壓縮線法確定上止點

1、壓縮線法確定上止點,匯報人: ***組員：****,在測錄示功圖時，如何準(zhǔn)確地確定活塞的上止點相位，對研究發(fā)動機工作過程和進行有關(guān)參數(shù)的計算有著重要的影響。,一.什么是上止點？,上止點是活塞行程的最高點，或者說是氣缸容積為最小時活塞的位置。,在內(nèi)燃機動態(tài)測試和燃燒分析時，上止點相位對結(jié)果影響很大，因此正確確定內(nèi)燃機動態(tài)上止點相位顯得非常重要。上止點相位對研究內(nèi)燃機工作過程和進行有關(guān)參數(shù)的計算有重要影響。研究表明：上止點位置偏差1度曲

2、軸轉(zhuǎn)角，就使平均指示壓力產(chǎn)生約5.5%的誤差和平均轉(zhuǎn)矩約5%的誤差。,二.為什么要確定上止點？,3.由于活塞上止點的位置對于內(nèi)燃機來說不是固定不變的，因此內(nèi)燃機靜態(tài)時的幾何上止點可以看成一個固定的位置，但由于內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時各種因素的影響，使得在工作狀態(tài)時的上止點位置與靜態(tài)時存在差異，因此需要對上止點相位重新進行確定。,三.什么是確定上止點？,在數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)中，確定上止點就是確定曲軸同步信號和真正上止點間的關(guān)系。曲軸同步信號和真正上止點

3、的相位確定后，采集到的氣缸壓力和曲軸轉(zhuǎn)角間的對應(yīng)關(guān)系就可以確定下來了。,三種基本方法：靜態(tài)測定法動態(tài)測定法壓縮線法,四.確定上止點的幾種方法,1.靜態(tài)測定法,以發(fā)動機飛輪上的靜態(tài)上止點標(biāo)記為基準(zhǔn)，用盤車方法使活塞（多缸機以第一缸為主）到達氣缸最上部后再下行，采用千分表等行程中點法仔細找出活塞的最高點，即為上止點。如停機劃線法、磁電法、接觸法、光點法及閃電停像法等。,,,,,2.動態(tài)測定法,多采用電容式位移傳感器，利用電容變化對動態(tài)

4、上止點直接進行測量。 圖1是利用電容變化進行動態(tài)上止點測量的原理圖。 傳感器電極和殼體之間有絕緣套，電容傳感器裝在氣缸蓋上，當(dāng)活塞頂運動到上止點時，傳感器上的定極板與活塞（作為電容動極板）只之間的電容量將最大，因此利用電容測量裝置即可得活塞上止點信號。,,,,,,,1.氣缸蓋2.殼體3.電極（接電容測量裝置）4.絕緣套5.活塞頂,圖1.電容式動態(tài)上止點測量示意圖,靜態(tài)上止點法定位的精度較低；動態(tài)上止點測量精度最高，但需要附加

5、測量裝置，且測量結(jié)果受環(huán)境影響較大；壓縮線法所需裝置簡單（除單缸機需要電機拖動），且精度較高，是動態(tài)情況下獲取上止點的較適用、可靠的方法，尤其是在野外測量的情況下,可以減少由于電路或轉(zhuǎn)速引起的誤差。,,,,,壓縮線法測量上止點,壓縮線法又叫倒拖法。原理：利用測錄不供油時氣缸壓力曲線的方法來確定上止點。,,,,,,,單缸試驗可以用電機拖動或利用推遲上止點后供油或點火，使燃燒在上止點后進行，得出壓縮壓力線；或采用內(nèi)燃機正常運行后突然停油

6、或停止點火，利用慣性運轉(zhuǎn)從而得到壓縮線。,單缸機時,多缸機時（停缸法）,,,,,,,先拔掉其中一缸(比如1缸)的火花塞,讓其它缸照常工作,而1缸不工作。此時1缸內(nèi)同樣有氣體進出,氣體在缸內(nèi)處于純壓縮狀態(tài),此時采集的數(shù)據(jù)就是1缸壓縮線數(shù)據(jù),同理可獲得其它氣缸的壓縮線數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以畫出壓縮線。在理想的絕熱狀態(tài)下，可認(rèn)為壓縮線是對稱的，所以設(shè)法找到壓縮線最高點，或在曲線上端作若干條平行于大氣壓力的直線，這些直線的中點即可得到上止點線

7、(如圖2所示)。,圖2. 壓縮線法原理圖,,,,,,磁電傳感器,壓縮線法中的傳感器采用磁電式，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且堅固耐用的特點，可以用于發(fā)動機實時轉(zhuǎn)速的測量。傳感器安裝在飛輪齒圈附近，當(dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)，磁電式傳感器遇到變化的金屬間距時，就會有脈沖信號輸出。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，具有W匝的線圈的感應(yīng)電勢e，其大小取決于貫穿這個這線圈磁通φ的變化率，即 e=W*dφ/dt,在測量過程中，轉(zhuǎn)速越高，傳感器輸出信號越大，如圖3所示

8、。上止點信號變化由正到負對應(yīng)的0mV點相位是固定的。,,,,,,圖3. 各轉(zhuǎn)速時磁電式傳感器輸出信號,通常的燃燒分析儀及電噴發(fā)動機均采用上止點信號達到一個規(guī)定值開始觸發(fā)。由圖3可知，不同轉(zhuǎn)速時，同一觸發(fā)電壓點相位與0mV點相位之差是不同的。圖4與圖5分別為磁電式傳感器輸出信號補貼觸發(fā)電壓V1、V2點相位與0mV點相位之差隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律(V2>V1)。由此可知，該相位差隨轉(zhuǎn)速升高而減小。,圖4.不同轉(zhuǎn)速時磁電式

9、傳感器輸出信號V1與0mV點的相位差,圖5.不同轉(zhuǎn)速時磁電式傳感器輸出信號V2與0mV點的相位差,壓縮上止點法獲取上止點測試系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集壓縮上止點獲取上止點的數(shù)據(jù)采集、采樣處理的測試分析系統(tǒng)如圖6所示。,,,,,,氣缸壓力由壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電荷量，輸入電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號并給放大；曲軸旋轉(zhuǎn)由于磁電效應(yīng)，每旋轉(zhuǎn)1周給出一個電壓脈沖信號，這些信號可直接輸入到示波器中觀察和監(jiān)視，確認(rèn)滿意后，這些電壓信號可由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)A/D采樣轉(zhuǎn)

10、換為數(shù)字量存入計算機內(nèi)，以便進行分析處理，由顯示屏顯示，并通過打印機或繪圖儀輸出。,數(shù)據(jù)處理,圖7.采集數(shù)據(jù)信號示意圖,第1通道為所測氣缸壓力信號；第2通道為計算機所采集到的脈沖電壓信號；K1、K2、K3分別為上止點信號變化由正到負對應(yīng)的0mV點位置,在K1～K3之間為四沖程內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)。在每個工作循環(huán)中，都可以在第一通道上找到一個壓力峰值點，然后采用對稱面積法進行修正。在壓力峰值處，開始計算前20°CA

11、和后20°CA壓力曲線下所包含的面積。如果前后兩塊面積不相等，則向前或向后移動一個相對角度（可精確到0.1°CA）。這樣反復(fù)湊算，最后可以得到前后20°CA兩塊面積相等的一個位置。求出K1與此位置的相位差ψ1。,圖8.轉(zhuǎn)速與偏移角度ψ1的關(guān)系,圖8為發(fā)動機在各種倒拖轉(zhuǎn)速下相位差ψ1隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。由圖8可知，轉(zhuǎn)速越低，壓縮上止點位置變化越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速大于1200r/min時，壓縮上止點位置基

12、本穩(wěn)定。,總結(jié),1）采用壓縮線法確定上止點方法簡單，安裝及使用方便。2）所設(shè)計的壓縮線法求上止點的算法，可用于內(nèi)燃機燃燒分析儀中。,參考文獻,[1]蘭春亮,翟建龍.內(nèi)燃機測試技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機械管理開發(fā),2006,93(6):31235.[2]王吉華.內(nèi)燃機數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的研究[J].內(nèi)燃機學(xué)報，1999，17(4):391-396.[3]張付軍等.汽油機缸內(nèi)工作過程采集與分析系統(tǒng)的開發(fā).內(nèi)燃機工程,2000(3

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