測控臺架控制參數對柴油機性能影響的試驗研究

張建華，趙際燕，趙復帥，安相論

（山東省內燃機研究所，山東濟南，250000）

測控臺架控制參數對柴油機性能影響的試驗研究

張建華，趙際燕，趙復帥，安相論

（山東省內燃機研究所，山東濟南，250000）

柴油機試驗需要按照相應的試驗技術條件進行，測控臺架控制參數的變化將引起柴油機性能參數的變化。研究某型柴油機在不同的燃油溫度和排氣背壓控制參數下，柴油機性能的變化。

柴油機；燃油溫度；排氣背壓

0 引言

柴油機在試驗過程中需要控制相應的參數在一定范圍內，燃油溫度和排氣背壓是試驗過程中需要控制的臺架參數。控制參數的波動將引起柴油機性能數據的變化。

1 柴油機性能隨燃油溫度變化的試驗

1.1試驗對象

試驗用柴油機為增壓、中冷、四沖程、配機械式調速器的船用柴油機，額定工況為345kW/1500（r/min）。

1.2試驗結果

試驗過程中控制柴油機進氣溫度（25±2）℃，相對濕度（40±5）%，出水溫度（92±1）℃，排氣背壓（9±1）kPa，柴油溫度由28.4℃增加至69.1℃。柴油機各性能參數隨燃油溫度變化結果見圖1所示。

1.3試驗數據分析

由圖1試驗結果可以看出，在保證柴油機其他控制參數不變的條件下，柴油溫度平均每增加4.5℃，功率下降約3kW。渦輪后排溫下降約3℃，柴油機燃油消耗率基本保持不變。

2 柴油機性能隨排氣背壓變化的試驗

2.1試驗結果

試驗過程中控制柴油機進氣溫度（25±2）℃，相對濕度（40±5）%，出水溫度（92±1）℃，柴油溫度（38±3）℃，排氣背壓由2.1kPa增加至82.2kPa。柴油機各性能參數隨燃油溫度變化結果見圖2所示。

2.2試驗數據分析

由圖2試驗結果可以看出，在保證柴油機其他控制參數不變的條件下，排氣背壓平均每增加8.9kPa，功率下降約3kW。渦輪后排溫增加約12℃，柴油機燃油消耗率增加約2.1g/（kW·h），柴油機的燃油消耗量基本保持不變。

圖1 柴油機性能隨燃油溫度變化曲線

圖2 柴油機性能隨排氣背壓變化曲線

3 結論

燃油溫度和排氣背壓是柴油機在試驗過程中需要控制的參數，因此在試驗過程應控制并監測該型參數。在出現柴油機性能數據不正常（例如功率下降、燃油消耗率升高、排溫升高）的情況下，可以調取該型臺架控制參數，并分析其是否在柴油機技術條件要求的控制范圍內。在柴油機正常工作而試驗數據異常的情況下，可以作為解決分析機性能數據異常的方法。

[1]Gong Chen, 顏光耀.燃油溫度對直噴式柴油機燃料噴射、燃燒和排放的影響[J]. 國外內燃機,2009（6）:23-29.

[2]郭仲海.柴油機性能對排氣背壓的敏感性研究[J]. 內燃機, 2010（4）:47-49.

圖6 校正后采樣信號頻譜圖

由圖2可以看出，校正時間非均勻誤差的Farrow結構分數時延濾波器包含四個串型FIR濾波器。四個子濾波器系數不同，結構完全相同。各子濾波器之間通過一個乘法器和加法器對濾波器輸出的數據進行計算。圖4為分數時延濾波器的設計原理圖。

3 功能測試

采用頻率為20MHz、幅度值為2V的正弦信號作為模擬輸入信號。在單路65MSPS采樣率，總采樣率130MSPS的條件下對本系統做了性能測試。對 FPGA 中校正前后的數據同時讀回 4096 點到計算機中，處理后得到采樣信號校正前后頻譜示意圖。圖5為校正前采樣信號的頻譜圖，圖6為校正后采樣信號的頻譜圖。

從校正前后的頻譜圖中我們看到在40MHz處由時間誤差、增益誤差引起的雜散得到了明顯的抑制。

4 結論

本文分析了TIADC并行采樣產生非均勻誤差的原因，設計了非均勻誤差校正的實現方案，完成了整體電路設計。實驗結果表明，系統能較好的抑制因相位偏移、時鐘抖動等造成的非均勻誤差，實現了高速和高精度ADC采樣。

參考文獻

[1] AD9226 Data Sheet．Analog Devices .Inc．2001．

[2] W.C. Black Jr. and D.A.Hodges, Time interleaved converter arrays. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 15, pp .1022-1029, Dec.1980.

[3]蘭軍等．多通道并列數據采集系統非均勻采樣校正．數據采集與處理．2000. 9

[4]秦小芳 龍兵．實時校正時間誤差的Farrow結構濾波器設計．電子測量技術．2011，34（8）：27-31

[5]沈蘭蓀．高速數據采集系統的原理與應用．北京：人民郵電出版社.1995年

[6]何賓.FPGA數字信號處理實現原理及方法．清華大學出版社．2010:5-14

[7]丁玉美 高西全．數字信號處理（第2版）．西安電子科技大學出版社．2001年1月

Test Research on Influence of Test bench Control Parameter to Diesel engine’s Performance

Zhang Jianhua, Zhao Jiyan, Zhao Fushuai ,An Xianglun
（Shandong internal combustion engine research institute, Jinan Shandong,,250000）

Diesel engine’s test should be performed according to the technical conditions. Parameters variation could change the engine’s performance. Research the diesel engine’s performance with different fuel temperature and different exhaust pressure.

diesel engine; fuel temperature; exhaust pressure