一种柴油机摩擦及附件损失测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，属于发动机摩擦损失检测技术领域，主要解决的是现有检测方式精度差的技术问题，所述方法具体如下：控制柴油机的进气压力并倒拖柴油机运行使柴油机模拟正常工作，得到倒拖功率；实时测量所述柴油机运行时进气和排气过程的缸内压力；若所述缸内压力大于阈值，则根据热力学多变方程计算纯压缩和纯膨胀过程的指示功率；否则，根据所述缸内压力得到进气和排气过程的缸压曲线，并对所述缸压曲线进行积分得到泵气损失功率；倒拖功率‑泵气损失功率+指示功率得到摩擦及附件损失功率，根据摩擦及附件损失功率换算得到FMEP。本发明专利技术还公开了一种柴油机摩擦及附件损失测量装置。本发明专利技术可以提高测量精度。

A measuring method and device for friction and accessory loss of diesel engine

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机摩擦及附件损失测量方法及装置
本专利技术涉及发动机摩擦损失检测
，更具体地说，它涉及一种柴油机摩擦及附件损失测量方法及装置。
技术介绍
在柴油机开发中，由于柴油机功率扭矩受排量的影响显著，为了在相同排量的前排下研究柴油机的性能，通常将有效输出功率转换为单位排量下的平均压力，即BMEP(Brakemeaneffectivepressure)。对于本专利关注的柴油机摩擦及附件损失功率，也可以相应的转换为单位排量下的平均压力，即FMEP(Frictionmeaneffectivepressure)。电力测功机台架倒拖是获取FMEP最原始的办法，操作过程简单，但倒拖功包含发动机泵气过程的损失，因此得到的FMEP是偏大的，目前这个方法求解FMEP已经很少使用。研究发现柴油机的FMEP与爆压和转速有关。如图1所示为某柴油机的FMEP随转速和爆压的变化关系曲线：爆压增加，曲轴受力会增加，摩擦损失会加大；发动机转速升高，附件(水泵机油泵等)的转速也随之升高，附件耗功会增加，同时，发动机轴系的摩擦损失也会随转速增加而增加。为了获取柴油机的FMEP，现在通常采用测量发动机正常工作状态下，一个工作循环内的压力曲线进行求解。如图2所示为典型柴油机工作循环的缸压曲线，整个工作循环分为四个阶段：进气-压缩-燃烧及膨胀做功-排气。通过热力学公式可知，对压力(Y轴)和容积(X轴)积分，可得到装置做功的数值。对一个工作循环下的缸压-容积(P-V)曲线(图2所示)进行积分，得到发动机的指示功，经换算可得到平均指示压力(IMEP)。在台架上测量柴油机的实际输出功率，并换算得到柴油机平均有效压力(BMEP)。缸内的指示压力(IMEP)减去平均有效压力(BMEP)，即得到该工况下的FMEP。这就是目前最常采用的柴油机摩擦及附件损失测量办法。由于柴油机工作压力变化范围大，通常在0～200bar范围内变化，而且有一半的工作时间处于2～4bar低压区域。目前，柴油机领域通常采用奇石乐公司的高响应高压传感器测量缸内压力，测量范围在0～300bar，根据经验，它偏向于测量50bar以上的高压压力，在5bar以下的压力测量精度差。因此，目前的装置无法精确测量整个工作区域的缸压曲线，在图2中也看出，在低压阶段，缸压曲线呈现出明显的波动，这会影响到最终对缸压曲线的积分结果，也就是影响到最终功率的计算。另外，柴油机燃烧比较粗暴，而且燃烧是一个很复杂的化学反应过程，且具有很强的随机性，这会使柴油机的工作循环波动很大。如图3所示为某柴油机在250个连续的工作循环下的最大缸内压力的波动曲线，平均值为125bar，但实际上，由于燃烧的不稳定性，导致最大爆发压力上下波动3bar左右。工作循环的波动，会对缸压采集带来很大的困难，通常做法是，将这250个循环的缸压进行平均处理，作为该工况下的缸内压力曲线，但这不可避免的带来了误差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的一是提供一种可以提高测量精度的柴油机摩擦及附件损失测量方法。本专利技术的目的二是提供一种可以提高测量精度的柴油机摩擦及附件损失测量装置。为了实现上述目的一，本专利技术提供一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，该方法具体如下：控制柴油机的进气压力并倒拖所述柴油机运行使所述柴油机模拟正常工作，得到倒拖功率；实时测量所述柴油机运行时进气和排气过程的缸内压力；若所述缸内压力大于阈值，则根据热力学多变方程计算纯压缩和纯膨胀过程的指示功率；否则，根据所述缸内压力得到进气和排气过程的缸压曲线，并对所述缸压曲线进行积分得到泵气损失功率；倒拖功率-泵气损失功率+指示功率得到摩擦及附件损失功率，根据摩擦及附件损失功率换算得到FMEP。作为进一步地改进，通过电力测功机倒拖所述柴油机运行，通过瞬态压力传感器实时测量所述柴油机运行时进气和排气过程的缸内压力。进一步地，所述进气压力的范围为4.5～5bar。进一步地，所述阈值为4.5bar。进一步地，所述瞬态压力传感器测量的范围为0～5bar，测量误差小于0.02bar。进一步地，加热所述柴油机的机油至所述柴油机正常工作下的机油温度。为了实现上述目的二，本专利技术提供一种柴油机摩擦及附件损失测量装置，包括用于安装柴油机的试验台架、用于倒拖所述柴油机运行的电力测功机以及电性连接所述试验台架、电力测功机的电脑，还包括瞬态压力传感器、外部增压装置、机油加热装置，所述瞬态压力传感器安装于所述柴油机的气缸体，所述瞬态压力传感器的信号端电性连接所述电脑，所述外部增压装置连接所述柴油机的进气管，所述机油加热装置连接所述柴油机的机油回油管、机油出油管；所述电脑根据试验台架的数据、电力测功机反馈的倒拖功率、瞬态压力传感器反馈的缸内压力计算到得FMEP。作为进一步地改进，所述机油加热装置包括储油箱，所述储油箱底部设有加热模块，所述储油箱的一侧壁分别设有用于连接所述机油回油管的回油接头、用于连接所述机油出油管的出油接头，所述储油箱的另一侧壁设有散热风扇以及用于安装所述散热风扇的安装架，所述储油箱的另一侧壁还设有散热翅片。进一步地，所述外部增压装置包括涡轮泵以及连接所述涡轮泵的电机。进一步地，所述外部增压装置的输出端设有调压阀。有益效果本专利技术与现有技术相比，具有的优点为：本专利技术通过进气加压的方式，提高柴油机的气缸爆发压力，并通过电力测功机倒拖柴油机运行可以有效模拟柴油机真实工作情况下的轴系受力情况，没有燃烧过程，消除了由于燃烧不稳定性带来的循环波动；在低压时利用低量程压力传感器可以有效提高泵气过程压力曲线的测量精度，从而提高由压力曲线积分得到的泵气损失功率的精度；在高压时通过热力学上的多变方程计算纯压缩和纯膨胀过程的指示功率，可以避免处理最大缸内压力的波动曲线带来的误差；最后根据倒拖功率、泵气损失功率、指示功率得到换算得到FMEP，可以有效提高测量精度；通过控制不同的倒拖转速及进气压力便可得到不同转速、不同柴油机爆发压力下的摩擦及附件损失FMEP。附图说明图1为柴油机的FMEP随转速和爆压的变化曲线图；图2为柴油机工作的缸压-容积曲线图；图3为柴油机工作循环内气缸最大压力的变化图；图4为本专利技术的结构示意图；图5为本专利技术中机油加热装置的结构示意图。其中：1-柴油机、2-电力测功机、3-瞬态压力传感器、4-电脑、5-外部增压装置、6-机油加热装置、7-气缸体、8-进气管、9-机油回油管、10-机油出油管、11-储油箱、12-加热模块、13-散热风扇、14-安装架、15-散热翅片。具体实施方式下面结合附图中的具体实施例对本专利技术做进一步的说明。参阅图4、5，一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，该方法具体如下：控制柴油机1的进气压力并倒拖柴油机1运行使柴油机1模拟正常工作，得到倒拖功率，进气压力的范围为4.5～5bar；实时测量柴油机1运行时进气和排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，该方法具体如下：/n控制柴油机(1)的进气压力并倒拖所述柴油机(1)运行使所述柴油机(1)模拟正常工作，得到倒拖功率；/n实时测量所述柴油机(1)运行时进气和排气过程的缸内压力；/n若所述缸内压力大于阈值，则根据热力学多变方程计算纯压缩和纯膨胀过程的指示功率；否则，根据所述缸内压力得到进气和排气过程的缸压曲线，并对所述缸压曲线进行积分得到泵气损失功率；/n倒拖功率-泵气损失功率+指示功率得到摩擦及附件损失功率，根据摩擦及附件损失功率换算得到FMEP。/n

【技术特征摘要】
1.一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，该方法具体如下：
控制柴油机(1)的进气压力并倒拖所述柴油机(1)运行使所述柴油机(1)模拟正常工作，得到倒拖功率；
实时测量所述柴油机(1)运行时进气和排气过程的缸内压力；
若所述缸内压力大于阈值，则根据热力学多变方程计算纯压缩和纯膨胀过程的指示功率；否则，根据所述缸内压力得到进气和排气过程的缸压曲线，并对所述缸压曲线进行积分得到泵气损失功率；
倒拖功率-泵气损失功率+指示功率得到摩擦及附件损失功率，根据摩擦及附件损失功率换算得到FMEP。


2.根据权利要求1所述的一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，通过电力测功机(2)倒拖所述柴油机(1)运行，通过瞬态压力传感器(3)实时测量所述柴油机(1)运行时进气和排气过程的缸内压力。


3.根据权利要求1所述的一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，所述进气压力的范围为4.5～5bar。


4.根据权利要求1所述的一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，所述阈值为4.5bar。


5.根据权利要求2所述的一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，所述瞬态压力传感器(3)测量的范围为0～5bar，测量误差小于0.02bar。


6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种柴油机摩擦及附件损失测量方法，其特征在于，加热所述柴油机(1)的机油至所述柴油机(1)正常工作下的机油温度。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王任信，班智博，肖刚，梁郑岳，
申请(专利权)人：广西玉柴机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45