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耐磨热电偶

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探究耐磨热电偶燃烧性能比与试验研究

来源:versovac.com作者:发表时间:2020-11-19 14:56:11

 
成年轻人电影直接看     摘要:我们利用AVL BOOST建立了某耐磨热电偶工作过程计算模型,分析了喷射压力对总体性能的影响。搭建了耐磨热电偶试验 机的电控喷射平台,验证了仿真模型。在此基础上,对耐磨热电偶不同负荷下的燃烧排放性能进行了分析,并以燃油消耗率为目标确定了最佳的喷射压力及提前角等。

成年轻人电影直接看    前言耐磨热电偶电控化的应用可提升耐磨热电偶 动力和经济性能,同时满足环保要求[1-3]。本文建 立了某电控耐磨热电偶的模型,并进行了试验验证。

    1 计算理论
    耐磨热电偶工作模型的准确与否直接关系到模拟计算得到的数据的准确性。燃烧放热规律决定了内燃机气缸内压力与温度的变化,直接决定了内燃机的热力过程,对发动机的动力性、经济性、燃烧噪声和排放有重要影响[4]。我们采用模型专门针对共 轨系统的 MCC 模型,依据燃油喷射量及喷射动能等预测放热规律及排放。

    2 建模及验证
成年轻人电影直接看     BOOST 建模流程见图 1 ,首先按照耐磨热电偶总 体结构布置,建立一维热力学模型,见图 2;其次 设置边界条件,并输入结构参数(见表 1);然后再进行模拟运算,并进行仿真与试验对比;最后修正模型参数及相关边界条件直至仿真与试验值相吻合(见表 2),完成建模。

 

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    BOOST 模型验证,考虑使得耐磨热电偶的喷射压力、扭矩以及燃油消耗率等参数与试验值相吻合,所建立的模型完全可以反映发动机运行状况。

    3 配机试验台架搭建及原机性能试验
    系统的工作原理是油箱内燃油经低压泵、滤清器、高压泵至共轨管为喷射提供高压源,共轨压力通过手动溢流阀控制,其波动小于 1%。 为确保系统安全性能,在共轨管上装了安全阀;在耐磨热电偶起动手柄上对应与高压泵的凸轮轴上止点前某一角度的位置贴了磁钢片,对应位置的霍尔传感器以及在飞轮齿轮盘(165 齿)装的霍尔传 感器一起为单片机提供喷油触发的基准信号;PC 上位机 LabVIEW 串口通讯程序通过 RS232 串口向单片机发送提前角、喷射脉宽等参数;单片机根据接收到的参数,并根据上止点信号与曲轴信号算出脉宽发出始点,发出相应脉冲到喷油器电磁阀驱动电路,驱动电磁阀开关;通过缸压传感器获取缸内压力曲线形状;通过置于排放管中轴线处的采样探头采集废气,经过管路及前置过滤器进入南华仪器NHA-500 废气分析仪进行排放物的在线测量分 析,通过 Sartorius EA60 工业电子称(60±0.002
Kg) 对燃油耗进行称量。气缸压力传感器选用SYC-03B-87101 型,测量范围 0~20 MPa。排气温度测试选用 WRNK-191 型镍铬-镍硅热电偶,并布置在排气支管的轴线处,其测量范围为 0~1 400℃,测量精度A 级 0.2%。

成年轻人电影直接看    图 4 为对应的缸压曲线,表 3 为电控耐磨热电偶在1 800 r/min 时不同负荷下的性能试验值。

 

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成年轻人电影直接看    由表 3 可见,在相同喷油脉宽保持不变时,轨压增大,循环喷油量增多,扭矩增大,在低负荷范围内,CO 排放降低其余均升高。

 

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成年轻人电影直接看    由图 4、图 5 可见,缸内最高爆发压力随着负 荷的增加(循环喷油量逐渐增加,提前角不变,喷射压力提高)逐渐增加,缸内平均压力升高,做功能力增强。这是由于随着负荷的增加,循环喷油量增加,在喷射脉宽基本不变的情况下,喷射压力提高了,在滞燃期内燃油与空气预混合比例越高,而且是在活塞接近上止点、气缸容积较小的情况下燃烧。因此,压力升高率增大,耐磨热电偶工作粗暴,热效率提高。

    4 耐磨热电偶油耗预测
成年轻人电影直接看     提前角与喷射压力是耐磨热电偶的重要参数,在喷油量不变的情况下,喷射压力改变后,喷油速率就会发生变化,这样在滞燃期内喷入燃烧室的燃油量就会发生变化。因此,在对喷射压力进行优化的同时必须对提前角进行优化。对于该耐磨热电偶机,在扭矩为 90 N·m 时不同提前角及喷射压力下的工作过程计算结果见图 6。由图 6 可以看出:

成年轻人电影直接看    a. 在 90 N·m 这样高的负荷时,在各种喷射压力下,油耗都呈现出随着提前角的减小而增加的总体趋势,且喷射压力越低这种趋势越明显。

    b. 随着喷射压力的提高,提前角越小越有利于降低油耗量,这是因为喷射压力越高,喷射扰动能越大,燃油雾化越好,从而滞燃时间越短,这样在较小的提前角将燃油喷入气缸,有利于提高发动机的做功能力。
    c. 喷射压力为 200 MPa,提前角为 6 ℃A 时,油耗出现了 187(g·kW-1·h-1) 这样的理想值。

 

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    5 结论
    我们通过模拟和试验研究得出:可以通过调整喷油控制策略,充分利用缸内温度和压力条件变化,控制燃油和空气混合过程,有利于控制耐磨热电偶的着火和燃烧过程,实现低排放和高功率输出。

成年轻人电影直接看    a. 在低负荷时应该采用较低的喷射压力,并配合采用较大的喷油提前角,以减小高压泵的泵油功率提高发动机的效率。

成年轻人电影直接看    b. 在较高的负荷情况下则应该采用高的喷射压力,并匹配以较小的提前角,以提高发动机的做功能力,保证发动机的功率输出。

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