一种多缸柴油机缸内最高温度及各缸不均匀性测试方法技术

本发明专利技术公开了一种多缸柴油机缸内最高温度及各缸不均匀性测试方法：分别采集柴油机各气缸的NO

【技术实现步骤摘要】
一种多缸柴油机缸内最高温度及各缸不均匀性测试方法


[0001]本专利技术涉及内燃机缸内温度测试方法，具体涉及一种通过柴油发动机(简称柴油机)排气污染物(NO
X
)间接测试缸内最高温度及分析各缸工作不均匀性的方法。

技术介绍

[0002]柴油机气缸工作的温度决定了柴油机燃烧过程的特点及其放热规律，从而影响着柴油机排放、经济性和动力性。而缸内最高温度反映了柴油机缸内的热负荷，对柴油机运行可靠性有巨大影响。
[0003]在对结构紧凑、相对密闭且高温高压的气缸燃烧室的温度直接进行检测时，缸体本身的结构以及缸体内部的极端环境会使得检测设备容易受到外界因素的干扰，导致检测结果与实际情况存在较大误差。
[0004]目前，常见的柴油机缸内温度间接测试方法包括：1)根据文献《基于示功图的柴油机燃烧分析仪》，可利用缸压传感器、电荷放大器及光电编码器采集柴油机缸内压力以及对应的曲柄位置，并利用燃烧分析仪处理数据生成示功图，最后以示功图计算缸内温度。2)中国专利201810693314.2在缸体测量点安装由记忆材料加工而成的温度塞，并根据已知的记忆材料的温度与硬度变化的曲线关系来测得发动机缸体、缸盖、活塞等位置的温度。3)根据文献《发动机气缸盖温度测试技术对比研究》，可在柴油机缸体测量点安装热电偶，由热电偶将温度转化成电量，可以对缸盖温度进行检测。
[0005]但是以上三种方法都不可避免的对柴油机缸体造成破坏，使得缸体加工时对密封性的要求更高。同时，热电偶在使用过程中，由于其电极在高温下氧化变形及腐蚀等因素的影响，会导致其老化变质及特性改变，造成测温误差增大；温度塞测量精度低于热电偶，且只能测量一个工况下缸盖的温度，无法进行连续实时测量(原因在于温度塞变形后无法恢复)；以示功图计算缸内温度虽然最为有效，但是受限于昂贵的测试仪器和复杂的检测过程而难以广泛应用。
[0006]另外，目前通常利用缸内压力来分析柴油机各缸不均匀性，虽然结果有效，但是同样受限于昂贵的测试仪器和复杂的检测过程而难以广泛应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种柴油机缸内最高温度的测试系统和方法，可以基于排气污染物间接测试柴油机缸内最高温度。本专利技术的另一个目的是提供一种依据各缸缸内最高温度测试柴油机的工作不均匀性的系统和方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0009]一种柴油机缸内最高温度的测试系统，包括上位机(例如，计算机或ECU)、下位机(例如，可编程控制器)、NO
X
排放量检测模块(例如，用五气分析仪检测NO
X
排放量)、过量空气系数检测模块(例如，用五气分析仪检测过量空气系数)以及柴油机排气歧管采样模块，所述柴油机排气歧管采样模块包括若干个采样支路，采样支路的一端与待测试柴油机的一个
排气歧管相连，采样支路的另一端与NO
X
排放量检测模块相连，下位机分别与设置在采样支路上的可控阀门以及设置在所述柴油机上的用于检测其气缸排气时段的传感器(例如，凸轮轴位置传感器)相连，上位机分别与NO
X
排放量检测模块、过量空气系数检测模块以及用于检测气缸排气时段的传感器相连，上位机包括柴油机缸内最高温度计算软件单元，用于根据所述柴油机的各气缸的NO
X
排放量采样值和过量空气系数计算各缸缸内最高温度。
[0010]优选的，所述采样支路的数量小于等于柴油机的气缸数。
[0011]优选的，所述下位机根据用于检测气缸排气时段的传感器输出的信号控制采样支路上的可控阀门的开闭时刻。
[0012]优选的，所述缸内最高温度的计算公式为：
[0013]T
i
＝A+B
×
N
i
+C
×
α，i＝1,2,
…
M
[0014]其中，T
i
表示缸内最高温度，N
i
表示通过采样支路采集的NO
X
排放量(即气缸NO
X
排放量的采样值)，α表示过量空气系数，i表示气缸编号，M表示柴油机的气缸数，A、B、C为拟合参数。以上公式表征了NO
X
排放量、过量空气系数和缸内最高温度的动态模型，故可以用于动态计算柴油机缸内最高温度。
[0015]优选的，所述N
i
取对应气缸一定循环次数下分别采集的NO
X
排放物的数量平均值。
[0016]一种柴油机缸内最高温度的测试方法，包括以下步骤：
[0017]1)利用安装在柴油机的排气歧管上的采样支路对该柴油机在运行过程中对应气缸的NO
X
排放物进行采集，通过对采集得到的NO
X
排放物的数量(NO
X
排放量)进行检测，得到气缸NO
X
排放量的采样值；
[0018]2)根据所述柴油机在一定工况下的过量空气系数和气缸NO
X
排放量的采样值计算对应气缸的缸内最高温度(具体参照以上公式)。
[0019]优选的，所述柴油机运行过程的工况条件可实时测定。
[0020]一种柴油机工作不均匀性的测试系统，包括上述上位机、下位机、NO
X
排放量检测模块、过量空气系数检测模块以及柴油机排气歧管采样模块，其中，上位机还包括柴油机工作不均匀性分析软件单元，用于根据柴油机各缸的缸内最高温度分析柴油机各缸的工作不均匀性。
[0021]一种柴油机工作不均匀性的测试方法，包括以下步骤：
[0022]1)利用安装在柴油机的排气歧管上的采样支路对该柴油机在运行过程中对应气缸的NO
X
排放物进行采集，通过对采集得到的NO
X
排放物的数量(NO
X
排放量)进行检测，得到气缸NO
X
排放量的采样值；
[0023]2)根据所述柴油机在一定工况下的过量空气系数和气缸NO
X
排放量的采样值计算对应气缸的缸内最高温度；
[0024]3)根据所述柴油机在所述工况下的各缸缸内最高温度分析该柴油机的工作不均匀性。
[0025]优选的，所述步骤3)具体包括以下步骤：根据以下公式计算所述柴油机的不均匀度：
[0026][0027]其中，r为柴油机不均匀度，T
max
表示中的最大值，T
min
表示中的最小值，
表示的平均值，表示第i个气缸的缸内最高温度，i＝1,2,
…
M。
[0028]本专利技术的有益效果体现在：
[0029]本专利技术依据所发现的NO
X
排放量、过量空气系数和缸内最高温度的动态模型，可以通过分别采集柴油机各缸的NO
X
排放量，并根据相应NO
X
排放量及过量空气系数计算出柴油机各缸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油机缸内最高温度的测试系统，其特征在于：包括上位机、下位机、NO
X
排放量及过量空气系数检测模块和柴油机排气歧管采样模块，所述采样模块包括若干个采样支路，采样支路的一端与柴油机(1)的一个排气歧管(3)相连，采样支路的另一端与所述检测模块相连，下位机分别与设置在采样支路上的可控阀门以及用于检测柴油机(1)气缸排气时段的传感器相连，上位机分别与所述检测模块以及所述传感器相连，上位机根据柴油机(1)的过量空气系数和气缸NO
X
排放量的采样值计算对应气缸的缸内最高温度。2.根据权利要求1所述一种柴油机缸内最高温度的测试系统，其特征在于：所述采样支路的数量小于等于柴油机(1)的气缸数。3.根据权利要求1所述一种柴油机缸内最高温度的测试系统，其特征在于：所述下位机根据所述传感器输出的信号控制所述可控阀门的开闭时刻。4.根据权利要求1所述一种柴油机缸内最高温度的测试系统，其特征在于：所述缸内最高温度的计算公式为：T
i
＝A+B
×
N
i
+C
×
α，i＝1，2，...M其中，T
i
表示缸内最高温度，N
i
表示气缸NO
X
排放量的采样值，α表示过量空气系数，i表示气缸编号，M表示柴油机的气缸数，A、B、C为拟合参数。5.根据权利要求4所述一种柴油机缸内最高温度的测试系统，其特征在于：所述N
i
取值为对应气缸一定循环次数下通过采样支路分别采集至所述检测模块的NO
X
排放物的数量平均值。6.一种柴油机缸内最高温度的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：1)利用安装在柴油机(1)的排气歧管(3)上的采样支路对柴油机(1)在运行过程中对应气缸的NO
X
排放物进行采集，通过对采集得到的NO
X
排放物的数量进行检测，得到气缸NO
X
排放量的采样值；2)根据柴油机(1)的过量空气系数和气缸NO
X
排放量的采样值计算柴油机(1)的对应气缸的缸内最高温度。7.根据权利要求6所述一种柴油...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，贺晶晶，苏欣，刘豪，李阳阳，耿莉敏，张鹏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：