[发明专利]一种柴油机摩擦及附件损失测量方法及装置

说明书

本发明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。本发明还公开了一种柴油机摩擦及附件损失测量装置。本发明可以提高测量精度。

技术领域

本发明涉及发动机摩擦损失检测技术领域，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。

背景技术

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(Brake mean effective pressure)。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(Friction mean effective pressure)。

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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明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。

本发明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，本发明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；