上海儀表廠解析半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件燃燒性能比與試驗的結果

我們利用AVL BOOST建立了某半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件工作過程計算模型，分析了噴射壓力對總體性能的影響。搭建了半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件試機的電控噴射平臺，驗證了仿真模型。在此基礎上，對半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件不同負荷下的燃燒排放性能進行了分析，并以燃油消耗率為目標確定了最佳的噴射壓力及提前角等。

    前言半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件電控化的應用可提升半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件動力和經濟性能，同時滿足環(huán)保要求[1-3]。本文建 立了某電控半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件的模型，并進行了試驗驗證。

    1 計算理論
半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件工作模型的準確與否直接關系到模擬計算得到的數據的準確性。燃燒放熱規(guī)律決定了內燃機氣缸內壓力與溫度的變化，直接決定了內燃機的熱力過程，對發(fā)動機的動力性、經濟性、燃燒噪聲和排放有重要影響[4]。我們采用模型專門針對共 軌系統的 MCC 模型，依據半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件燃油噴射量及噴射動能等預測放熱規(guī)律及排放。

    2 半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件建模及驗證
    BOOST 建模流程見圖 1 ，首先按照半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件總 體結構布置，建立一維熱力學模型，見圖 2；其次 設置邊界條件，并輸入結構參數（見表 1）；然后再進行模擬運算，并進行仿真與試驗對比；最后修正模型參數及相關邊界條件直至仿真與試驗值相吻合（見表 2），完成建模。

    BOOST 模型驗證，考慮使得半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件的噴射壓力、扭矩以及燃油消耗率等參數與試驗值相吻合，所建立的模型完全可以反映發(fā)動機運行狀況。

    3 配機試驗臺架搭建及原機性能試驗
    半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件系統的工作原理是油箱內燃油經低壓泵、濾清器、高壓泵至共軌管為噴射提供高壓源，共軌半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件壓力通過手動溢流閥控制，其波動小于 1%。 為確保系統安全性能，在共軌管上裝了安全閥；在半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件起動手柄上對應與高壓泵的凸輪軸上止點前某一角度的位置貼了磁鋼片，對應位置的霍爾傳感器以及在飛輪齒輪盤（165 齒）裝的霍爾傳 感器一起為單片機提供噴油觸發(fā)的基準信號；PC 上位機 LabVIEW 串口通訊程序通過 RS232 串口向單片機發(fā)送提前角、噴射脈寬等參數；單片機根據接收到的參數，并根據上止點信號與曲軸信號算出脈寬發(fā)出始點，發(fā)出半連續(xù)鑄造半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件相應脈沖到噴油器電磁閥驅動電路，驅動電磁閥開關；通過缸壓傳感器獲取缸內壓力曲線形狀；通過置于排放管中軸線處的采樣探頭采集廢氣，經過管路及前置過濾器進入南華儀器NHA-500 廢氣分析儀進行排半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件放物的在線測量分 析，通過 Sartorius EA60 工業(yè)電子稱（60±0.002
Kg） 對燃油耗進行稱量。氣缸壓力傳感器選用SYC-03B-87101半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件 型，測量范圍 0~20 MPa。排氣溫度測試選用 WRNK-191 型鎳鉻-鎳硅熱電偶，并布置在排氣支管的軸線處，其測量范圍為 0~1 400℃，測量精度A 級 0.2%。

    圖 4 為對應的缸壓曲線，表 3 為電控半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件在1 800 r/min 時不同負荷下的性能試驗值。

    由表 3 可見，在相同噴油脈寬保持不變時，軌壓增大，循環(huán)噴油量增多，半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件扭矩增大，在低負荷范圍內，CO 排放降低其余均升高。

    由圖 4、圖 5 可見，缸內最高爆發(fā)半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件壓力隨著負 荷的增加（循環(huán)噴油量逐漸增加，提前角不變，噴射壓力提高）逐漸增加，缸內平均壓力升高，做功能力增強。這是由于隨著負荷的增加，循環(huán)噴油量增加，在噴射脈寬基本不變的情況下，噴射壓力提高了，在滯燃期內燃油與空氣預混合比例越高，而且是在活塞接近上止點、氣缸容積較小的情況下燃燒。因此，壓力升高率增大，耐磨熱電偶工作粗暴，熱效率提高。

    4 半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件?油耗預測
    提前角與噴射壓力是半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件的重要參數，在噴油量不變的情況下，噴射壓力改變后，噴油半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件速率就會發(fā)生變化，這樣在滯燃期內噴入燃燒室的燃油量就會發(fā)生變化。因此，在對噴射壓力進行優(yōu)化的同時必須對提前角進行優(yōu)化。對于該耐磨熱電偶機，在扭矩為 90 N·m 時不同提前角及噴射壓力下的工作過程計算結果見圖 6。由圖 6 可以看出：

    a. 在 90 N·m 這樣高的負荷時，在各種噴射壓力下，油耗都呈現出隨著提前角的減小而增加的總體趨勢，且噴射壓力越低這種趨勢越明顯。

    b. 隨著半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件噴射壓力的提高，提前角越小越有利于降低油耗量，這是因為噴射壓力越高，噴射擾動能越大，燃油霧化越好，從而滯燃時間越短，這樣在較小的提前角將燃油噴入氣缸，有利于提高發(fā)動機的做功能力。
    c. 噴射壓力為 200 MPa，提前角為 6 ℃A 時，油耗出現了 187（g·kW-1·h-1） 這樣的理想值。

    5 結論
    我們通過模擬和試驗研究得出：可以通過調半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件整噴油控制策略，充分利用缸內溫度和壓力條件變化，控制燃油和空氣混合過程，有利于控制的半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件著火和燃燒過程，實現低排放和高功率輸出。

    a. 半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件在低負荷時應該采用較低的噴射壓力，并配合采用較大的噴油提前角，以減小高壓泵的泵油功率提高發(fā)動機的效率。

    b. 半連續(xù)鑄造抗震熱電偶元件在較高的負荷情況下則應該采用高的噴射壓力，并匹配以較小的提前角，以提高發(fā)動機的做功能力，保證發(fā)動機的功率輸出。