基于现代测控技术的柴油机性能测试

基于现代测控技术的柴油机性能测试1.柴油机性能参数的测试本文简要叙述柴油机性能参数传统的测试方法,着重介绍一种新式主机工竞分析仪(Matin6000)测试柴油机性能参数的新方法,并对在使用主机工况分析仪的过程中存在的问题及优缺点作一些简要的评述。Matin6000性能监测仪是一种用于现代船舶柴油机及陆用发电机组的手提式工况监测仪,属于电子式示功器。主要用来测量P-Φ示功图、转速及功率等参数,显示测量结果时,有曲线方式,也有数据表的方式。它是Matin系列产品中的最新产品,是在此系列产品中多年的技术基础上制造出来,因此测量结果的可靠性越来越高。2.柴油机性能测试试验台的研制柴油机性能测试系统简介柴油机性能测试系统由性能测试试验台和发动机室两部分组成。其结构如图1所示。性能测试试验台是柴油机性能测试系统的控制核心，它具有对各种数据进行实时采集、处理、显示、打印等功能，并具有对水力测功器和柴油机进行实时控制的功能。发动机室是柴油机性能测试系统的执行部分，它主要由水力测功器、待测柴油机、负载水系统、冷却水系统、供油系统、进气与排气系统、各类传感器等几部分组成。3.柴油机性能监测设备研究由于受测试手段的限制,柴油机缸内过程和供油装置的故障诊断一直未能在工程实践中得到广泛应用,本文介绍一种专门用于中低速柴油机性能故障诊断的设备。FH-1型热工检测仪工作原理中、低速柴油机热功检测仪是一种以高性能单片机为核心的柴油机缸内过程检测仪器,由主机、气缸压力传感器、柴油机上止点传感器组成,仪器由两传感器测得缸内压力与曲轴转角的变化规律以后,经数据处理获得示功图,通过分析示功图可以得到:单缸指示功率、最高爆炸压力、最高爆炸压力的位置、压力升高率、柴油机转速、整机指示功率、示功图等。用户可以利用这些参数判断柴油机各缸负荷的不均匀性、不正常燃烧等故障。由于中低速热工检测仪只能测量柴油机缸内过程,没有供油压力波的测量功能,不能明确判断造成燃烧异常的原因是供油装置还是换气系统,因此需要在中低速柴油机热工检测仪上增设供油压力波测量功能。4.柴油机性能微机测试系统的设计根据柴油机的主要性能指标，设计了基于微机系统的柴油机性能测试系统。系统由传感器（或一次仪表）、单片机数据采集仪和计算机等3部分组成。由传感器对信号进行采样并转换成电信号，再由单片机进行处理并转换成相应的数字量，检测数据最后由计算机处理，实现数据的显示、保存、测试报表的打印及数据库维护等功能。5.船用柴油机高速数据实时监测系统研究采用在线式工控机、多通道高速A/D板、信号调理箱、传感器、分布式监测系统构成针对船用柴油机缸内过程和柴油机常规参数的采集、处理系统，实现柴油机各缸示功图的同时采样、分析，为柴油机负荷调整、故障诊断、状态评估提供技术手段。6.德国大众1.9LTDI发动机性能测试与分析对德国大众汽车公司的1.9LTDI4缸电控轿车柴油机进行了初步研究。测量了该发动机的转矩、功率、燃油消耗量、高压油管喷油器端压力及曲轴瞬间转速等,并对TDI发动机的性能特点进行了分析。同时,利用随机的故障诊断仪对管理系统的标定数据进行了分析。试验条件采用DC一DY电力测功机(日本小野公司制造);发动机为三点支撑;发动机与测功机间采用柔性连接(穿绳联轴节)。中冷器由离心式鼓风机进行冷却,冷风流量为1400耐/h,在鼓风机与中冷器之间设有导风罩,以防冷却空气散失。喷油泵的回油经冷却后,再流人喷油泵使用。烟度计采用FBY一1型半自动烟度计。冷却水与机油冷却都由电磁阀控制。当水温高于85℃,电磁阀打开,冷却水进人;低于85℃时,电磁阀关闭。机油冷却也由电磁阀控制，当机油温度高于91℃时,电磁阀打开,开始机油冷却循环;当机油温度低于91℃时,电磁阀关闭,终止机油冷却循环。7.多功能柴油机性能测试评估系统在分析研究了目前国外先进的柴油机性能分析系统特点的基础上，结合我国柴油机性能检验的实际情况，设计了一个集参数采集、数据处理、性能分析、程序控制于一体的多功静柴油机性能测试分析系统该系统采用MCGS组态软件、VB语言和MATLAB软件联合开发，并重点就柴油机测试的数据存储的方式、分析处理的方法、性能评估的策略、多功能曲线的绘制等关键技术进行了研究该系统性能／价格比高，与国外同类产品相比具有明显的竞争力，已成功地应用在大连机车车辆厂的试验台上。除通常计算机监控系统的数据采集、处理、计算、报警、打印、通信等功能外，还具有如下几个特殊功能：(1)控制功能：在进行磨台和负荷工况试验过程中根据试验大纲的要求控制每个工况的时间、转速和负荷的变化，并自动记录每个工况的试验数据，实现试验过程的全自动化．(2)性能分析评估功能：为进行柴油机性能分析，系统设有性能分析的组态功能，可以对感兴趣的一个或多个测量值任意设定横坐标和纵坐标，具有丰富灵活的绘制和拟合各种性能曲线功能，实现了在同一屏幕内描绘不同坐标系下的多条曲线．同时可以选择关心的参数与国内外同类产品的性能进行评估比较．(3)数据管理功能：系统设立了Access数据库，测量参数可自动分类归人数据库，需要时能调用任意时刻的试验数据，并提供丰富的数据统计、预测、判断、性能评估功能．8.基于虚拟仪器的柴油机实验台测试系统设计利用虚拟仪器技术开发了柴油机综合测试试验系统，介绍了系统的总体结构及硬件系统，以“性能指标测量分析”试验为例给出了实验系统的软件实现方法。实现了柴油机各种测量参数的实时显示和综合性能指标、参数曲线的自动分析处理。9.潍柴WD615共轨柴油机测试系统硬件设计本设计简要介绍了发动机电控系统的结构、工作原理，分析了发动机测控实验测试系统的结构和基本功能，进而重点介绍了本系统的两大部分—发动机台架和测控台架的设计，最后经过系统的试验分析，证明整个系统实现了预定功能，体现了稳定、直观等特点。虽然已经完成了共轨柴油机测控实验测试系统的设计与实现，但硬件系统也存在一些不足之处，如优化硬件系统，增加外部扩展功能。10.新产品研发中的柴油机性能测试分析与优化通过对新产品设计指标的性能测试发现了研发中存在的问题。相继展开的研究性试验，依据内燃机原理及流体力学等基础理论，结合对试验中的各种实际表象的分析，找到了原因是进气管压力波动较大所致。据此设计的改进方案，优化了新产品性能。（1）型式试验是新产品开发的基本程序内容，它可以发现设计中存在的问题。而研究性试验则可以发现问题存在的原因，本次研究试验证明，先进的测试设备、良好的试验环境、专业的技术分析是研究性试验工作的三大基石。（2）利用济柴产品试验室良好的试验环境，在以常规试验方法排除了对柴油机性能指标有重大影响的燃油系统和燃烧系统存在问题的可能性之后，利用现代先进的测试分析设备进行高精度的参量测量和专业化的数据后处理，为正确分析换气过程中存在的问题提供了有效的保证。（3）柴油机换气过程是机械控制流体有行禁止以适应燃烧作功需要的重要过程，对其性能指标影响极大。本研究通过实际测试发现，如果进气管中压力波动过大，就会影响空气通过进气门进入气缸的准稳定流动过程，从而造成该缸充气效率下降，以致影响其整机性能指标不良。（5）根据测试分析结论制定的基本解决方案合理、有效，优化增压匹配试验结果证明了其实用性。限于文章篇幅，本研究有关优化增压匹配的设计方案与试验过程将另文详述。11.一种柴油机台架试验数据采集系统的设计利用信息技术实现柴油机台架试验的自动测试和数据采集,使性能试验的精确度及工作效率大大提高。介绍一种船舶柴油机台架试验中的数据采集系统。经现场试验,证明该系统工作稳定可靠,满足实用要求。这种数据采集系统采用计算机来进行控制,可以有极高的运算精度。对采样参数进行校准,对采样精度和线性进行标定,提高了测控效率,实现自动测试和数据采集,使柴油机性能试验的精确度及工作效率大大提高。12.TN4100型柴油机燃烧性能测试及分析测试系统及试验条件1测试系统测试系统由日本小野公司的CB466型燃烧分析仪、信号监视设备、日本TEAC公司的SR30C型磁带记录仪,WE31型电涡流测功器、STC05型石英压电传感器、日本CS2110型四踪示波器及控制台等仪器设备组成。2试验条件主油道机油压力为200~400kPa;油底壳机油温度≤120℃;冷却水出水温度≤98℃;标定工况排气温度≤550℃;试验用燃油为0号轻柴油;试验用机油为14号机油。在性能试验前,样机进行了39h磨合。各工况点所测数据为四次平均值,试验所用仪器及仪表均在有效期内,按GB1105.1~GB1105.3-87《内燃机台架性能试验方法》中有关规定,进行检测及数据校正。13．ZH1110型柴油机表面振动测试试验研究.1试验方法和测试系统在本次表面振动试验中,将整机划分为6层,其中第0层分布在喷油泵罩上,第1层分布在靠近油泵罩的机体上和油底壳上,第2层分布在飞轮侧的机体上和油底壳上,第3层分布在缸盖上,第4层分布在缸盖端的机体上,第5层分布在后端。为使机体和气缸盖的整体振动能直观地反映出来,在柴油机上共布置75个测点,并使其相应分布在这6个层面上。测试分析系统由测功机、压电晶体加速度传感器、电荷放大器、磁带记录仪、光线示波器、抗混滤波器及数据采集与分析系统组成。在同一测点分别按互相垂直的3个方向进行振动测量,使用DASP数据采集与处理软件来测取并分析振动信号,测得的各点的振动速度均方根值等计算分析结果可由打印机打印出来。14.基于Labview的柴油机综合性能测试分析系统设计与试验研究基于Labview开发的柴油机综合性能测试分析系统，能对柴油机平台的性能参数进行全面测试，并对测试数据进行处理、分析及评估，为全面、准确地评价柴油机性能提供技术支撑。通过对6135Z柴油机台架进行测试，结果表明该系统具有人机交互界面友好，操作简单，稳定可靠，易于维护，集成度高，易于扩展等特点,测试精度和测试效果均达到设计要求。基于Labview的柴油机综合性能测试分析系统，实现了对柴油机台架各种参数的准确测试、集中显示、处理分析及评估。通过试验发现，该系统具有人机交互界面友好、操作简单、稳定可靠、易于维护、集成度高、易于扩展等特点,测试精度和测试效果均达到设计要求,是全面考核和评价柴油机动、静态特性的理想测试系统。