壓縮線法確定上止點(diǎn)

1、壓縮線法確定上止點(diǎn),匯報(bào)人: ***組員：****,在測(cè)錄示功圖時(shí)，如何準(zhǔn)確地確定活塞的上止點(diǎn)相位，對(duì)研究發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程和進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的計(jì)算有著重要的影響。,一.什么是上止點(diǎn)？,上止點(diǎn)是活塞行程的最高點(diǎn)，或者說(shuō)是氣缸容積為最小時(shí)活塞的位置。,在內(nèi)燃機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)試和燃燒分析時(shí)，上止點(diǎn)相位對(duì)結(jié)果影響很大，因此正確確定內(nèi)燃機(jī)動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)相位顯得非常重要。上止點(diǎn)相位對(duì)研究?jī)?nèi)燃機(jī)工作過(guò)程和進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的計(jì)算有重要影響。研究表明：上止點(diǎn)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(diǎn)？,3.由于活塞上止點(diǎn)的位置對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)不是固定不變的，因此內(nèi)燃機(jī)靜態(tài)時(shí)的幾何上止點(diǎn)可以看成一個(gè)固定的位置，但由于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各種因素的影響，使得在工作狀態(tài)時(shí)的上止點(diǎn)位置與靜態(tài)時(shí)存在差異，因此需要對(duì)上止點(diǎn)相位重新進(jìn)行確定。,三.什么是確定上止點(diǎn)？,在數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)中，確定上止點(diǎn)就是確定曲軸同步信號(hào)和真正上止點(diǎn)間的關(guān)系。曲軸同步信號(hào)和真正上止點(diǎn)

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

4、上止點(diǎn)直接進(jìn)行測(cè)量。 圖1是利用電容變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)測(cè)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(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，傳感器上的定極板與活塞（作為電容動(dòng)極板）只之間的電容量將最大，因此利用電容測(cè)量裝置即可得活塞上止點(diǎn)信號(hào)。,,,,,,,1.氣缸蓋2.殼體3.電極（接電容測(cè)量裝置）4.絕緣套5.活塞頂,圖1.電容式動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)測(cè)量示意圖,靜態(tài)上止點(diǎn)法定位的精度較低；動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)測(cè)量精度最高，但需要附加

5、測(cè)量裝置，且測(cè)量結(jié)果受環(huán)境影響較大；壓縮線法所需裝置簡(jiǎn)單（除單缸機(jī)需要電機(jī)拖動(dòng)），且精度較高，是動(dòng)態(tài)情況下獲取上止點(diǎn)的較適用、可靠的方法，尤其是在野外測(cè)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(cè)量上止點(diǎn),壓縮線法又叫倒拖法。原理：利用測(cè)錄不供油時(shí)氣缸壓力曲線的方法來(lái)確定上止點(diǎn)。,,,,,,,單缸試驗(yàn)可以用電機(jī)拖動(dòng)或利用推遲上止點(diǎn)后供油或點(diǎn)火，使燃燒在上止點(diǎn)后進(jìn)行，得出壓縮壓力線；或采用內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)行后突然停油

6、或停止點(diǎn)火，利用慣性運(yùn)轉(zhuǎn)從而得到壓縮線。,單缸機(jī)時(shí),多缸機(jī)時(shí)（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(shí)1缸內(nèi)同樣有氣體進(jìn)出,氣體在缸內(nèi)處于純壓縮狀態(tài),此時(shí)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(huà)出壓縮線。在理想的絕熱狀態(tài)下，可認(rèn)為壓縮線是對(duì)稱的，所以設(shè)法找到壓縮線最高點(diǎn)，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(diǎn)即可得到上止點(diǎn)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(jiǎn)單、安裝方便且堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，可以用于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)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(shí)，就會(huì)有脈沖信號(hào)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(shì)e，其大小取決于貫穿這個(gè)這線圈磁通φ的變化率，即 e=W*dφ/dt,在測(cè)量過(guò)程中，轉(zhuǎn)速越高，傳感器輸出信號(hào)越大，如圖3所示

8、。上止點(diǎn)信號(hào)變化由正到負(fù)對(duì)應(yīng)的0mV點(diǎn)相位是固定的。,,,,,,圖3. 各轉(zhuǎn)速時(shí)磁電式傳感器輸出信號(hào),通常的燃燒分析儀及電噴發(fā)動(dòng)機(jī)均采用上止點(diǎn)信號(hào)達(dá)到一個(gè)規(guī)定值開(kāi)始觸發(fā)。由圖3可知，不同轉(zhuǎn)速時(shí)，同一觸發(fā)電壓點(diǎn)相位與0mV點(diǎn)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(hào)補(bǔ)貼觸發(fā)電壓V1、V2點(diǎn)相位與0mV點(diǎn)相位之差隨發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)磁電式

9、傳感器輸出信號(hào)V1與0mV點(diǎn)的相位差,圖5.不同轉(zhuǎn)速時(shí)磁電式傳感器輸出信號(hào)V2與0mV點(diǎn)的相位差,壓縮上止點(diǎn)法獲取上止點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集壓縮上止點(diǎn)獲取上止點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、采樣處理的測(cè)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(hào)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(gè)電壓脈沖信號(hào)，這些信號(hào)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(hào)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(jì)算機(jī)內(nèi)，以便進(jìn)行分析處理，由顯示屏顯示，并通過(guò)打印機(jī)或繪圖儀輸出。,數(shù)據(jù)處理,圖7.采集數(shù)據(jù)信號(hào)示意圖,第1通道為所測(cè)氣缸壓力信號(hào)；第2通道為計(jì)算機(jī)所采集到的脈沖電壓信號(hào)；K1、K2、K3分別為上止點(diǎn)信號(hào)變化由正到負(fù)對(duì)應(yīng)的0mV點(diǎn)位置,在K1～K3之間為四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。在每個(gè)工作循環(huán)中，都可以在第一通道上找到一個(gè)壓力峰值點(diǎn)，然后采用對(duì)稱面積法進(jìn)行修正。在壓力峰值處，開(kāi)始計(jì)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(dòng)一個(gè)相對(duì)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(gè)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(dòng)機(jī)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(diǎn)位置變化越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速大于1200r/min時(shí)，壓縮上止點(diǎn)位置基

12、本穩(wěn)定。,總結(jié),1）采用壓縮線法確定上止點(diǎn)方法簡(jiǎn)單，安裝及使用方便。2）所設(shè)計(jì)的壓縮線法求上止點(diǎn)的算法，可用于內(nèi)燃機(jī)燃燒分析儀中。,參考文獻(xiàn),[1]蘭春亮,翟建龍.內(nèi)燃機(jī)測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2006,93(6):31235.[2]王吉華.內(nèi)燃機(jī)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的研究[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，1999，17(4):391-396.[3]張付軍等.汽油機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程采集與分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).內(nèi)燃機(jī)工程,2000(3

13、):32-36.[4]鄒喜紅.“倒拖法”求上止點(diǎn)在ZTY265天然氣壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2003,24(5):78-81.[5]吳　鋒,黃　琪,朱建新,等.高速汽油機(jī)示功圖計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的研制[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2002,36(6):6902693.[6]吳克剛，曹建明.發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù).北京:人民交通出版社，2002:6一7.[7]蘇萬(wàn)華，利用雙拖示功圖標(biāo)定上止點(diǎn).內(nèi)燃機(jī)工程.1991第