大功率船用柴油發(fā)動機(jī)缸壓測量研究

陳宗煌

摘要：本研究介紹了一種用于測量某大功率船用柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力的直接測量系統(tǒng)，分別從缸壓傳感器的安裝、測量系統(tǒng)連接、峰值儀設(shè)置、測試結(jié)果方面進(jìn)行了分析，并且得出發(fā)動機(jī)B6缸的缸壓，并且可以利用軟件對缸壓曲線進(jìn)行定量分析。

Abstract： This paper introduces a direct measurement system for measuring the in-cylinder pressure of a high-power medium-speed diesel engine. The installation of cylinder pressure sensor， the connection of measurement system， the setting of peak value meter and the test results are analyzed respectively. The cylinder pressure of B6 cylinder of engine is obtained， and the cylinder pressure curve can be obtained by software. Quantitative analysis was carried out.

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);直接測量系統(tǒng);缸壓曲線

Key words： diesel engine;direct measurement system;cylinder pressure curve

0? 引言

根據(jù)《中國制造2025》文件，國家將大力推動海洋工程裝備突破發(fā)展。船舶廣泛地應(yīng)用于海洋科學(xué)研究、軍事以及商用貿(mào)易領(lǐng)域。作為船舶核心部件的柴油發(fā)動機(jī)對于整船的燃油消耗和污染物的排放起著決定性作用，所以如何降低發(fā)動機(jī)油耗和減少污染物排放是發(fā)動機(jī)領(lǐng)域必須解決的問題[1]。已有研究表明，通過氣缸內(nèi)壓力的變化可以分析發(fā)動機(jī)工作過程中的壓縮壓力、最大壓縮壓力、內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)變動、摩擦損失和泵氣損失等重要參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行缸內(nèi)燃燒過程分析，同時還可以為柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷參數(shù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持[2]，從而優(yōu)化柴油機(jī)的整體性能。因此，準(zhǔn)確地采集缸內(nèi)壓力對發(fā)動機(jī)進(jìn)行科學(xué)研究是基本手段之一。目前測量缸壓的方法有間接測量法和直接測量法。間接測量法則是通過非接觸式傳感器來估計(jì)發(fā)動機(jī)氣缸壓力，測量精度差。直接測量法需要在氣缸上安裝缸壓傳感器，該方法雖然存在安裝困難，傳感器成本高等問題，但是測量精度高。本研究介紹了一種用于測量某大功率船用柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力的直接測量系統(tǒng)，分別從缸壓傳感器的安裝、測量系統(tǒng)連接、峰值儀設(shè)置、測試結(jié)果方面進(jìn)行了分析，得出發(fā)動機(jī)B6缸的缸壓，且可利用軟件對缸壓曲線進(jìn)行定量分析。

1? 缸壓測量步驟

1.1 傳感器安裝

在進(jìn)行缸壓測量時，采用了 6613CG1 傳感器和 6613CP 傳感器，為了能夠準(zhǔn)確測量缸的壓力，分別將傳感器安裝在 B6 缸的示功閥下方及示 功閥上方，如圖 1 所示。

1.2 測量系統(tǒng)連接

測量系統(tǒng)連接如圖 2 所示。

①將 6613CG1 的輸出與 KiBox 燃燒分析儀的 1A 模擬量輸入通道連接。

②將 6613CP 的輸出通過 2516B11 與 KiBox 燃燒分析儀的 1B 模擬量輸入通道連接。

1.3 2516B11 峰值儀設(shè)置

設(shè)置如圖3所示。

2? 測試結(jié)果

發(fā)動機(jī)負(fù)荷：Engine warm-up→25%→75%→100%→110%→50%→110%。

在 KiBox 燃燒分析儀的軟件 KiBoxCockpit 中，缸壓信號通道的低通濾波器一直處于關(guān)閉狀態(tài)。對于每個工況點(diǎn)而言，2516B11 峰值儀存儲的數(shù)據(jù)和 KiBoxCockpit 存儲的數(shù)據(jù)不為同一時刻。

2.1 測試數(shù)據(jù)總表（表1）

2.2 2516B11 中的數(shù)據(jù)表（表2）

2.3 2516B11 中的Pmax 值（圖4）

2.4 KiBoxCockpit的數(shù)據(jù)

下面測試窗口中的數(shù)據(jù)均為 10 秒鐘數(shù)據(jù)，最小值均修正為 0bar。

在發(fā)動機(jī) 110%工況，我們用機(jī)械表測量了一下 B6 缸的缸壓，約為 150bar。（圖12）

3? 結(jié)論

氣缸壓力是柴油機(jī)的重要指標(biāo)，能反映柴油機(jī)各缸實(shí)際工作狀態(tài)，利用氣缸壓力信號中蘊(yùn)含的豐富信息開發(fā)柴油機(jī)閉環(huán)控制策略，能使各缸工作更均勻，從而優(yōu)化柴油機(jī)的整體性能。本研究介紹了一種用于測量某大功率船用柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力的直接測量系統(tǒng)，得出發(fā)動機(jī)B6缸的缸壓為150bar，從而為柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷參數(shù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而優(yōu)化柴油機(jī)性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]張帥，曾銳利.基于振動信號的柴油發(fā)動機(jī)缸壓恢復(fù)[J].振動與沖擊，2018，37（21）：150-157.

[2]徐平，徐俊磊，金柏旭.實(shí)驗(yàn)用發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，29（03）：28-32.