小型直喷柴油机循环变动特性分析

小型直喷柴油机循环变动特性分析 小型直喷柴油机循环变动特性分析 第16卷(1998)第3期内燃机 TransnctlonsofCSICEVo】.16(1998)No,3 小型直喷 徐秀兰' 柴油机循环变动 塑张元毅杨 (山东工T业大学动力工程系) 摘要 特性分析 滨刘德华 1 l 奉文主要研究采用低裢流进气,浅w型燃烧系统的sD21OO直喷柴油机的植环变动.用平均 指示压力P.,最大爆发压力P,最大爆发压力出现时刻他,最大压力升高率出现时刻等指标进 行评价.对柴油机多种工巩进行分析,结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,由于主要采用空间混合方式燃烧,特定工把和最 大扭矩工把时,燃烧比较粗暴,P变动较大.燃烧时刻集中而适时.P变动量小.动力性较好.全负 荷特性和全负荷速度特性工况时…P和仕的循嗣:变动都有各自的规律.通过对谊机吝工把参数 进行相关分析,讨论了影响最大爆发压力变动的主要和次要因素,为降低其循环变动提供了依据. 美量词;循环变动特性,浅w型燃烧系统,相关分析,柴油机 TheStudyonCycle—to—CycleVariatio . nofaSmallDIDieselEngine XuXiulanYanWeiZhangYuanyiYangBinLiuDehua (HeatPowerDepartment,ShandongUniversityofTechnology) Abstract Thecharacteristicsofoperatingcyclicvariationsforlow-swirlshellow-W?typecombustion systemonSD2100dieselenginearetestedandmeasured.Thecycle—to— cyclevariationisexpressed byfourparameters:P,,卿,仕intheseexperiments.Theauthoranalysesthevariousconditions ofthedieselengine.Thespacemixed— burnedprocessmakesthevariation:oflargeandthesuit combustiontimemakesthevariationofsmallontheratedandthemaximumtorquecondition. Thevariationsof,,havetheirownregularpatternsontheloadcharacteristicsandfullload per[ormance.Meanwhilearegressionanalysisonvariousparametersinoperatingprocessof engine,themainandsecondary[actorimpactthepressuresare[oundandgetwaygtoavoidthem Keywords:Thecharacteristicsofoperatingcyclicvariation?Shallow— W-typecombustionsystemt Regressionanalysis,Dieselengine 原稿啦到日期为1997—0l-15.謦改稿收到日期为1997—04—28. *中国,井南,邮缠250014. ?286?内燃机第l6卷第3期 符号说明 —— 最大爆发压力; S——最大爆发压力循环变动量; —— 平均指示压力; S——平均指示压力循环变动量; —— 最大爆发压力所在时刻} A——最大爆发压力所在时刻均值} B——最大压力升高率所在时刻均 值; 巩——针阀开启位置; 户——最大爆发压力均值; 引言 —— 最大爆发压力循环变动率; A——平均指示压力均值; —— 平均指示压力循环变动率; 张一一最大压力升高率所在时刻; S——最大爆发压力所在时刻变动 量; S一,最大压力升高率所在时刻变动 量; —— 上止点前15CA压力值. 一 般说来,由于汽油机循环变动较大,对性能影响较为显着,因此循环变动一直是汽 油 机的重要研究课题之一.然而,循环变动同样会降低柴油机的动力性,经济性,程度 严重时, 还会影响发动机寿命,因此也是值得研究的. 涡流室柴油机改直喷时,为使气缸盖共线加工,采用了浅w型燃烧室.这种栗谰低 涡流 气道的燃烧系统,主要以空间混合方式进行燃烧,发动机具有不同于其它直喷发动机的循环 变动特点,为研究此种机型的变动规律,做以下试验进行分析. 1试验装置与 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 本文以采用浅W型燃烧系统的SD21O0 直喷荣油机为研究对象,表1列出了试验甩柴 油机的主要技术规格.采用ECA燃烧分析仪 进行数据整理.甩最大爆发压力,最大爆发压 力出现时刻,最大压力升高率出现时刻,平均 指示压力等指标,评价其循环变动.评价参数 中循环变动量为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 偏差,变动率为标准偏差 与均值的比,变动幅度为最大值和最小值之 差.本文以200个循环进行说明. 2试验结果及分析 裹l柴油机的主要技术檀格 型号SD21oo 塑式四冲程水睁 缸数2 缸径×行程/ram×mm100×115 燃烧宣形状浅w壹 压缩比17|1 供油提前角/CA23 标定工况/kw/【r?mJn')22.1/2200 量太扭矩工况/(N?m)/(r.mIn_.)i1,3/1540 2.1标定工况下的循环变动 2.1.1最大爆发压力的循环变动图1所示是SD2100柴油机在2200r/rain,功率为22 1998年7月撩秀兰等,型直喷柴油机循环变动特性分析?287? kW的标定工况下运行时,200个连续循环最大爆发压力P的分布情况.根据各循环 的P 值,计算出其平均值P为9.33MPa,循环变动量S为0.38MPa,循环变动率为4.1. 且由图1中可见,在200个循环中,P的最大值为lO.21MPa,最小值为8.48MPa,变动幅 度为1.73MPa. 图2表明该柴油机200个循环中P与循环次数之间的关系,有104个循环的P值大于 其平均值p,而且其中大于p值5的有17个;有96个循环的P值小于户,但其中比 P小5的仅有8个,由于浅w型燃烧系统主要采用空问混合燃烧,燃烧比较粗暴,发动机 机械负荷是比较大的. 圈1标定工况下mtli环变动圈圈2标定工况下循环变动分布圈 2.1_2最大爆发压力出现时刻的循环变动图3是200个循环中各循环的最大爆发压力 出现时刻的分布情况,曲轴转角以上止点为O.计算.经计算得知,在200个循环中,均值 ^在上止点后5.1CA,其循环变动量为1_0CA.由图3可知,各循环的P出现在上 止点后2.6CA,7.4CA之间,而上止点后5CA左右是其出现的密集区,在这一区间, 大约有l0O个循环的P出现. 置3标定工况下循环变动分布圈圈4标定工况下循环变动分布圈 ? 288?内燃机第16卷第3期 2.1.3最大压力升高率所在时刻的循环变动图4是在供油提前角为23CA时,测取 200个点的结果.最大压力升高率dp:/d出现时刻话最早为上止点后0.2CA,而最晚为 上止点后3.6CA.变化幅度仅为3.4CA.由图4可以看出,在均值且为1.8CA附近大 约有120多个,这表明dp:/d出现时刻比较集中,工况稳定,出现时刻适时,燃烧较为完善. 2.1.4平均指示压力的循环变动图5为连续采集200个循环的平均指示压力P:所形成 的分布图.经计算得知,P.的平均值.为0.95MPa,其循环变动量为0.02MPa,循环变 动率为1.9.由图形可知.小于平均值.值5的仅有3个循环,而且分布也是比较集 中的.采集多次数据都可得到类似结果,这说明浅w型燃烧系统动力性较好. 2.2最大扭矩工况下的循环变动 2.2.1最大爆发压力的循环变动最大扭矩工况出现在1540r/min,扭矩为113N?m 的工况下,此时P:为8.77MPa,S.仅为0.11MPa.根据图6可以看到变动较为集中,变动 幅度仅有0.54MPa,没有一个能大于P5.虽然循环供油量加大,但无论最大爆发压力值 还是变动幅度.都比标准工况情况下小的多,这是由于负荷加大,滞燃期变短的原因,且由 标定工况的上止点后1.8CA变为上止点前2.1CA就说明了这一点. 圈5标定工况下的循环变动分布圈圈6量大扭矩工况下的鬣环变动分布圈 2.2.2平均指示压力的循环变动平均指示压力表明了发动机在最大扭矩时的动力 性能, 此时P.增大到1.02MPa,而S却减小到0.02MPa.图7表明变动幅度仅有O.O7MPa,没 有小于P.5的压力变动,说明在最大扭矩时,浅w型燃烧系统的动力性能也是很好的. 2.3按全负荷特性运行时的循环变动 图8是SD2100柴油机按一2200r/min的负荷特性运行时,200个循环中各循环的 P…S和随负荷变化的情况.由图可见,随负荷减小…P由满负荷的9.33MPa减少刊空 负荷的5.75MPa,前期减少较多,而后期减少减缓;S的变化较为复杂,由空负荷变化到 50负荷,是一直增大的.由50负荷增加到全负荷,却是减小的,由0.61MPa减小 到0.38MPa;也反映了这一变化趋势.. 图9的实线表示相同工况下,最大爆发压力出现时刻的平均值及其变动量S随负 1998年7月橡秀兰等小型直喷柴油机循环变动特性分析'289 田7?太扭矩工况下的膏环变动分布啊圈8全盘青特性下的p砷,s的变化规? 荷增加的变动规律.可以看到随着负荷的增加.A.逐渐提前,由8.8CA变化到5.1CA? 这是由于负荷加大,滞燃期变短{5随着负荷增加而增加,由0.3CA变到1.0CAa 图9的虚线表示的是最大压力升高率所在时刻B的循环变动,和A变化一样,它也 是随负荷增大而提前,由5.3CA变化到1.8CA,S是随负荷增加而增加的. 2.4全负荷速度特性的薅环变动 柴油机在全负荷速度特性下运行,如图10所示,当转速由2200r/min下降到1800 r/mia时,由于油泵校正器的作用.实际搪环供油量略有增加,则声有所上升.转速由1800 r/min下降到1200r/rain时实际循环供油量略有增加,相应的循环最高压力声有所上升. 由1800r/rain下降到1200r/rain时,实际循环供油量略有减少,户相应减少.5和随 转速变化,出现一定的波动.但总的趋势是随着转速的降低而减小. 图ll实线表示的是最大爆发压力所在时刻的平均值及其变动量的变化规律. 一,全盘青..性下和'I的?碎童袖?负青童化纛? —— 和矗的循环空动---B-和的锤并吏萌 ? _ . l8 _,r?m-- 一1O全负霄t童性下的,-,s-, 审的壹化曩律 ? 290内燃机第l6卷第3期 由于转速下降,以角度计的着火滞燃期缩短,最大爆发压力所在位置提前,由2200r/min的 5.1CA变化到1200r/rain的2.4CA;s1随速度的下降而变小.转速从2200r/rain降到 1200r/rain时,由1.0CA降到0.4CA. 图1l虚线表示的是最大压力升高率所在时刻B及其变动量S随速度变化的规律 和变化一样,B由上止点后1.8cA提前到上止点前5.1CA;s也是下降的 2.5相关分析 从内燃机工作过程很容易看出,各参数之间并不是孤立,而是具有特定的相关关系.如 果能在各参数之间做一系列的相关分析,可分析出影响循环变动的主要因素和次要因素.这 样就可以采取防治 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 降低柴油机的循环变动. 对平均指示压力循环变动的研究十分广泛,许多人通过相关分析已经得知循环喷油量 的循环变动是影响平均指示压力的主要因素但对最大爆发压力循环变动的影响因素的研 究却相对较少.本文主要对影响它的因素进行相关分析.一般说来,着火滞燃期是影响最大 爆发压力的主要因素,因此对影响着火滞燃期的诸因素和最大爆发压力进行相关分析. 首先对最大爆发压力和最大爆发压力出现时刻进行相关分析,把只出现一个点的最早 和最迟出现时刻去除.累加各时刻出现的最大爆发压力值,求出平均值,然后进行一元线性 回归.得到图12.可以明显看出,随着出现时刻的延长,最大爆发压力是降低的,它们之间的 相关系数为一0.94,相关程度相当高 田ll全负着特性下和和的一环变动_建麈童亿规-啊112和的一元-性圈自分斩_ —— ^和S^的变动规律一日.和S-的变动觏昝 由图l2分析,最大爆发压力出现时刻可能和喷油器针阀开启时刻有关,然后进 行了实际验证,按0.2?A为间隔,同时测取针阀升程曲线和压力曲线,以同样的数学方法 进行处理.得到一元线性回归图形,如图13所示,随开启时刻的滞后,最大爆发压力出现时 刻也延迟.相关系数为0.91,相关程度也是比较大的.当凸轮轴轴向间隙过大,喷油泵传动 端传动零件的啮合间隙过大时,会使齿条产生抖动.供油齿条的抖动是喷油提前角改变的主 要因素,另外油管的残余压力变动对它也有影响m. 由于进气均匀度和漏气量的不同,每循环喷油前的压缩压力也不同.有文献认为:燃烧 1998年7月椽秀兰等:小型直聩柴油机循环变动特性分析?291. 微小的压力变动使温度变动后,也的化学反应速度约正比于温度的25次方,因此, 会影响着 火滞燃期和燃烧情况.通过上止点前15CA的压力数据和最大爆发压力作一元线性回 归,如图14所示.可以看到它们之间的关系比较分散,相关系数仅为0.74,但也可以大体看 出这样的规律,即压缩压力较大时,着火滞燃期缩短,最大爆发压力减小;压缩压力较小时, 最大爆发压力增大. 圈l3PL和的一元线性回归分析l圈圈14和一的一元蛙性回归分析圈 3结论 (1)采用低旋流进气的浅w型燃烧系统的直喷柴油机,由于主要采用空间混合方式一 燃烧比较粗暴.变动较大,机械负荷较大I燃烧时刻集中而适时,动力性较好. (2)由低负荷到高负荷变化比较复杂,s.先升高后降低.而和B却因滞燃期缩短 而提前,它们的变动量是一直增加的. (3)在全负荷速度特性工况下,P先上升后下降,s的变化趋势是下降的.因为以转 角计的滞燃期缩短,^和B逐步提前,它们的变动量是逐渐变短的. (4)经相关分析发现.喷油时刻的循环变动是影响P变动的主要因素,而进气量和漏 气量的变动影响较小,因此,减少喷油泵柱塞传动件的抖动和高压燃油系统内存在的压力变 动是减少循环变动和机械负荷的关键因素. 参考文献 1陆章样,罗远荣等.车用增压柴{曲帆循环变神特性分析.内燃机工程,1990(1) 2侯建章.车用柴油机铺环壹神特性分析.汽车技术,1992(4) 3李虎.内燃机铺环变神评连.西安公略学皖,1991(1) 4程庆?,罗福强等.直喷式柴油机喷油及燃烧过程循环渡神的研究.江苏工学皖,1990(4) 集纶蕾.肇l袖帆铺环艟神率的研究.内燃机,l989(2) 5冀车捂, 6乔信起.肇油机供{曲蕞境曲态数的测试研究_[学位论文].卉南t山东工业大学,1990