CN104101395B - 发动机内部残余废气测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机内部残余废气测量装置及方法。本发明中的高压气源的出气口通过进气管与发动机的进气门连通,在进气管上安装有进气流量传感器和进气压力传感器,发动机的气缸盖上安装有气缸压力传感器,发动机的排气门连接出气管,出气管上安装有排气压力传感器、排气调压阀。发动机的曲轴上装有曲轴转角编码器。本发明方法是测量进气管压力、气缸压力、排气管压力随曲轴转角变化,根据进气管与气缸和排气管压力差,计算废气流量,从而得到进气管和排气管内累积废气量,最终可以确定进排气管倒流引起的残余废气系数。本发明可在不同转速、配气正时、进排气压力条件下,测量发动机内部残余废气量。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试技术领域,具体涉及一种发动机内部残余废气测量方法。
背景技术
在发动机进排气过程中,由于气门叠开期的存在,排气管和气缸内的废气可能会回流进入进气管,形成内部残余废气。
目前,控制气缸内残余废气量已经成为发动机减少NOx生成量的重要方法,在发动机行业得到广泛应用。但是,对于气门叠开在进排气过程中不同工况下所造成的内部残余废气量,尚缺少准确且可行的试验方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种发动机内部残余废气测量方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为:
发动机内部残余废气测量装置,包括发动机、高压气源、进气流量传感器、进气压力传感器、气缸压力传感器、排气压力传感器、排气调压阀和曲轴转角编码器。
高压气源的出气口通过进气管与发动机的进气门连通,在进气管上安装有进气流量传感器和进气压力传感器,所述进气压力传感器距离进气门2-3倍管径。
发动机的气缸盖上安装有气缸压力传感器。
发动机的排气门连接出气管,出气管上安装有排气压力传感器、排气调压阀,所述排气压力传感器距离排气门2-3倍管径。
所述发动机的曲轴上装有曲轴转角编码器。
发动机内部残余废气测量方法,包括以下步骤:
步骤1、停止发动机点火、喷油,发动机曲轴由电动机拖动,在活塞往复运动下实现进气与排气过程。
步骤2、电机拖动发动机至所需试验转速,调整高压气源压力、排气调压阀,使进排气压力满足试验要求。
步骤3、测量进气管压力、气缸压力、排气管压力随曲轴转角变化。
步骤4、根据进气管与气缸和排气管压力差,计算回流废气流量;
其中表示气缸至进气管瞬时废气流量,表示排气管至气缸瞬时废气流量,A表示气门有效流通面积,Ψ表示气门流通系数,p1表示气缸压力,p0表示进气管压力,p2表示进气管压力,ρ0表示缸内气体密度,cp表示定压比热容,cv定容比热容。
步骤5、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算进气管内累积废气量m1;
其中表示曲轴转角编码器脉冲信号间隔,n表示曲轴转速,表示进气门开启转角,表示进气门关闭转角。
步骤6、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算排气管回流累积废气量m2;
其中表示排气管倒流起始转角,表示排气管倒流结束转角。
步骤7、根据进气流量传感器所测流量Q和进排气管回流的累积废气量,计算进排气管倒流引起的残余废气系数φ;
本发明有益效果:
本发明提供了一种发动机内部残余废气测量装置及其测量方法,可在不同转速、配气正时、进排气压力条件下,测量发动机内部残余废气量。
该装置在电动机拖动下工作,无需燃料燃烧,可在发动机零部件设计阶段进行内部残余废气试验,可灵活调节配气正时、进排气压力等试验参数;
该装置可应用于车用汽油机、车用柴油机、船用柴油机等不同类型发动机,结构简单,试验简便可行
附图说明
图1为本发明方法采用的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例包括发动机、高压气源1、进气流量传感器2、进气压力传感器3、气缸压力传感器5、排气压力传感器7、排气调压阀8和曲轴转角编码器10。高压气源的出气口通过进气管与发动机的进气门4连通,在进气管上安装有进气流量传感器和进气压力传感器,进气压力传感器距离进气门2-3倍管径,气体在该距离范围内形成稳定流动状态。发动机的气缸盖上安装有气缸压力传感器。发动机的排气门6连接出气管,出气管上安装有排气压力传感器、排气调压阀8,所述排气压力传感器距离排气门2-3倍管径。所述发动机的活塞连杆9安装的曲轴上装有曲轴转角编码器10。
利用上述装置进行发动机内部残余废气测量方法,包括以下步骤:
步骤1、停止发动机点火、喷油,发动机曲轴由电动机拖动,在活塞往复运动下实现进气与排气过程。
步骤2、电机拖动发动机至所需试验转速,调整高压气源压力、排气调压阀,使进排气压力满足试验要求。
步骤3、测量进气管压力、气缸压力、排气管压力随曲轴转角变化。
步骤4、根据进气管与气缸和排气管压力差,计算回流废气流量;
A=πDVLV
其中表示气缸至进气管瞬时废气流量,单位为kg/s,表示排气管至气缸瞬时废气流量,单位为kg/s,A表示气门有效流通面积,DV表示气门直径,单位为m,LV表示气门升程,单位为m,Ψ表示气门流通系数,p1表示气缸压力,单位为pa,p0表示进气管压力,单位为pa,p2表示进气管压力,单位为pa,ρ0表示缸内气体密度,cp表示定压比热容,cv定容比热容。
步骤5、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算进气管内累积废气量m1;
其中表示曲轴转角编码器脉冲信号间隔,单位为rad,n表示曲轴转速,单位为rad/s,表示进气门开启转角,单位为rad,表示进气门关闭转角,单位为rad。
步骤6、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算排气管回流累积废气量m2;
其中表示排气管倒流起始转角,单位为rad,表示排气管倒流结束转角,单位为rad。
步骤7、根据进气流量传感器所测流量Q(L/s)和进排气管回流的累积废气量,计算进排气管倒流引起的残余废气系数φ;
Claims (1)
1.发动机内部残余废气测量方法,使用的装置包括发动机、高压气源、进气流量传感器、进气压力传感器、气缸压力传感器、排气压力传感器、排气调压阀和曲轴转角编码器;
高压气源的出气口通过进气管与发动机的进气门连通,在进气管上安装有进气流量传感器和进气压力传感器,所述进气压力传感器距离进气门2-3倍管径;
发动机的气缸盖上安装有气缸压力传感器;
发动机的排气门连接出气管,出气管上安装有排气压力传感器、排气调压阀,所述排气压力传感器距离排气门2-3倍管径;
所述发动机的曲轴上装有曲轴转角编码器;
其特征在于包括以下步骤:
步骤1、停止发动机点火、喷油,发动机曲轴由电动机拖动,在活塞往复运动下实现进气与排气过程;
步骤2、电机拖动发动机至所需试验转速,调整高压气源压力、排气调压阀,使进排气压力满足试验要求;
步骤3、测量进气管压力、气缸压力、排气管压力随曲轴转角变化;
步骤4、根据进气管与气缸和排气管压力差,计算回流废气流量;
其中表示气缸至进气管瞬时废气流量,表示排气管至气缸瞬时废气流量,A表示气门有效流通面积,Ψ表示气门流通系数,p1表示气缸压力,p0表示进气管压力,p2表示进气管压力,ρ0表示缸内气体密度,cp表示定压比热容,cv定容比热容;
步骤5、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算进气管内累积废气量m1;
其中表示曲轴转角编码器脉冲信号间隔,n表示曲轴转速,表示进气门开启转角,表示进气门关闭转角;
步骤6、根据发动机转速,计算气门开启到关闭期间不同转角所对应废气流动速率,计算排气管回流累积废气量m2;
其中表示排气管倒流起始转角,表示排气管倒流结束转角;
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