[发明专利]基于实测缸压曲线的指示热效率计算数字化修正方法

说明书

本发明涉及一种基于实测缸压曲线的指示热效率计算数字化修正方法，用于解决实测缸压曲线全局漂移导致指示热效率计算不准确的问题。本发明首先基于多变指数对实测缸压曲线进行修正，将其进行一定偏移，基于不同偏移后的缸压曲线，可数字化批量计算不同曲轴转角下对应的多变指数值，批量绘制不同修正下的多变指数曲线图。对比修正前后、不同偏移下的多变指数曲线的标准差，认定标准差最小时即为多变指数曲线呈现水平直线，在此样修正下的缸压曲线更贴近于真实数据。对气缸压力曲线进行一系列修正后，能够获取一个新的、更为真实的气缸压力曲线。基于此修正后的缸压曲线，重新绘制示功图(p‑V图)，计算发动机循环指示功，进而能够得到更可靠的指示热效率。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种基于实测缸压曲线的发动机指示热效率计算数字化修正方法。

背景技术

发动机是将热能转换为机械能的动力机械，而指示热效率则是评价其工作循环的经济性参数，同时也是衡量热能转换成指示功有效程度的一个尺度，该指标不受循环过程中机械摩擦、附件消耗以及进排气和扫气流动损失等各种因素的影响，直接反映缸内热功转换进行的好坏，因而在发动机工作过程的分析研究中得到广泛应用。指示热效率是指发动机实际循环指示功与所消耗的燃料完全燃烧时释放的热量之比，表示燃料的化学能转换为指示功的能量转换效率。计算更加准确的指示热效率，有利于对发动机热功转换性能进行更为真实、准确的评价。

根据定义可知，想要得到更加可靠的指示热效率，必须能够计算更为准确的循环指示功。而循环指示功是指缸内工质在一个工作循环内对活塞所作功，其数值常由示功图(p-V图)上各冲程压力形成的封闭曲线所包围的环积分面积∮pdV来表示。由此可见，获取准确的缸压曲线对于循环指示功、指示热效率等参数的计算十分关键，获取更真实的气缸压力数据是发动机燃烧分析的基础。

缸压曲线是指气缸压力随发动机曲轴转角变化的压力曲线。而曲轴转角是指发动机曲轴自旋转的角度，常以°CA表示，一般是以活塞在气缸内运动到上止点为0°CA，此时活塞顶部达到最高点处的位置，活塞顶上方空间的容积即气缸容积达到最小。

对于气缸压力的测量，实验中常采用的是压电石英压力传感器。鉴于其工作原理，该传感器只能测量气缸压力的相对变化，而不是绝对气缸压力，其测得的数据是可能与实际值有很大差异的动态气缸压力数据。如果不对测量值进行修正，缸压曲线在全局范围内会存在或多或少的漂移，缸压测量值与真实值出现偏差，从而影响发动机性能的分析。因此，压电石英压力传感器测量的气缸压力在用于分析燃烧过程之前必须通过一定的方法进行修正，而不同的修正方法会产生不一样的性能分析结果。

目前，缸压曲线的修正主要通过两个参数进行，一是进气歧管的绝对压力或排气背压，但该方法在应用于进气系统未调谐等状况时有一定局限性；二是多变指数。工程中有多种多样的热力过程，气体的状态变化往往遵循一定的规律，大部分过程中气体的基本状态参数间满足pVⁿ＝常数，这样的可逆过程称为多变过程，n称为多变指数，可以是-∞～∞间的任意常数。基于多变指数的修正方法又可细分为两种，即基于固定多变指数和基于可变多变指数，这两种方法均对缸压曲线的噪声较为敏感，且在固定值的选择、算法的优化等方面有一定缺陷。这些缸压曲线修正方法的地局限性都将使得指示热效率的计算出现偏差，无法客观准确地评估发动机热功转换效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有缸压曲线修正方法导致发动机指示热效率计算出现偏差的不足，从实用有效的角度提出了一种基于实测缸压曲线的发动机指示热效率计算数字化修正方法。该方法能够避免固定多变指数所带来的误差，同时比可变多变指数更为合理简洁，能够更为准确地计算发动机指示热效率，从而更加客观、真实地评估发动机热功转换的好坏程度。