CN105527106A - 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法 - Google Patents

用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105527106A
CN105527106A CN201510937740.2A CN201510937740A CN105527106A CN 105527106 A CN105527106 A CN 105527106A CN 201510937740 A CN201510937740 A CN 201510937740A CN 105527106 A CN105527106 A CN 105527106A
Authority
CN
China
Prior art keywords
machine oil
super detonation
evaluating
cylinder
test unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510937740.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105527106B (zh
Inventor
王志
齐运亮
龙岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201510937740.2A priority Critical patent/CN105527106B/zh
Publication of CN105527106A publication Critical patent/CN105527106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105527106B publication Critical patent/CN105527106B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/05—Testing internal-combustion engines by combined monitoring of two or more different engine parameters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法，该试验装置包括缸体、缸盖、进气管路、排气管路、电子控制单元ECU和缸压传感器；所述缸体内设有活塞，所述缸盖上设置有进气门、排气门、火花塞和机油喷油器，所述进气门连接所述进气管路，所述排气门连接所述排气管路，在所述进气管路的进气方向上依次设有进气控温稳压腔、节气门、汽油喷油器，所述电子控制单元ECU用于对所述机油喷油器的喷油进行控制，所述缸压传感器用于检测所述缸体内的压力信息。本发明不仅能够节省试验时间，而且能够研究机油窜入对缸内燃烧的直接影响。

Description

用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法
技术领域
本发明涉及内燃机燃烧技术领域，尤其涉及一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法。
背景技术
增压小排量是实现汽油机节能减排的一条重要途径。然而随着燃烧室内能量密度的提高，在汽油机低转速、大负荷工况下，容易出现一种名为超级爆震的非正常燃烧现象，目前已成为汽油机进一步发展的主要技术障碍。超级爆震在火花点火前发生早燃，最大爆发压力极高，并伴有巨幅压力振荡，对发动机危害极大，现已成为汽油机领域的研究热点。
抑制超级爆震的一条重要途径是杜绝早燃。目前普遍认为窜入燃烧室内的机油液滴是诱发早燃的主要原因之一。燃烧室壁面的机油油膜被碰壁的燃油喷雾稀释，粘性降低并聚集在活塞环岸间隙中，当活塞运行到上止点附近时，机油与燃油的混合物在惯性力的作用下窜入燃烧室中，在适当的压力和温度条件下首先自燃，并点燃周围混合气诱发早燃，继而导致超级爆震。因而，机油的成分和物理化学性质对超级爆震的发生频次有着重要影响。
目前，超级爆震试验大多将机油作为润滑油，将发动机运行一段时间(通常是1h)，记录超级爆震发生频次，据此来研究不同机油对超级爆震的影响。这种检测往往耗时较长，而且由于机油液滴窜入燃烧室的途径并不唯一，具有一定的随机性，导致试验结果尽管具有统计意义，却无法对气缸内的具体燃烧过程进行直接研究。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法，能够减少试验时间，而且能够研究机油窜入对缸内燃烧的直接影响。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，包括缸体、缸盖、进气管路、排气管路、电子控制单元ECU和缸压传感器；
所述缸体内设有活塞，所述缸盖上设置有进气门、排气门、火花塞和机油喷油器，所述进气门连接所述进气管路，所述排气门连接所述排气管路，在所述进气管路的进气方向上依次设有进气控温稳压腔、节气门、汽油喷油器，所述电子控制单元ECU用于对所述机油喷油器的喷油进行控制，所述缸压传感器用于检测所述缸体内的压力信息。
优选地，还包括与所述缸压传感器连接的计算机，所述计算机用于对所述缸压传感器检测到的数据进行处理。
优选地，所述缸压传感器设置在所述缸盖上。
优选地，所述排气管路上还设有尾气分析仪。
优选地，所述活塞的压缩比为10-18。
优选地，所述活塞为钢制活塞。
优选地，所述汽油喷油器设置在所述进气门的门口。
优选地，所述活塞由测功机带动运转。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种超级爆震的测试方法，通过上述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置实现，所述测试方法包括：
S1：通过所述进气控温稳压腔、所述节气门以及所述汽油喷油器控制所述活塞压缩至上止点时缸体内混合气的热力学状态；
S2：所述电子控制单元ECU控制所述机油喷油器按照预设的喷油策略向所述缸体内喷射机油；
S3：通过所述缸压传感器采集所述缸体内的压力变化，提取放热率特征与压力震荡信息，判断缸体内早燃时刻与超级爆震强度；
S4：改变所述机油喷油器所喷射的机油的种类，重复上述步骤，对比不同种类机油对超级爆震的影响。
优选地，还包括：通过尾气分析仪反馈缸内混合气体的空燃比信息。
(三)有益效果
本发明实施方式提供的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，能够实现缸体内气体的稳定早燃，引发稳定的超级爆震，因此能够获取大量的超级爆震试验样本，不仅能够节省试验时间，而且能够研究机油窜入对缸内燃烧的直接影响。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置的示意图；
图2是本发明实施方式提供的一种超级爆震的测试方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施方式提供了一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置的示意图，该试验装置包括缸体、缸盖、进气管路、排气管路、电子控制单元ECU和缸压传感器；
所述缸体内设有活塞，所述缸盖上设置有进气门、排气门、火花塞和机油喷油器，所述进气门连接所述进气管路，所述排气门连接所述排气管路，在所述进气管路的进气方向上依次设有进气控温稳压腔、节气门、汽油喷油器，所述电子控制单元ECU用于对所述机油喷油器的喷油进行控制，所述缸压传感器用于检测所述缸体内的压力信息。
本发明实施方式提供的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，能够实现缸体内气体的稳定早燃，引发稳定的超级爆震，因此能够获取大量的超级爆震试验样本，不仅能够节省试验时间，而且能够研究机油窜入对缸内燃烧的直接影响。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置的示意图，该试验装置包括缸体、缸盖、电子控制单元ECU；
缸体内设有活塞8，缸盖上设置有进气门3、排气门7，进气门3和排气门7分别对应连接有进气管路2和排气管路6，在进气管路2的进气方向上依次设有进气控温稳压腔、节气门、汽油喷油器1，在排气管路6上设有尾气分析仪，缸盖上还设有缸压传感器、火花塞5、机油喷油器4，电子控制单元ECU用于对机油喷油器4的喷油进行控制，可自由实现设定的机油喷射策略；
其中，汽油喷油器1可以为PFI(进气道燃油喷射)喷油器，机油喷油器4可以为DI(缸内直喷)喷油器，活塞8为高压缩比活塞，压缩比为10-18，进气控温稳压腔的进气控温范围可以为300K-400K，控压范围可以为0.05-0.3MPa，为产生超级爆震提供条件，活塞8可以为钢制活塞，强度高，不会在高强度频繁的超级爆震影响下损坏，优选地，活塞8的顶部为平顶状，可以降低缸盖的厚度，汽油喷油器1可以安装在进气门3的门口，活塞8通过连杆、曲轴等由测功机带动运转。
优选地，上述的试验装置还包括与所述缸压传感器连接的计算机，所述计算机用于对所述缸压传感器检测到的数据进行处理。
本发明实施方式提供的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，通过进气控温稳压腔、节气门以及喷油器能够灵活控制活塞压缩上止点时缸体内混合气的热力学状态(包括温度、压力和浓度)，通过机油喷油器可以向缸体内喷射不同体积、不同种类的机油样品或机油与汽油混合物，实现火花塞点火前缸体内混合气体的早燃，引发不同强度的超级爆震，通过缸压传感器采集缸体内的压力变化，提取放热率特征与压力震荡信息，判断缸体内早燃时刻与超级爆震强度，从而可以研究不同机油样品对超级爆震的影响。
本发明实施方式还提供了一种超级爆震的测试方法，通过上述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置实现，所述测试方法包括：
S1：通过所述进气控温稳压腔、所述节气门以及所述汽油喷油器控制所述活塞压缩至上止点时缸体内混合气的热力学状态；
S2：所述电子控制单元ECU控制所述机油喷油器按照预设的喷油策略向所述缸体内喷射机油；
S3：通过所述缸压传感器采集所述缸体内的压力变化，提取放热率特征与压力震荡信息，判断缸体内早燃时刻与超级爆震强度；具体地，可以通过缸压传感器采集缸体内的压力信息，由曲轴转角和压力数据计算得到放热率，根据放热率确定着火时刻，与正常燃烧循环对比，作为判断是否早燃的依据，根据压力数据判断超级爆震强度，例如，可以采用累计放热率5％或10％的时刻，即CA05或CA10作为缸内混合气的着火时刻，作为早燃时刻，将压力峰值、压力震荡、压力震荡起始时刻作为判断超级爆震强度的依据；
S4：改变所述机油喷油器所喷射的机油的种类，重复上述步骤，对比不同种类机油对超级爆震的影响。
优选地，上述测试方法还包括：通过尾气分析仪反馈缸内混合气体的空燃比信息，从而可以实现精确控制缸体内混合气的浓度。
例如，本发明中的测试方法可以具体包括以下步骤：
S101：通过进气控温稳压腔、节气门以及汽油喷油器1控制活塞压缩至上止点时缸体内混合气的热力学状态(包括温度、压力和浓度)，此外，还可以通过尾气分析仪反馈缸内混合气体的空燃比信息，从而精确控制缸体内混合气的浓度；
S102：在每个燃烧循环，汽油喷油器1与火花塞5正常工作，实现正常燃烧；
S103：在电子控制单元ECU的控制界面预先设置机油喷射策略(包括喷油循环、脉宽、时刻)，设置完毕后触发机油喷射开关，实现在同一热力学状态下，每隔3个燃烧循环机油喷油器4向缸体内直接喷射1次机油，共喷射4次，其中，在机油喷射的燃烧循环仍保证汽油喷油器1与火花塞5正常工作，机油喷射导致火花点火前缸体内混合气体的早燃，引发4次孤立的超级爆震，如图2所示，其中，X为燃烧循环的循环数，Y为气缸压力(缸体内的压力信息)；
S104：通过缸压传感器采集缸体内的压力信息，由曲轴转角和压力计算得到放热率，将累计放热率5％的时刻CA05作为着火时刻，与正常燃烧循环的CA05对比，作为判断是否早燃的依据；将压力峰值、震荡、震荡起始时刻等作为判断超级爆震强度的依据；将4次孤立喷油循环的CA05、压力峰值、压力震荡、压力震荡起始时刻等参数的平均值作为该热力学条件下该种机油对增压汽油机超级爆震影响的评价指标，用标准差评价数据的离散程度；
S105：将其他种类的机油通过机油喷油器4喷射，重复上面步骤，对比不同种类机油对增压汽油机超级爆震的影响。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，包括缸体、缸盖、进气管路、排气管路、电子控制单元ECU和缸压传感器；
所述缸体内设有活塞，所述缸盖上设置有进气门、排气门、火花塞和机油喷油器，所述进气门连接所述进气管路，所述排气门连接所述排气管路，在所述进气管路的进气方向上依次设有进气控温稳压腔、节气门、汽油喷油器，所述电子控制单元ECU用于对所述机油喷油器的喷油进行控制，所述缸压传感器用于检测所述缸体内的压力信息。
2.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，还包括与所述缸压传感器连接的计算机，所述计算机用于对所述缸压传感器检测到的数据进行处理。
3.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述缸压传感器设置在所述缸盖上。
4.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述排气管路上还设有尾气分析仪。
5.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述活塞的压缩比为10-18。
6.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述活塞为钢制活塞。
7.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述汽油喷油器设置在所述进气门的门口。
8.根据权利要求1所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置，其特征在于，所述活塞由测功机带动运转。
9.一种超级爆震的测试方法，其特征在于，通过权利要求1-8任一所述的用于评价机油对超级爆震影响的试验装置实现，所述测试方法包括：
S1：通过所述进气控温稳压腔、所述节气门以及所述汽油喷油器控制所述活塞压缩至上止点时缸体内混合气的热力学状态；
S2：所述电子控制单元ECU控制所述机油喷油器按照预设的喷油策略向所述缸体内喷射机油；
S3：通过所述缸压传感器采集所述缸体内的压力变化，提取放热率特征与压力震荡信息，判断缸体内早燃时刻与超级爆震强度；
S4：改变所述机油喷油器所喷射的机油的种类，重复上述步骤，对比不同种类机油对超级爆震的影响。
10.根据权利要求9所述的超级爆震的测试方法，其特征在于，还包括：通过尾气分析仪反馈缸内混合气体的空燃比信息。
CN201510937740.2A 2015-12-15 2015-12-15 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法 Active CN105527106B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510937740.2A CN105527106B (zh) 2015-12-15 2015-12-15 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510937740.2A CN105527106B (zh) 2015-12-15 2015-12-15 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105527106A true CN105527106A (zh) 2016-04-27
CN105527106B CN105527106B (zh) 2019-07-12

Family

ID=55769470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510937740.2A Active CN105527106B (zh) 2015-12-15 2015-12-15 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105527106B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840684A (zh) * 2017-01-13 2017-06-13 西华大学 一种定容‑定压混合燃烧模拟实验装置及其控制方法
CN107389354A (zh) * 2017-08-31 2017-11-24 北京理工大学 基于预混燃烧引燃的附壁油膜燃烧实验装置和方法
CN112113768A (zh) * 2020-09-09 2020-12-22 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机超级爆震差异性验证方法
CN113431659A (zh) * 2021-07-29 2021-09-24 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机窜油量的控制装置
CN113818970A (zh) * 2021-08-10 2021-12-21 浙江吉利控股集团有限公司 一种发动机气缸盖、发动机、车辆及沉积物处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102207040A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动机
EP2733338A1 (en) * 2011-07-11 2014-05-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
WO2014129389A1 (ja) * 2013-02-19 2014-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の異常燃焼検出装置
CN104132775A (zh) * 2014-07-15 2014-11-05 清华大学 增压汽油机超级爆震试验装置及测试方法
GB2480845B (en) * 2010-06-03 2017-07-05 Gm Global Tech Operations Llc Bench test apparatus for an internal combustion engine and testing method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102207040A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的异常燃烧检测方法及火花点火式发动机
GB2480845B (en) * 2010-06-03 2017-07-05 Gm Global Tech Operations Llc Bench test apparatus for an internal combustion engine and testing method thereof
EP2733338A1 (en) * 2011-07-11 2014-05-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
WO2014129389A1 (ja) * 2013-02-19 2014-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の異常燃焼検出装置
CN104132775A (zh) * 2014-07-15 2014-11-05 清华大学 增压汽油机超级爆震试验装置及测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王志: "增压汽油机中早燃和超级爆震的研究进展", 《汽车安全与节能学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840684A (zh) * 2017-01-13 2017-06-13 西华大学 一种定容‑定压混合燃烧模拟实验装置及其控制方法
CN107389354A (zh) * 2017-08-31 2017-11-24 北京理工大学 基于预混燃烧引燃的附壁油膜燃烧实验装置和方法
CN107389354B (zh) * 2017-08-31 2019-02-19 北京理工大学 基于预混燃烧引燃的附壁油膜燃烧实验装置和方法
CN112113768A (zh) * 2020-09-09 2020-12-22 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机超级爆震差异性验证方法
CN112113768B (zh) * 2020-09-09 2021-08-31 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机超级爆震差异性验证方法
CN113431659A (zh) * 2021-07-29 2021-09-24 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机窜油量的控制装置
CN113818970A (zh) * 2021-08-10 2021-12-21 浙江吉利控股集团有限公司 一种发动机气缸盖、发动机、车辆及沉积物处理方法
CN113818970B (zh) * 2021-08-10 2022-12-23 浙江吉利控股集团有限公司 一种发动机气缸盖、发动机、车辆及沉积物处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105527106B (zh) 2019-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105527106A (zh) 用于评价机油对超级爆震影响的试验装置及测试方法
Welling et al. Measuring the impact of engine oils and fuels on low-speed pre-ignition in downsized engines
CN101498267B (zh) 用于点火液喷射器的检验方法
US9316169B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
Takahashi et al. Combustion development to realize high thermal efficiency engines
CN109983213B (zh) 在气体模式下操作活塞发动机的方法和活塞发动机
CN106640396B (zh) 一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法
CN105673241A (zh) 发动机系统和方法
Ambrozik et al. The influence of injection advance angle on fuel spray parameters and nitrogen oxide emissions for a self-ignition engine fed with diesel oil and FAME
EP3336335B1 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
EP2806145B1 (en) Method of operating a gas or dual fuel engine
Kan et al. Effects of altitude on combustion characteristic during cold start of heavy-duty diesel engine
Li et al. Experimental study on knocking combustion in compressionignition engines under high-altitude conditions
KR101807042B1 (ko) 가솔린-디젤 혼합 연소 엔진의 제어 장치 및 방법
CN104132775A (zh) 增压汽油机超级爆震试验装置及测试方法
Kettner et al. A new flame jet concept to improve the inflammation of lean burn mixtures in SI engines
US10077730B2 (en) System for monitoring a prechamber of an engine
Olt et al. Cylinder pressure characteristics of turbocharged and naturally aspirated diesel engines
CN103542983A (zh) 发动机气缸的漏气检测方法
EP3336337B1 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
Scarcelli et al. Capturing cyclic variability in EGR dilute SI combustion using multi-cycle RANS
Liu et al. An experimental investigation of the engine operating limit and combustion characteristics of the RI-CNG engine
EP3279453B1 (en) Method for testing an ignition device of an internal combustion engine
Padala et al. Performance improvement of a compression ignition engine by ethanol and diesel dual-fuelling
Mansoury et al. Experimental investigation of the effects of air injection and injection timing in a natural aspirated di diesel engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant