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1、内燃机万有特性试验曲线的绘制长春汽车研究所叶文辉A bstra et1Pr a etiesvhowsthattherewill bedif fe r en e eexistir ,9intheshapeoftheunive r s alper-forma ne ee ur r esplot ted bydif fe rentpe r s onsw iththesamesetof figur e s.Inovdertominimiz ethee r rorduetoperson aleffe eta ndimprov ethetestingpre e 一sion,akl ndofplot tin
2、gmethodo frtheuni-ve r s alperformaneee ur v esha sbe enr e eomnended.Ae o ne eptofinitalperformane ee urv ehasbe e nin-tro due edandeffe etofthee on e epttotheu niv e r s alpe rforma ne eeu rveanalys ed.【摘要】 使用同一组数据,由不同的试验人员绘制内燃机的万有特性曲线时,将使 曲线的形状存在着差异。为尽量减小这种人为因素所造成的误差,提高试验精 度,介绍了一种绘制 内燃机万有特性曲线的方法。
3、提出了原始特性曲线的概念,并分 析了它对万有特性 曲线的影响。主题词;内姗机万有特性试胜.住K呷脚份d:Com bu stio nEngine,Uni淤r s alPerformaneeTestCurve s一、原始特性曲线1.原始特性曲线的分类我们把用来绘制万有特性 曲线的特性曲线称之为“原始特性曲线”。它主要有以下两大类。(l )包括外特性 曲线在内的若干速度特性曲线或包括全负荷在内的若干调速特性曲线,以 及额定转速 的负荷特性 曲线和空转特性曲线。(2 )若干转速下的负荷特性曲线、外特性曲线或油门全 开时的调速特性曲线,以及空转特性曲线。2.绘制原始特性曲线时应注意的问题实践经验表明,绘
4、制特性曲线时,一定要在被测发动机稳定工 况时进行测 量,否则将严重影响精度。由于结构、排量及材料的不同,各种发动机达 到稳定工况所用的时间亦不同,在 不具备检测 发动机工作稳 定性的条件下,建议用发动机排气温度的稳定来衡量其工况的稳定。在绘制曲线过程中,捕 捉曲线的突变点一2 8一是十分重要的。因此,要求试验人员熟悉被测发动机的特点,能够借助 测试仪器判明突变点的 出现。常见的突变点有:调速器起作用的点,油门全 开时,可参 考发动机说明书确定;油 门部分开度时,应 根据曲线的趋势判别。机械省油 器起作用的点,一般出现在油门全开前的15“2 0。之间。真空省油器起作用 的点,可用进气总管真空度指
5、示,一般为1 7.3 3kPa左右。Solex化油器空气孔露出的时 间,用进气总管真空度指示,其作用点的真空度值,相 当于化油器 浮子室油 面至空气孔液面柱高度。汽油机的突变点都出现 在节气门的部分开度。为了绘制万有特性 曲线,在绘制原始特性曲线之前,必须对被试发动机进行怠速调整试验。对 于柴油机,其怠速 由高压油泵的调整来决定。怠速调整试验并不影响其它性能,所以调整工作比较简单。而对于汽 油机,由于存在着怠 速油 系向主油 系过 渡的问题,因此调整 起来比较复 杂。这其中应特别注意的是:怠速 量孔过 度 调 小 时使混合气过 稀,从 而 产生反 喷、回火甚至无怠速的现象容易被发现,汽车技术而
6、怠速系过浓往 往容易被忽视。这种调整 的结果,会使原始特性曲线的末端产 生突变,给曲线的 校正带来不利。为了绘制万有特性 曲线,还 应对进气管真空 度进行测 量,尤 其是汽油机的进气管真空度应作为必 测项目,因为利用 它能正确判断真空省油 器起始点、终止点及So le x化油器某一空气孔露出油面的时刻。率衰退、发动机某些零部件磨损使某区间供油量 下降(功率亦 下降)等,也 会使测 得的数据在 图上形 成一 曲线带。所以,在 处理 曲线时,既 不能随便取、舍试验点,也 不能在曲线带 内任意绘制出一条曲线,而是 要遵循一 定的限制条件,使得 在曲线带中只能绘出一条受该发动机某一性能约束的曲线,从而
7、避免人为因素的影 响。二、万有特性曲线的绘制以往绘制 曲线图时,即使是对 于 一族 同类型曲线,也总是习惯对每条曲线进行单独整理,而忽略总体上 的相互制约。另外,还过份强调遵循原试 验 点数据。图1所示 是BERI LERTMD Z23型柴油机的万有特性 曲 练是遵循这一原则从图2所示负荷特性曲线(发动机型号同图1。下 面图3一图5亦然)的实际试验点(虚线)转换而成的。显然,图1中的曲线存在错误。磁外特性空 转特性鬓犷一猫了一貂厂一愉广芍贫一钻犷飞责一榻,1一(k几)多多江减墨鹭澎澎 华华夔夔 一一一_ _ _刀(r/min)图l绘制万有特性曲线的关键,在于正确处理原始特性曲线。应注 意,原始
8、特性曲线图中常存在着以下两方面的误差:一 是由于测试设备中机件的摩擦、连接件的间隙、自然条件的变化,以及视差等难以避免的人为因素造成的误 差,它们会使将测 得 的数据描 绘 在图上时形成一曲线带;二是测试过程 中发动机工作状态的波动、试验台轴系共振造成的功19 94年第22期图2. 1用负荷特性曲峨作为原抢特性曲偏时拍臼】万有特性.姚的方法(1 )柴油机万有特性 曲线把溅试、计算所得的负荷特性数据绘在图2上。连接曲线时使曲线通过绝大多数试验点,且 过渡平滑,同时使各曲线的曲率变化符合规律。把图3所示 油门全 开 时的速度特性(或调速特性)曲线及空转特性曲线分别转换到图2上。如果试脸条件控制的严
9、格,则负荷特性 曲线上的全负荷点及无负荷点,与转换曲线上的同名点的坐标是吻合的认当有个别点不 吻合时,可以把负荷特性曲线上的全负荷点或无负荷点改为外特性 曲线或空转特性曲线上的点。从图2外的A点作各负荷特性 曲线的延长线或切线,修改由项所确定的曲线,使各曲线从A点起由直线逐步过 渡到曲线,同时各曲线的曲率变化应相同。一29一(.d召公(详月).之乏.巴、切 )00月了 U.d召气,(r/min)图3作图4所示的等平均有效压力a P曲线。图4是从图2的光滑曲线上每隔一定的数据截取下来的,P,一。为空转特性曲线。按照项所提出的原则连成曲线后,再用项提出的方法找一定点B作各只曲线的延长线,再次修改图
10、4中的曲线,使各曲线从点B起 由直线逐步过渡到曲线,同时应照顾各曲线曲率之间的变化应相同。b.图2光滑曲线上的部分点不在 图4的光滑曲线上。例如 图2上转速 为1 60 0r/min、平均有效压力为1 9 6.144 41.32kPa区域内的数据,在 图4上已产生了离散(虚线部分)。这就需要对该处进行修改。修改的过程,也就是对图2和图4进行相互校验、相互制约的过程。具体做法是,在图2原始数据点所标出的曲线带内挪动曲线的连接点或抛弃个别离散的试验点,从而使两图达到 一致。修改后的曲线应满足以下两要求:一是图2光滑曲线上的任一点都能在图4光滑曲线的同名点上找到;二是修改后的曲线都应在原始数拓曲级带
11、之内。经过上述步骤之后,图_2的曲线被最后确定下来,图4的曲线作为辅助曲线也被确定之,两图在数量上、精度上是完全 一致的,只是坐标不同而已。分析图4可知,它已大大扩大了图2的范围,因为从图4上可以截取任一转速下的负荷特性 曲线,其准 确程度与试验得出的图2完全一致。因此,它为绘制一个完整的万有特性图提供了有利条件,这也是推荐只需制取少数转速下的负荷特性的原因。从图2的光滑曲线上取点计算出燃油消耗率系,并绘制成光滑曲线(略)。最后绘制成如图5所示的万有特性曲线。在绘创过程中,往往会发现油耗率曲线的圈圈不能闭合,这时可从图4上截取所需转遮的负荷特性曲线。重复上述步骤,直到找到所浦要的g。为止。卯.
12、“次口600100 0 n(r/min)图4把图2与图4进行比较,会出现两种结果:a.图2光滑曲线上的任一点都能在图4光滑曲线的同名点上找到。这就表明两图在数据上已完全一致,原始曲线的绘制工作已圆满完成。一30一140 0180 02 2Q 0几(r/min) 图5汽车技术聋聋聋_ _ _二_18 3.8抓w.、 ,_.二) ) ) 二二 .气 、一一 二二勺把图5和未经修正的图1进行比较,从中可看出两图之间的重大差别。如果需要把其它参数绘入 万有特性图内,也可根据上述方法进行整理。(2 )汽 油机 万有特性曲线测试对象为CA6102型 汽 油机,化油 器型号为CA Hlol。绘出 图6所示的
13、负荷特性曲线(此时曲线图上没有l一l、l一1 1、夕1一0,、氏一氏等特殊线),绘制时遵循(1 )项中之原则。乡图6绘制图7所示的油门开度与进气总管真空度尸曲线(此 时曲线图上也 没有尸1、尸:、夕1、及氏等特殊线)。绘制空转特性和外特性 曲线(参见图8)根据(1 )项中的原则,绘制出图9所示的联系特性曲线。对照原始数据在图9上找出各转速下的供油特性曲线的突变点Gl和GZ,并将之连成I一I曲线。把I一I曲线对照原始数据换到 图7上,找出甘1、甘2线。尸1、尸2线应是 两条水平的平行直线,1994年第12期其 中尸:线符合化油器真空省油器起作用的真空度值。如果这两条线并非水平的平行直线,应对照图
14、7和 图9进行相互校核,并在 两曲线图的曲线带内挪动曲线的连接点,修正尸,、尸:为两水平的平行线,同时也使图9中真空省油器作用点Gl、G:的连线I一I曲线符合规律。在图9中,平均有效压力尸。曲线上与G,、G:在 同一节气门开度上的尸己,、只2点也可以被确定下来,并可连接成I一I曲线和l一皿曲线。经过这样的修正后,真空省油器作用点即被确定下来。机械一3 1一省油器起作用的区域可由01、夕:线决定,因为机械省油器起作用点总是在同一 油门开度护d洲 )叭油门开度(%)图760 0100014 0 018002 2 00图8260 030 00尹 才(r厂mIn一32一上,所以在曲线图上为一竖直线。把
15、图9上的l一I、l一l及夕1、0:线转换到 图6上,成为l一l、l一l、夕:一夕1、夕2一夕2曲线;把图8的空转特性 曲线及外特性曲线转换到 图6上,成 为图6曲线的首尾包络线。重复上述(1 )项中的工作。绘制等平均有效压力曲线(图略),并将其与图6进行互相校验、修正,最终把图6确定下来。取点计算出燃油消耗率乡,并绘制出如图 1 0所示的万有特性曲线。在该图上还绘出 了等油门开度线、机械省油器和真空省油器起作用的位置线。在上述绘制曲线的过程中,仅把 图9所示曲线作为中间过渡曲线的理由如下:真空省油器起作用线I一I及机械省油器起作用线夕,、夕:可以在该图上明显地示出;图中I一I曲线左侧的供油量曲
16、线不但密集而且互相交叉,想从 中找出它们的变化规律很困难,因此使得对这部分的校验、修正工作无法进行,所以不能用该图作为基础曲线,而 只能作为过渡曲线。2.用速度特性曲线作为 原始特性曲线时绘制万有特性曲线的方法仅以cA6 1oZ型 汽油机为例说明,其原始特性 曲线如 图8所示。需进行如下 的处理工作:(1 )绘 出空转特性曲线(参见图8)。(2 )绘 出 不同 油 门开度下进气管真空度尸,与发动机转速n的关系曲线,如图n所示。(3 )绘出额定转速下的负荷特性 曲线(参见图6)。(4 )从图8外的A点作直线与供油量曲线相切或为其延长线。如果需要把原曲线作某些修正的话,仍要遵循前述原则。(5)对照原始记录 在 图8的供油量曲线及平均有效压力曲线上查出真空省油器起作汽车技术侧孟洲 )久二国月 诊洲11编| |卜护| |钾| |抚| |尹 卜| |枷|韦| | |上102030 405070809010 0 油 门开度(%)图9用的点,把这些点连成曲线后转换到图
