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(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)應用在發(fā)動機上，尤其是發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，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(tǒng)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(shè)置有水套，但不同發(fā)動機的水套結(jié)構(gòu)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(xiàn)差異，進而影響發(fā)動機的性能參數(shù)。

在整車上，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)是完全密閉的，其冷卻系統(tǒng)中的水量也基本穩(wěn)定，再加上發(fā)動機自身一般只有一個水泵存在，水泵的轉(zhuǎn)速基本和發(fā)動機自身的曲軸轉(zhuǎn)速成一定比例，那么當車輛運轉(zhuǎn)時，無論在什么工況，發(fā)動機處在什么轉(zhuǎn)速，水泵其自身的轉(zhuǎn)速都是在一定范圍內(nèi)變化的，那么發(fā)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(xiàn)大幅度波動。

但發(fā)動機臺架試驗則不同，比如進行發(fā)動機凈功率試驗時，為了模擬整車環(huán)境，所以的系統(tǒng)，如進排氣，冷卻系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，都可通過自身的電路控制來進行參數(shù)調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)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(fā)動機實際的情況。

發(fā)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(zhuǎn)速下的發(fā)動機凈功率是否滿足——在發(fā)動機轉(zhuǎn)速公差為±1.5%時，發(fā)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(guī)要求的公差范圍內(nèi)，在額定轉(zhuǎn)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(shù)需要滿足發(fā)動機的邊界條件要求。除此之外，冷卻系統(tǒng)的參數(shù)也十分重要，因為發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的水溫對發(fā)動機有重要影響，在各種工況下都要使發(fā)動機冷卻水溫維持在正常的溫度范圍內(nèi)

。發(fā)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(fā)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(shù)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(fā)動機凈功率檢測時，對冷卻系統(tǒng)的溫度和壓力調(diào)節(jié)不當，就會導致燃燒室周圍的冷卻水套內(nèi)的冷卻效果出現(xiàn)差異，影響發(fā)動機的功率。

讓學生每周回家翻閱教師推薦的各類綜合性報紙，指導學生進行選擇性閱讀，并選擇其中有意義的社會新聞寫新聞評論。

發(fā)動機基本參數(shù)和試驗基本條件見表1和表2：

1 發(fā)動機基本參數(shù)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(chǎn)，其凈功率等性能參數(shù)已是在標定的合格公差范圍內(nèi)，這保持了試驗較好的嚴謹性，即發(fā)動機自身所有零部件均為量產(chǎn)模具件，且發(fā)動機經(jīng)過了耐久試驗驗證，故在做本論文的研究時，發(fā)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(guān)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(shè)定，如傳感器測點位置，管路長度，發(fā)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(fā)動機臺架，在對某柴油機凈功率檢測時，通過調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的水量等，來探究進水壓力對發(fā)動機凈功率的影響。

James說在后期需要進行適當調(diào)整?！坝肔ightroom適當提升清晰度，給圖像帶來了沖擊力。用Photoshop對邊緣地區(qū)進行選擇性模糊處理，可讓觀眾的注意力從彩色涂鴉轉(zhuǎn)移到路虎衛(wèi)士車頭的格柵設(shè)計上?！?/p>

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(shù)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(tǒng)、供油系統(tǒng)等未在圖中示出，只將發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)的裝置布局詳細展現(xiàn)。

本試驗研究進水壓力對凈功率測量值的影響，故在發(fā)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(nèi)，而只調(diào)節(jié)進水壓力，研究其對發(fā)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(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)發(fā)動機進水口出的靜壓力。離心泵的出口出有可調(diào)節(jié)的閥門，以調(diào)節(jié)進水壓力的值。

為保證發(fā)動機出水溫度在一定值范圍內(nèi)，通過動態(tài)調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)密閉式膨脹水箱的高度，冷卻水(發(fā)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(diào)節(jié)進水壓力的值。

1.3 試驗涉及的基本原理

根據(jù)發(fā)動機水泵的自身的特性我們知道，當發(fā)動機水泵的轉(zhuǎn)速提升時，其自身的有效功率會得到相應的提升：

P：發(fā)動機水泵的有效功率，kW, n：發(fā)動機水泵的轉(zhuǎn)速，rpm

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

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(fā)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(zhuǎn)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(wěn)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(guān)鍵時候，妻子和女兒的形象就會在他腦海里出現(xiàn)，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(zhuǎn)速——相關(guān)位置如圖三所示，來調(diào)節(jié)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(fā)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(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機水泵的有效功率逐步提升，而水壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：轉(zhuǎn)速高，水泵流量大，水壓高；轉(zhuǎn)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(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以使水泵的轉(zhuǎn)速固定，有效功率固定，防止因水泵自身轉(zhuǎn)速的波動影響發(fā)動機缸體水套中的冷卻效果。在發(fā)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(fā)動機轉(zhuǎn)速控制在1900rpm。

因排氣背壓，中冷出口溫度等參數(shù)在試驗過程中可能會出現(xiàn)波動較大，所以，在測量過程中需要動態(tài)的調(diào)節(jié)各邊界條件參數(shù)，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(nèi)油溫達到75℃以上，熱機過程中需要打開發(fā)動機膨脹水箱的排氣管路，盡量的將發(fā)動機冷卻系統(tǒng)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(diào)整到油門-轉(zhuǎn)速模式，采用100%油門，使發(fā)動機逐步達到額定轉(zhuǎn)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(chǔ)上，分析了主要礦石礦物因選擇性加熱而導致礦石內(nèi)部出現(xiàn)集中應力強化磨礦效果的機理。

4)在額定點工況，調(diào)節(jié)發(fā)動機邊界參數(shù)，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(nèi)。

5)調(diào)整膨脹水箱內(nèi)的水量、離心泵轉(zhuǎn)速以及離心泵出口閥門，將進水壓力調(diào)整到基準點?；鶞庶c采用-10kPa；

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

②工程規(guī)模大。入海水道西起洪澤湖二河閘，東至濱?？h扁擔港注入黃海，與蘇北灌溉總渠平行，居其北側(cè)。河道寬750m，深約4m?？偼顿Y41.17億元，貫穿江蘇省淮安市的清浦、楚州兩區(qū)和鹽城市的阜寧、濱海兩縣，并分別在楚州區(qū)境內(nèi)與京杭運河、在濱?？h境內(nèi)與通榆河立體交叉。入海水道是江蘇省規(guī)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(fā)動機達到額定轉(zhuǎn)速時，水泵的轉(zhuǎn)速也達到恒定值，泵的流量和揚程也同時穩(wěn)定，那么此時A點的液體流動速度加速到一定值并穩(wěn)定，根據(jù)伯努力方程：

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

8)結(jié)果的計算和評估。

由表1可知，插秧機插植部兩側(cè)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(tài)試驗中秧苗插深自適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制相對誤差均在5%以內(nèi)，其中當該系統(tǒng)工作在半量程區(qū)間時，有著較好的控制精度。而系統(tǒng)處于初始以及接近滿量程工作區(qū)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(tǒng)橫向仿形控制機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計引起的。

跨境電子商務是最近幾年才開始發(fā)展起來，各高校現(xiàn)有條件還不能培養(yǎng)既會對外貿(mào)易技能，又有電子商務素養(yǎng)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(fā)展。

3 試驗結(jié)果與分析

將試驗過程采集的數(shù)據(jù)加以處理，得出以下試驗結(jié)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(fā)現(xiàn)學生在學習過程中存在的問題，并分析這些問題產(chǎn)生的原因，從而為改進和調(diào)整教學策略提供依據(jù)。在該課程中，診斷性評價主要發(fā)揮兩方面作用，第一，對學生初期的SPOC平臺內(nèi)容的自主學習情況進行考評，以便教師根據(jù)考評結(jié)果對后續(xù)的教學內(nèi)容與教學方式進行調(diào)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(huán)節(jié)中，規(guī)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(fā)動機凈功率標稱值偏大，如果在其他發(fā)動機進行型式認證時，因凈功率值基數(shù)的差異以及不同發(fā)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(jié)果超出國家標準的凈功率的公差范圍。

試驗結(jié)果的折線圖如圖5所，為保證整體數(shù)據(jù)分析的直觀性，這些數(shù)據(jù)沒有乘以功率修正系數(shù)。從中可以看到，當進水壓力為0kPa以下時，發(fā)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(cè)，凈功率的值基本向發(fā)動機的凈功率標稱值靠攏。此發(fā)動機附件吸收功在1kW，最終形成的凈功率數(shù)據(jù)要統(tǒng)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(xiàn)波動，這說明，此時氣缸壁的熱量變化有波動，可能由于發(fā)動機水套的設(shè)計原因，導致在這個水壓范圍內(nèi)，發(fā)動機氣缸壁的熱量變化并不穩(wěn)定，發(fā)動機進氣的溫度受到影響，進氣的重量出現(xiàn)變化，影響燃燒的形式，從而影響發(fā)動機的功率。

綜合來看，發(fā)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(guī)要求，當進行發(fā)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(guī)的要求。

4 結(jié)論

1)在進行發(fā)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(fā)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(shù))；

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(wěn)定，并符合發(fā)動機自身的凈功率標稱值；

3)冷卻系統(tǒng)對發(fā)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(guī)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(fā)動機凈功率有微小影響，此影響在發(fā)動機凈功率型式認證時，可能會導致最終的的測試結(jié)果超出法規(guī)要求的公差范圍；

4)不同發(fā)動機的冷卻水套存在差異，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜多變，發(fā)動機的進水壓力的變化對發(fā)動機凈功率的影響可能不單單是如下的趨勢，但此結(jié)論對發(fā)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(chǎn)業(yè)鏈后路責任，確保集團公司自產(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈價值的實現(xiàn)。這些資源加工的成品油約8000 萬噸，與零售網(wǎng)絡(luò)能力大致相當。再增加原油加工的成品油理論上只有批發(fā)和出口兩個渠道。

5)在發(fā)動機研發(fā)階段，針對發(fā)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(shù)不同導致的凈功率結(jié)果差異。

[1]GB/T17692—1999《汽車用發(fā)動機凈功率測試方法》[S].

[2]蘇江，馬圣龍，司福貴.發(fā)動機冷卻系統(tǒng)冷卻能力分析[J].重型汽車，2016,04:29-31.

[3]袁壽其，張婷婷，張金鳳.汽車冷卻水泵優(yōu)化設(shè)計及試 驗研究[J].排灌機械工程學報，2014，32(2):93-97.

[4]薛炳信.發(fā)動機液體冷卻系統(tǒng)溫度狀況對功率和經(jīng)濟性以及磨損的影響[J].內(nèi)燃機，1987,5:29-36.

[5]李正現(xiàn)，劉偉達，劉近報.柴油機水壓波動分析及機油冷卻器蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].內(nèi)燃機與動力裝置，2020，37(5):34-41.