柴油机进气涡流自动试验系统设计与评价方法-中国工程科学.PDF

２００７ 年５ 月 中国工程科学 May ２００７ 第９ 卷第５ 期 Engineering Science Vol畅９ No畅５ 研究报告 柴油机进气涡流自动试验系统设计与评价方法 １ １ ２ 于吉超 ， 刘德新 ， 冯洪庆 （１畅 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室， 天津　 ３０００７２ ； ２畅 中国石油大学热能与动力工程系， 山东东营　 ２５７０６１） ［摘要］ 　 涡流是影响柴油机经济性与排放特性的关键参数， 在柴油机设计与改进过程一般通过气道稳态试验 台进行测量与评价。 介绍了一种自动化程度较高的气道稳态试验台的设计方案， 可以自动控制气门升程和试验 压力， 适用于生产线。 论述和比较了当前常用的测量与分析方法， 并在试验台上进行了相应试验研究。 结果表 明， 即使在相同试验条件下， 不同测量方法或分析方法也会有不同的结果， 在对不同试验台测量结果进行比较 时， 需要注意由于方法不同所引起的差异。 ［关键词］ 　 涡流； 柴油机； 叶片风速仪； 涡流动量计； 稳态试验台 ［中图分类号］ TK４０６； U４６４　 　 ［文献标识码］ A　 　 ［文章编号］ １００９－１７４２ （２００７） ０５－００８５－０６ 　 　 能源紧张与排放法规日趋严格， 对柴油机动力 １　 试验系统设计 性、 经济性和排放特性提出了更高的要求。 发动机 进气过程的流动特征， 尤其是涡流， 作为直接影响 气道试验台结构系统示意见图 １ 。 试验过程 燃油与空气混合程度优劣的一个关键参数， 对发动 中， 气门在减速机 １２ 、 步进电机１３ 的驱动下逐渐 机的经济性和排放影响很大， 从而越来越受到研究 打开， 高压风机７ 提供负压， 变频器８ 用于调节风 者的关注。 机转速， 以保持气门两侧压力稳定。 各传感器信号 ［１ ，２］ 传送到计算机系统１０ ， 进行信号处理和数据保存。 研究表明 ， 在中小缸径直喷柴油机中， 高 ［３］ 涡流系数能使燃油和空气很好地混合， 并增加初期 涡流的测量既可以使用叶片风速仪 ， 也可以应用 ［４］ 放热率， 缩短燃烧持续期， 改善碳烟排放； 但是过 涡流动量计 ， 以适应汽缸直径不同的缸盖， 测量 高的涡流会增强燃烧噪音， 增加 HC 和 CO 排放。 结果可以进行换算和比较。 因此， 合适的涡流对于柴油机的设计与改进尤其 为了加快试验节奏， 以与生产线相配合， 与原 重要。 来的试验系统相比［３］ ， 新试验台的自动控制程度有 涡流主要是由进气过程的切向气流形成的， 用 很大提高： 气门开启装置采用步进电机－ 减速机系 气道稳态试验台来分析进气过程中的气流速度就成 统， 用变频器－ 风机系统控制进气压力； 使用 VC 为考查涡流的一个主要手段。 随着生产的发展， 许 的定时机制控制气门自动开启、 数据测量与气门的 多厂家提出了在生产线上对气道的涡流参数进行检 落座。 测的要求。 传统的试验台需要手动操作气门开启、 1畅1 　 步进电机