大功率船用柴油发动机缸压测量研究

陈宗煌

摘要：本研究介绍了一种用于测量某大功率船用柴油发动机缸内压力的直接测量系统，分别从缸压传感器的安装、测量系统连接、峰值仪设置、测试结果方面进行了分析，并且得出发动机B6缸的缸压，并且可以利用软件对缸压曲线进行定量分析。

Abstract： This paper introduces a direct measurement system for measuring the in-cylinder pressure of a high-power medium-speed diesel engine. The installation of cylinder pressure sensor， the connection of measurement system， the setting of peak value meter and the test results are analyzed respectively. The cylinder pressure of B6 cylinder of engine is obtained， and the cylinder pressure curve can be obtained by software. Quantitative analysis was carried out.

关键词：柴油机;直接测量系统;缸压曲线

Key words： diesel engine;direct measurement system;cylinder pressure curve

0  引言

根据《中国制造2025》文件，国家将大力推动海洋工程装备突破发展。船舶广泛地应用于海洋科学研究、军事以及商用贸易领域。作为船舶核心部件的柴油发动机对于整船的燃油消耗和污染物的排放起著决定性作用，所以如何降低发动机油耗和减少污染物排放是发动机领域必须解决的问题[1]。已有研究表明，通过气缸内压力的变化可以分析发动机工作过程中的压缩压力、最大压缩压力、内燃机的循环变动、摩擦损失和泵气损失等重要参数，进而进行缸内燃烧过程分析，同时还可以为柴油机状态监测和故障诊断参数提供实验数据支持[2]，从而优化柴油机的整体性能。因此，准确地采集缸内压力对发动机进行科学研究是基本手段之一。目前测量缸压的方法有间接测量法和直接测量法。间接测量法则是通过非接触式传感器来估计发动机气缸压力，测量精度差。直接测量法需要在气缸上安装缸压传感器，该方法虽然存在安装困难，传感器成本高等问题，但是测量精度高。本研究介绍了一种用于测量某大功率船用柴油发动机缸内压力的直接测量系统，分别从缸压传感器的安装、测量系统连接、峰值仪设置、测试结果方面进行了分析，得出发动机B6缸的缸压，且可利用软件对缸压曲线进行定量分析。

1  缸压测量步骤

1.1 传感器安装

在进行缸压测量时，采用了 6613CG1 传感器和 6613CP 传感器，为了能够准确测量缸的压力，分别将传感器安装在 B6 缸的示功阀下方及示 功阀上方，如图 1 所示。

1.2 测量系统连接

测量系统连接如图 2 所示。

①将 6613CG1 的输出与 KiBox 燃烧分析仪的 1A 模拟量输入通道连接。

②将 6613CP 的输出通过 2516B11 与 KiBox 燃烧分析仪的 1B 模拟量输入通道连接。

1.3 2516B11 峰值仪设置

设置如图3所示。

2  测试结果

发动机负荷：Engine warm-up→25%→75%→100%→110%→50%→110%。

在 KiBox 燃烧分析仪的软件 KiBoxCockpit 中，缸压信号通道的低通滤波器一直处于关闭状态。对于每个工况点而言，2516B11 峰值仪存储的数据和 KiBoxCockpit 存储的数据不为同一时刻。

2.1 测试数据总表（表1）

2.2 2516B11 中的数据表（表2）

2.3 2516B11 中的Pmax 值（图4）

2.4 KiBoxCockpit的数据

下面测试窗口中的数据均为 10 秒钟数据，最小值均修正为 0bar。

在发动机 110%工况，我们用机械表测量了一下 B6 缸的缸压，约为 150bar。（图12）

3  结论

气缸压力是柴油机的重要指标，能反映柴油机各缸实际工作状态，利用气缸压力信号中蕴含的丰富信息开发柴油机闭环控制策略，能使各缸工作更均匀，从而优化柴油机的整体性能。本研究介绍了一种用于测量某大功率船用柴油发动机缸内压力的直接测量系统，得出发动机B6缸的缸压为150bar，从而为柴油机状态监测和故障诊断参数提供实验数据支持，进而优化柴油机性能。

参考文献：

[1]张帅，曾锐利.基于振动信号的柴油发动机缸压恢复[J].振动与冲击，2018，37（21）：150-157.

[2]徐平，徐俊磊，金柏旭.实验用发动机缸内压力测量系统的设计与开发[J].河南工程学院学报（自然科学版），2017，29（03）：28-32.