宋平[1]2007年在《多缸柴油机燃烧分析方法研究》文中提出多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究
李秋峰[2]2007年在《内燃机燃烧分析测控系统开发》文中进行了进一步梳理基于示功图的分析是研究发动机缸内工作过程的重要手段,数据采集与处理技术,集传感器、信号采集与转换、计算机等技术于一体,是获取信息的重要工具和手段。气缸压力检测法是目前内燃机工作过程分析通常采用的方法,该方法是通过数据采集卡采集到的气缸压力、曲轴转角及上止点信号,得出实测示功图,从中获得发动机各种燃烧信息,如燃烧起始点、指示功、最高燃烧压力及其所对应的曲轴位置、燃烧放热率等,从而精确研究发动机的性能。国外的专门用于研究缸内过程的燃烧分析仪,技术较成熟,功能强大,但价格昂贵、维修困难,从而也使国内相关仪器设备的开发成为必要。本文利用实验室现有设备,进行了多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的开发。该系统由数据采集系统、燃烧分析系统组成。基本硬件组成有:A/D高速数据采集卡、压力传感器、电荷放大器、光电编码器、计算机等。Windows操作系统的普及应用,尤其是可视化软件开发平台的出现,为软件开发提供了强大的图形界面功能,使得开发出来的应用程序具有良好的人机交互功能。软件支持采用VC++高级语言。在软件工程学的指导下,根据面向对象编程思想,编制出系统界面和计算程序,包括数据采集、示功图的绘制、燃烧放热率、压力升高率、循环变动量的计算等功能,软件界面设计直观、易操作,独立的模块方便进一步扩充功能。应用本系统对BJ491QE1汽油发动机和BJ483ZQB柴油发动机进行了缸内压力的数据采集实验,详细分析了汽油机的循环变动特性、柴油机在不同工况下缸内压力振荡特征,并参照压力升高率曲线对两种发动机的燃烧峰值压力的特征进行了分析,最后结合燃烧放热率曲线对燃烧过程进行了分析,得出了分析结论。整个测试分析结果对发动机的燃烧组织和结构优化能起指导作用。
崔海龙[3]2003年在《多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究》文中提出根据实验室现有设备，进行了多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究，该系统由数据采集系统、发动机缸压数据采集和燃烧分析软件组成。基于示功图的信息是研究发动机缸内工作过程的重要手段。通过实测的示功图，经过计算整理可以获得诸如指示功、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应曲轴转角、最高压力升高率及其对应曲轴转角、已燃质量分数、燃烧放热率等物理量，可供进一步分析和揭示发动机缸内燃烧过程。高速发展的计算机硬件技术深刻影响着现代气缸压力数据采集系统的发展，高分辨率、高采集率、多通道、无相差和可以任意设定采样频率等特性的A/D板卡及一大批性能优越的相关测试仪器如转角信号发生器、电荷放大器、工控计算机等。数据采集系统选用4个瑞士Kistler公司生产的6117A46型火花塞式缸压传感器，可以同时采集4个缸的气缸压力数据，非常方便分析发动机各缸的燃烧状况。为了保证高速数据采集系统正常工作，减少采样通道系统误差影响，研究了采样通道一致性标定方法。倒拖发动机确定动态上止点的位置，为燃烧分析提供准确的基准信息。考虑实验室本身的干扰信号，采取相应措施，通过硬件、软件两方面减少这方面的影响。使用Visual C++6.0独立开发了发动机缸压数据采集和燃烧分析软件。该软件在软件工程学的指导下，面向对象编程思想贯穿整个开发过程。软件界面设计简单、易操作，独立的模块方便进一步扩充功能。软件设定8个通道可以同时采集上止点信号、曲轴转角信号、1至4气缸压力信号，留有两个备用通道。采集到的数据经过气缸压力数据标定处理和一系列光顺处理后，可绘制出4个缸的示功图、4个缸的相位图、压力升高率图、已燃质量分数等图。实验采集了BN491DQ发动机在不同机油温度（20℃、30℃、40℃）对应不同点火提前角（0oBTDC、6oBTDC、12oBTDC）的气缸压力数据，对冷起动的排放，点火提前角、燃烧循环变动、进气系统差异对冷起动的影响进行了深入研究。稀薄燃烧工况初步研究，调节喷油脉宽气缸最高压力、最高压力升高率及对应曲轴转角的变化，CO、NOx排放明显降低，HC排放在过量空气系数大于1.3时升高。基于以上实验研究，提出一些改进发动机结构和技术发展方向的建议。
李鹏[4]2006年在《内燃机数据采集及燃烧分析系统》文中研究说明在综合对比国内外内燃机燃烧分析系统优劣的基础上,从实际出发开发一套功能实用、操作简单、价格便宜、升级扩展能力强的测试系统。本套系统在技术成熟的软硬件平台上编写,通过调用数据采集卡的驱动程序实现对底层硬件的访问与操作。只需要在的通用的计算机系统中安装本测试分析系统,并配以相应的数据采集卡(北京阿尔泰公司的PCI2006数据采集卡),就可以实现功能。升级或功能拓展则只需要在原系统中加入相应的功能模块就可以实现,无需对硬件及底层的驱动函数进行改动。 本文介绍了在XP系统下发动机气缸压力数据采集及燃烧分析系统的开发与研究情况。整套系统的开发和运行都是在windows XP环境下,运用了Visual c++和Visual Basic 6.0编译工具。本系统能够采集缸内压力,发动机转角信号等多路信号,并对采集到的信号进行调理、计算、分析、储存及绘图等操作,最后得到能被人所直观认识、理解的数据和图片。从而使每个本系统的使用者能对所测试的发动机有具体的认识,并且能根据系统所提供的各种数据对被测发动机工作过程和气缸内的燃烧状况有更具体的了解。测试分析结果对发动机的燃烧组织和结构优化起了指导作用。
许冠杰[5]2016年在《基于测试系统的发动机燃烧分析》文中研究说明就目前而言,全球各个国家都十分重视车用发动机气缸内部燃烧的探究,这对于后期发动机的优化与开发至关重要。现在研究燃烧状况选用的分析系统多为国外开发的系列产品,但是其燃烧分析系统操作较为复杂且价格昂贵,不能较好的满足国内研究人员的使用习惯。我国虽然对燃烧分析系统进行了大量的探究与开发,却真正具有国际竞争力且投入到市场中的产品较少。就目前的发展状况,研发发动机燃烧分析系统是极其有必要的,这样可以加速推进国产燃烧分析系统较快地应用于科研机构以及需要的市场。此次在充分掌握和理解燃烧分析理论的前提下,按照测试需求,明确了测试分析系统的整体策略。借助于Kistler缸压传感器、数据采集板卡、滤波器、相关燃烧分析软件、数据对比库等成熟的分析策略,合理有效地搭建和调试了完善的测试台架,通过对各个气缸压力以及其它工作状况的实时监测,做到发动机燃烧信号的实时数据高速采集与存储。同时能够做到数据的离线分析与处理,主要涵盖有上止点修正、零点漂移修正、数据光顺与均化处理等燃烧分析功能,进而将大量的燃烧测量信息不断处理优化,得到较为可靠精确的数据图像来促进发动机燃烧分析的发展。与此同时,对发动机的燃油经济性进行分析发现,各缸内工作不均匀是导致其经济性降低的主要原因,而且多缸发动机各个气缸内机械制造的差异以及空燃比或充气量的不均匀,造成部分气缸空燃比过稀或过浓,导致运行工况不稳定,出现局部自燃或失火,都会引起发动机燃油消耗率的上升。在测试分析过程中,缸内最高压力以及爆震是整个发动机运行不可忽略的因素,故为了对发动机的燃烧变化状况有更加深入和全面的认识和了解,借助此测试分析系统对四缸发动机(3433-06)以及八缸发动机(561F)的示功图等压力变化关系进行分析,记录与收集相关压力与曲轴转角对应关系之外,同时还测量和记录了各个气缸内的部分重要参数数值,它们都从侧面验证了所开发的发动机燃烧分析系统的稳定性及精确性,为国内燃烧分析系统的产品化、实用化提供有效的参考和依据,为发动机内部燃烧状况的研究给予部分帮助。
段兴华[6]2007年在《发动机数据采集系统的研究》文中研究指明国外的专门用于研究缸内过程的燃烧分析仪，技术较成熟，功能强大，但价格昂贵、维修困难，从而也使国内相关仪器设备的开发成为必要。本文在模仿国外燃烧分析仪的基础上，自行开发研制出了一些适合我国国情的发动机数据采集分析仪。本论文的主要研究内容如下：1．设计柴油机瞬态气缸压力采集及燃烧分析所需要的硬件系统。2．利用Visual c++6.0．Visual Basic 6.0等开发工具，结合面向对象的设计方法，采用多线程、多缓冲等技术编写气缸压力采集与燃烧分析系统，该软件可以实现数据采集、绘图、数据存盘和燃烧分析等复杂的功能。3．确定柴油机燃烧放热率的分析计算模型，计算燃烧放热率，绘制相应图形。利用实验室现有设备，进行了多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研发，通过对发动机气缸动态压力的实时监测，开发出数据采集和燃烧分析系统，绘制示功图，分析气缸燃烧状况，为科学研究提供有价值的信息。
王茂美[7]2004年在《基于LabVIEW的发动机缸压采集与分析系统开发及实验验证》文中指出本文主要介绍了利用国产普通数据采集卡,基于美国NI 公司提供的虚拟仪器软件开发平台LabVIEW 和实验室原有发动机硬件平台自行开发的一套气缸压力采集模块和数据分析模块。气缸压力采集模块的主要内容是设计一个驱动程序使LabVIEW和数据采集卡之间达成通讯,实现对于发动机气缸压力和曲轴转角信号的采集。数据分析模块有叁部分组成:燃烧性能分析模块,数据综合分析模块,燃烧过程分析模块和排放分析模块。燃烧性能分析模块主要是基于一组发动机气缸压力和曲轴转角信号的分析,用“倒拖法”确定动态压缩上止点,并完成P-φ,V-φ,P-V,dP/dφ等图的绘制。基于倒拖缸压﹑燃烧缸压﹑气缸体积﹑压力升高率﹑发动机参数等完成缸内温度和燃烧放热率的计算。数据综合分析模块主要是基于同一倒拖缸压的多组燃烧缸压的分析,据P-φ曲线图找到高负荷爆震点和低负荷失火点,据dP/dφ曲线图,温度曲线图和燃烧放热率曲线图看其压力升高率,温度和燃烧放热率的变化趋势。燃烧过程分析模块的主要内容是绘制基于同一倒拖缸压的多组燃烧缸压的最高压力,最大压力升高率,峰值压力位置,平均有效指示压力,循环变动系数随当量比φ的变化趋势曲线图。排放分析模块获得CO2,CO,O2,HC,NOx的排放随当量比的变化,分析燃料燃烧的效果。鉴于均质充气压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition—HCCI)燃烧方式是目前内燃机燃烧领域的研究焦点,本文在实验室现有的SOFIM 柴油机的基础上对其第四缸进﹑排气管﹑喷油系统和气缸盖进行了改造以实现HCCI 的燃烧方式。最后,利用自行开发的软件模块对发动机倒拖和以HCCI 方式燃烧时的气缸压力和曲轴转角信号进行了采集,并且基于此气缸压力和转角信号进行了燃烧分析,对由AVL 排放仪采集的排放数据进行了分析,验证了该软件能够达到预定的功能要求。
赵麒[8]2007年在《电控汽油缸内直喷系统的研究》文中研究说明能源紧缺和环境污染问题的日益突出，汽油机稀薄燃烧从根本上改变了汽油机的燃烧方式，能大幅度的降低燃油消耗率，减少排气污染。缸内直接汽油喷射(GDI)是汽油机组织稀薄燃烧的最有效方法，因此结合缸内直接喷射(GDI)的发动机电控技术的研究与开发越来越受到重视，近年来得到迅速发展，其被认为是内燃机解决能源和环境问题的重要方向之一，国内外许多研究机构和汽车厂商都致力于GDI发动机的研究与开发，并推出了装备GDI发动机的汽车。本文通过对汽油缸内直接喷射技术的研究，成功的研制了一套试验用电控缸内汽油直接喷射系统。对试验用发动机燃烧系统进行了改造设计；研制的缸内喷射燃油高压供应系统工作可靠，供油压力稳定，可调范围大，为2～12MPa；采用高速电磁阀结合普通轴针式喷油器来实现缸内喷射；通过对喷油器流量特性的标定，选定缸内喷射压力为8MPa，并对汽油的雾化特性进行了初步研究。对控制策略与方案做了初步研究，设计了以PC机为核心，配以数据采集卡和单片机系统的试验控制方案，并完成相关软硬件的设计，实现了数据采集与通信，喷油、多次点火控制等功能，并留有扩展的空间。通过发动机试验台架初步试验验证，考察了多次点火对怠速稳定性的影响，结果表明多次点火能提高怠速稳定性，特别是在点火提前角偏离较优值时效果更好；比较了发动机在化油器及汽油缸内直喷工作方式下怠速工况排放，缸内直喷HC、CO排放下降显着，NOx排放变化不大。要从根本上提高怠速稳定性及进一步降低排放，需要对系统进一步深入研究，在此基础上进行优化设计。
李树生[9]2013年在《高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究》文中指出面对能源和环保两大问题的严峻挑战,世界各国都开始认真思考能源利用结构的调整和可持续发展问题。天然气具有资源丰富、排放污染低、价格低廉等方面的优点,日益受到重视,是一种很有发展前景的内燃机燃料,在满足能源需求方面越来越重要。我国自上世纪八十年代开始天然气发动机的研发和推广工作,并取得了巨大进步,但在高性能大功率天然气发动机研发方面与国外先进水平尚有不小的差距,导致了我国自主品牌高性能大功率天然气发动机的产品的欠缺,制约了在更广泛区域推广应用天然气应用。本文结合某大功率天然气发动机研发项目,采用理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法开展了整机性能开发研究,实现了该项目的预期研发目标；并对未来满足更高排放标准的发动机的研发途径进行了一些探索,论文的主要工作包括：(1)提出了基于热力学性能仿真与单缸机试验相结合的研究方法进行多缸大功率天然气发动机的整机性能开发,大大提高了开发进程和精度,并有效降低开发成本。参考同类型发动机的相关参数,并根据经验确定多缸整机的一些参数,建立整机热力学性能仿真模型；根据多缸机仿真结果建立单缸机热力学仿真模型,并设计开发单缸试验机,进行性能试验和部件开发试验,试验的初始参数和边界条件通过单缸机热力学仿真模型获得；应用单缸试验机测试得到的放热率等结果标定后再移植到多缸机热力学计算模型中,从而实现多缸机整机性能的精确预测。(2)结合CH4的简化化学反应动力学模型,通过叁维数值分析手段,详细研究了预燃室式燃烧系统中预燃室与主燃烧室之间的喷孔对于燃烧的影响。当总流通截面积相等时,过多的小直径喷孔,由于节流严重；当喷孔个数较少时,火焰覆盖面不够,燃烧速度也会受到影响；对于该燃烧系统来说,相比10个和6个喷孔而言,8个2mm直径的喷孔能够获得最快速的燃烧。(3)通过研究发现,过小的喷孔截面直径不利于预燃室内的火焰向主燃烧室内的传播,稍大些的喷孔直径有利于主燃烧室内稀混合气的快速燃烧,但过大的直径由于预燃室内泄压过快也会影响主燃烧室内的燃烧速度。(4)对于不同夹角的研究表明,小的夹角使火焰在活塞运动轴线方向上传播较快；而大的夹角,在气缸半径方向上传播速度会快些。由于天然气发动机的缸径较大,并且没有组织缸内涡流,加上燃烧室形状为浅盆形,稍大些的夹角更有利于该气体发动机缸内稀混合气的快速燃烧。(5)对不同预燃室容积的仿真研究发现,在相同预燃室燃气供应量的情况下,小些的预燃室容积能够获得较浓的混合气,预燃室点火燃烧后能够获得较高的压力,可以更快的引燃主燃烧室内的稀混合气。(6)针对天然气发动机开发过程中必须面对的爆震现象,提出了爆震指数的概念,并用其来监测和评价天然气发动机的爆震程度。通过试验获得了该发动机的爆震极限。(7)经过优化的预燃室燃烧系统,在单缸试验机上进行了预燃室式燃烧系统的开发试验。试验研究了不同开启压力对整机燃烧的影响。试验结果表明同样的燃气供应量情况下,小的燃气喷射阀开启压力可以使预燃室内的混合气获得较长的混合形成时间,更有利于形成均匀的混合气,从而在点火后尽快燃烧,可以获得较高的能量引燃主燃烧室内的稀混合气,因此较小的开启压力会对整体燃烧更有利些。文中还试验研究了预燃室容积和主燃烧室凹坑形状对燃烧性能的影响,确定了发动机的预燃室式燃烧系统具体结构。通过验证试验表明开发的预燃室式燃烧系统能够满足IMO TierⅡ排放标准,达到了预期的性能设计目标。(8)为了探索满足更高排放标准的技术途径,对比分析了发动机缸内气流运动的评价方法,并应用瞬态涡流比、瞬态滚流比和瞬态挤流比等瞬态评价参数对该发动机的进气、压缩过程进行了细致的分析,并探讨了其对于燃烧的影响。(9)提出了火焰贯穿度的概念,并用其评价预燃室式燃烧系统中主燃烧室内稀混合气的燃烧速度。通过数值仿真手段研究了气流组织对于不同浓度稀混合气燃烧的影响,结果表明在缸内混合气过量空气系数为1.8以下时,缸内气流运动对于燃烧的影响不大,主燃烧室内稀混合气燃烧的主要驱动力为预燃室内浓混合气燃烧产生的高压火焰束,高压火焰通过喷孔喷入主燃烧室；在过量空气系数不大于1.8时,过量空气系数越小,火焰贯穿度越大,燃烧速度越快,就可以不组织缸内的涡流运动。当火焰贯穿度较小时,要想获得理想的燃烧速度,适当的气流组织是不可或缺的。(10)进行了配气系统与燃烧系统的匹配研究,数值仿真结果表明采用预燃室式燃烧系统、高增压、强米勒、恰当的涡流和大λ技术将是应对更高排放标准的有效技术途径。论文对大功率天然气发动机整机性能开发方法、高性能燃烧系统、爆震评价、稀混合气组织等方面进行了研究,将对预燃室式高性能大功率天然气发动机的开发提供一定的理论和试验基础。
王科理[10]2013年在《发动机燃烧分析系统研究》文中认为发动机燃烧分析系统可以对发动机缸内工作过程进行示功图的信息采集和分析。通过实测的示功图,经过计算整理可以获得诸如指示功、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应曲轴转角等物理量,从而进一步分析发动机缸内燃烧过程。因此发动机燃烧分析系统的开发对发动机研究工作具有重要意义。本文通过对发动机工作原理及燃烧分析理论进行研究,明确了发动机燃烧分析的性能指标及计算方法,确定了气缸压力信号、曲轴转角信号以及上止点信号的采集方法,并提出了发动机燃烧分析系统总体方案。根据测试要求对传感器、放大器以及数据采集设备进行选型,搭建硬件系统并进行了数据传输速率测试,确保系统的实时性。采用压力传感器获取气缸压力信号,利用曲轴转角传感器输出的上止点信号作为数据采集的触发信号,并以曲轴转角信号作为采样时钟,实现示功图的采集。基于虚拟仪器开发平台LabVIEW集成环境,开发了燃烧分析系统软件,实现数据采集、数据处理、数据计算以及显示等功能。利用本系统在GDI发动机台架上完成燃烧分析试验,利用压缩线法确定上止点位置。完成气缸压力数据、上止点信号以及曲轴转角信号的实时采集与处理以及燃烧状况的分析。实验结果表明该系统工作稳定可靠,为发动机燃烧过程的研究提供了先进的试验手段。
参考文献：
[1]. 多缸柴油机燃烧分析方法研究[D]. 宋平. 天津大学. 2007
[2]. 内燃机燃烧分析测控系统开发[D]. 李秋峰. 河北工业大学. 2007
[3]. 多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究[D]. 崔海龙. 北京工业大学. 2003
[4]. 内燃机数据采集及燃烧分析系统[D]. 李鹏. 河北工业大学. 2006
[5]. 基于测试系统的发动机燃烧分析[D]. 许冠杰. 江苏大学. 2016
[6]. 发动机数据采集系统的研究[D]. 段兴华. 合肥工业大学. 2007
[7]. 基于LabVIEW的发动机缸压采集与分析系统开发及实验验证[D]. 王茂美. 北京工业大学. 2004
[8]. 电控汽油缸内直喷系统的研究[D]. 赵麒. 浙江大学. 2007
[9]. 高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究[D]. 李树生. 山东大学. 2013
[10]. 发动机燃烧分析系统研究[D]. 王科理. 北京交通大学. 2013