柴油機進水壓力對凈功率檢測的影響研究

0 引言

隨著汽車行業的蓬勃發展，越來越多的先進技術應用在發動機上，尤其是發動機的冷卻系統，龐大而復雜。在追求性能和滿足排放的目標和要求下，柴油機配置了水空中冷器、高低壓EGR等需要水冷的部件。那么對冷卻系統尤其是水泵的能力就提出了更高的要求。我們都知道，柴油機的氣缸筒周圍以及氣缸蓋的燃燒室周圍設置有水套，但不同發動機的水套結構不盡相同，這導致了冷卻液在水套中的流動速度和流動阻力就會有差異，從而對缸筒，對燃燒室的冷卻效果就會出現差異，進而影響發動機的性能參數。

在整車上，發動機的冷卻系統是完全密閉的，其冷卻系統中的水量也基本穩定，再加上發動機自身一般只有一個水泵存在，水泵的轉速基本和發動機自身的曲軸轉速成一定比例，那么當車輛運轉時，無論在什么工況，發動機處在什么轉速，水泵其自身的轉速都是在一定范圍內變化的，那么發動機的進水的壓力溫度，出水的壓力溫度，不會因外界的干擾因素出現大幅度波動。

但發動機臺架試驗則不同，比如進行發動機凈功率試驗時，為了模擬整車環境，所以的系統，如進排氣，冷卻系統，供油系統，都可通過自身的電路控制來進行參數調節，如調節壓力，溫度，管路閥門開度等待，那么就對試驗的邊界條件要求嚴格，以符合發動機實際的情況。

發動機的凈功率檢測要求在全油門全負荷的條件下進行測試，測試在額定轉速下的發動機凈功率是否滿足——在發動機轉速公差為±1.5%時，發動機測得最大凈功率偏差若不超過2%，對于曲線上其他測量點，若不超過4%，則認可廠家標明對凈功率

。那么為了滿足凈功率的值在國家法規要求的公差范圍內，在額定轉速下的邊界條件就顯得尤為重要，在比如中冷溫度、排氣背壓等重要參數需要滿足發動機的邊界條件要求。除此之外，冷卻系統的參數也十分重要，因為發動機冷卻系統的水溫對發動機有重要影響，在各種工況下都要使發動機冷卻水溫維持在正常的溫度范圍內

。發動機工作時具有最適宜對溫度范圍，即最佳溫度

。但氣缸璧面溫度和傳給冷卻水的熱量對只指示功率的影響是相互矛盾的，并不是我們慣常的理解當水溫高的時候，氣缸壁的冷卻效果就差，從而導致發動機的燃燒變差影響性能，而是當冷卻水溫高時，傳給冷卻水的熱量損失減少，改善了燃料熱量的利用，使指示功率提高；但氣缸壁溫的升高，卻使充量系數下降(對柴油機而言是空氣重量充量)，指示功率減少

。所以在進行發動機凈功率檢測時，對冷卻系統的溫度和壓力調節不當，就會導致燃燒室周圍的冷卻水套內的冷卻效果出現差異，影響發動機的功率。

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發動機基本參數和試驗基本條件見表1和表2：

1 發動機基本參數及試驗邊界條件

試驗基于某12L渦輪增壓柴油機，此柴油機為已在市面量產，其凈功率等性能參數已是在標定的合格公差范圍內，這保持了試驗較好的嚴謹性，即發動機自身所有零部件均為量產模具件，且發動機經過了耐久試驗驗證，故在做本論文的研究時，發動機不會因自身的零件或其他問題影響試驗整個過程的關鍵步驟。凈功率試驗中所涉及的邊界條件，如在GB/T 17692-1999有明確要求，則按照其中要求來設定，如傳感器測點位置，管路長度，發動機自身帶有的附件是否應該拆除等，以保證試驗的一致性。

1.1 整車邊界和對手件

針對以上，使用發動機臺架，在對某柴油機凈功率檢測時，通過調節冷卻系統的水量等，來探究進水壓力對發動機凈功率的影響。

James說在后期需要進行適當調整。“用Lightroom適當提升清晰度，給圖像帶來了沖擊力。用Photoshop對邊緣地區進行選擇性模糊處理，可讓觀眾的注意力從彩色涂鴉轉移到路虎衛士車頭的格柵設計上。”

以上涉及的試驗邊界條件均指在額定點的邊界條件要求。其中進水壓力的參數要求為本輪為需要研究的值，列為變量項。

1.2 試驗裝置基本布局

本試驗臺架的基本布局如圖1所示，其中涉及的進排氣管路系統、供油系統等未在圖中示出，只將發動機的冷卻系統的裝置布局詳細展現。

本試驗研究進水壓力對凈功率測量值的影響，故在發動機達到額定點工況時，需要保持其他所有的邊界條件保持在要求范圍內，而只調節進水壓力，研究其對發動機的凈功率的影響。以下裝置圖中，密閉式膨脹水箱的高度可以調節，以調節發動機進水口出的靜壓力。離心泵的出口出有可調節的閥門，以調節進水壓力的值。

為保證發動機出水溫度在一定值范圍內，通過動態調節換熱器開度來進行控制。以保證出水溫度控制在85℃±3℃。

所以通過調節密閉式膨脹水箱的高度，冷卻水(發動機防凍液)在水箱中的量，和離心泵出口處的閥門的開度，來調節進水壓力的值。

1.3 試驗涉及的基本原理

根據發動機水泵的自身的特性我們知道，當發動機水泵的轉速提升時，其自身的有效功率會得到相應的提升：

P：發動機水泵的有效功率，kW, n：發動機水泵的轉速，rpm

1)試驗開始前保證環境溫度、大氣壓力和環境濕度、進氣濕度等在合理范圍內，即保證大氣因子和修正系數的值在合理范圍內；

當流體等高流動時，流速越快，其壓力就越小。那么由此得知，發動機在1900rpm時，A點此時流體流速因水泵的有效功率的提高，流體的流速增加到一定值，此時A點的壓力將減小到一定值，且是最小值(轉速范圍為0～1900rpm，且進水不回流)。

6)從進水壓力基準點開始，以5kPa的梯度逐步增加進水壓力的值，直到進水壓力達到60kPa，同時記錄凈功率的測量值，每個進水壓力的點停留2分鐘，并以前90s作為穩定時間，后30s作為凈功率采樣時間，采樣頻率為1s每次，最后以平均值為凈功率的最終測量值；

這天下班后，周愷又跑到小蝶那里，可是，幻覺還是沒有消失，一到關鍵時候，妻子和女兒的形象就會在他腦海里出現，弄得他一點興致也沒有了。

通過改變B處中的防凍液的存量、C處的閥門開度以及離心泵的轉速——相關位置如圖三所示，來調節圖1中A處的進水壓力，使進水壓力的值呈梯度式增長，測量在不同進水壓力下，發動機凈功率的值的變化情況。

2 試驗方法

從上式得知，隨著發動機轉速的增加，發動機水泵的有效功率逐步提升，而水壓與轉速的關系為：轉速高，水泵流量大，水壓高；轉速低，水泵流量小水壓低

。那么本試驗研究時需要精準的控制發動機的轉速，以使水泵的轉速固定，有效功率固定，防止因水泵自身轉速的波動影響發動機缸體水套中的冷卻效果。在發動機臺架上通過選擇控制模式，在凈功率試驗時，最大程度的使發動機轉速控制在1900rpm。

因排氣背壓，中冷出口溫度等參數在試驗過程中可能會出現波動較大，所以，在測量過程中需要動態的調節各邊界條件參數，以保持試驗的嚴謹性。

2)以合適工況熱機，使水溫達到70℃以上，油底殼內油溫達到75℃以上，熱機過程中需要打開發動機膨脹水箱的排氣管路，盡量的將發動機冷卻系統中的氣體排出，并補充適當防凍液，防止對試驗造成影響；

3)將測功機調整到油門-轉速模式，采用100%油門，使發動機逐步達到額定轉速(1900rpm)；

基于錫石多金屬硫化礦主要礦石礦物的吸波能力差異，通過幾種主要礦石礦物的吸波升溫效果測試，首先驗證了錫石多金屬硫化礦的微波選擇性加熱事實，在此基礎上，分析了主要礦石礦物因選擇性加熱而導致礦石內部出現集中應力強化磨礦效果的機理。

4)在額定點工況，調節發動機邊界參數，使進氣阻力、排氣背壓、中冷器前后壓差、中冷器出口溫度、水溫、進油溫度等達到要求的值的范圍內。

5)調整膨脹水箱內的水量、離心泵轉速以及離心泵出口閥門，將進水壓力調整到基準點。基準點采用-10kPa；

中小河流洪澇風險評估及研究——以哈爾濱地區為例…………………………… 崔 巍，陳文學，白音包力皋等(4.15)

②工程規模大。入海水道西起洪澤湖二河閘，東至濱海縣扁擔港注入黃海，與蘇北灌溉總渠平行，居其北側。河道寬750m，深約4m。總投資41.17億元，貫穿江蘇省淮安市的清浦、楚州兩區和鹽城市的阜寧、濱海兩縣，并分別在楚州區境內與京杭運河、在濱海縣境內與通榆河立體交叉。入海水道是江蘇省規模最大的單項水利工程。

進水壓力測量位置如圖2示意。當發動機達到額定轉速時，水泵的轉速也達到恒定值，泵的流量和揚程也同時穩定，那么此時A點的液體流動速度加速到一定值并穩定，根據伯努力方程：

7)因功率修正系數在試驗中會波動，為保證試驗結果的嚴謹性，故功率測量值的評估不需要乘以修正系數；

8)結果的計算和評估。

由表1可知，插秧機插植部兩側浮板的最大高度差可以達到6.1cm，插植部工作中期望最大傾角達到5.71°。在靜態試驗中秧苗插深自適應調節系統的控制相對誤差均在5%以內，其中當該系統工作在半量程區間時，有著較好的控制精度。而系統處于初始以及接近滿量程工作區間時，控制精度較差，相對誤差在4%以上。究其原因，這應是該系統橫向仿形控制機構的機械結構設計引起的。

跨境電子商務是最近幾年才開始發展起來，各高校現有條件還不能培養既會對外貿易技能，又有電子商務素養的綜合性人才。合格人才的缺乏，掣肘我國跨境電子商務的發展。

3 試驗結果與分析

將試驗過程采集的數據加以處理，得出以下試驗結果：

診斷性評價也稱教學前評價或前置評價，是教師在教育活動開始前或進行中通過一定方式發現學生在學習過程中存在的問題，并分析這些問題產生的原因，從而為改進和調整教學策略提供依據。在該課程中，診斷性評價主要發揮兩方面作用，第一，對學生初期的SPOC平臺內容的自主學習情況進行考評，以便教師根據考評結果對后續的教學內容與教學方式進行調整。第二，通過以個人考評成績作為小組考評成績的方式督促全組全員參與到SPOC平臺下的自主學習環節中，規避SPOC、MOOC等模式中學生聽課率不高的問題。

基準點(進水壓力-10kPa)的凈功率的測量值如圖4所示。測量值相比此發動機凈功率標稱值偏大，如果在其他發動機進行型式認證時，因凈功率值基數的差異以及不同發動機進水壓力的值對其凈功率影響不同，可能會因此導致最終的結果超出國家標準的凈功率的公差范圍。

試驗結果的折線圖如圖5所，為保證整體數據分析的直觀性，這些數據沒有乘以功率修正系數。從中可以看到，當進水壓力為0kPa以下時，發動機的凈功率偏大，相比294kW的標準值有一些差異。而在X線右側，凈功率的值基本向發動機的凈功率標稱值靠攏。此發動機附件吸收功在1kW，最終形成的凈功率數據要統一減去1kW。

但同樣的在進水壓力范圍為-10kPa～30kPa之間時，額定功率的值也有出現波動，這說明，此時氣缸壁的熱量變化有波動，可能由于發動機水套的設計原因，導致在這個水壓范圍內，發動機氣缸壁的熱量變化并不穩定，發動機進氣的溫度受到影響，進氣的重量出現變化，影響燃燒的形式，從而影響發動機的功率。

綜合來看，發動機進水壓力對凈功率的影響并不大，刨除極端情況，其對凈功率點影響小于5kW。但如果按照法規要求，當進行發動機的型式公告認證時，無論是極端情況還是其他，單單進水壓力的影響也可能會導致凈功率的值的偏差超出法規的要求。

4 結論

1)在進行發動機凈功率檢測時，當除進水壓力之外的所有邊界條件滿足廠家的定義時，進水壓力的改變對此12L渦輪增壓發動機的凈功率有影響，尤其是在極端情況，即在進水壓力為-10kPa時，其超出凈功率標準值約5kW(已減掉附件吸收功，未乘以功率修正系數)；

2)當進水壓力的值在30kPa～60kPa時，此12L柴油機凈功率的值基本趨于穩定，并符合發動機自身的凈功率標稱值；

3)冷卻系統對發動機的凈功率的影響比較復雜，當進水壓力改變時，其并不符合常規思維(進水壓力對性能的影響微乎其微)，而是在進水壓力低時，對發動機凈功率有微小影響，此影響在發動機凈功率型式認證時，可能會導致最終的的測試結果超出法規要求的公差范圍；

4)不同發動機的冷卻水套存在差異，內部結構復雜多變，發動機的進水壓力的變化對發動機凈功率的影響可能不單單是如下的趨勢，但此結論對發動機檢測時提供了很大參考意義；

作為上下游一體化公司末端，銷售板塊必須承擔產業鏈后路責任，確保集團公司自產一億噸原油以及3000 萬噸陸上進口原油加工為成品油銷售出去，確保產業鏈價值的實現。這些資源加工的成品油約8000 萬噸，與零售網絡能力大致相當。再增加原油加工的成品油理論上只有批發和出口兩個渠道。

5)在發動機研發階段，針對發動機進水壓力對凈功率的影響需要進行摸底驗證，得出進水壓力的指導范圍，以防型式認證時因此參數不同導致的凈功率結果差異。

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