验。CBR（Controlburnedrate）：CBR发动机的气道由切向气道与中型气道组成，（切向气道形成涡流，中性气道形成滚流），部分负荷时通过关闭中性气道，使空气只从切向气道进入气缸，从而形成较强的紊流，可使燃烧加快。燃烧速度快可提高燃烧稳定性，此时可适当推迟点火提前角以提高排气温度，加快三元催化器的起燃，同时推迟点火提前角也能降低HC的排放。CBR的另外优点是可与VVT相配合，达到节油的目的，通过改变凸轮相位，可适当增大内部EGR，内部EGR的增大会使燃烧速度降低，燃烧稳定性降低，但这可通过CBR来补偿。调整点火提前角、空燃比、进排气相位等参数，使发动机发挥出最优性能。2）不同凸轮轴的部分负荷试验3）不同进气歧管的部分负荷试验4）不同压缩比的部分负荷试验3、喷油目标试验不同工况下，燃油雾化良好，油束处于气道中心，尽量减少湿壁，湿壁面积大会使机油稀释严重和HC的排放升高。4、火花塞选择试验三、主要试验数据及分析1、MFB50%(Massfractionburned50%、C