柴油机测试技术.ppt
柴油机燃油供给系统的检测
第四节柴油机燃油供给系统的检测柴油机具有热效率高、可靠性强，排气污染少和较大功率范围内的适应性等优点。
因而在汽车上的应用愈来愈广泛。
与汽油机相比，柴油机最大的不同点是所用燃料和燃料供给、着火方式的不同。
汽油机吸人气缸中的混合气是由电火花点燃的，而柴油机采用压燃点火。
即：在压缩行程接近终了时，把柴油喷人气缸，使之与空气混合成可燃混合气，并利用空气压缩所形成的高温、高压使其自行发火燃烧。
柴油机燃油供给系统的作用是根据柴油机各种工况的需要，将适量的柴油在适当的时间并以合理的空间形态喷入燃烧室，即对燃油喷入量、喷油时间和油束的空间形态三方面进行有效控制。
柴油机燃油供给系统的技术状况对于混合气的形成及燃烧过程的组织具有重要作用，是对发动机的动力性和经济性影响最大的因素。
由于所采用的燃料和相应燃料供给系统的不同，柴油机燃油供给系统检测诊断的内容、方法与汽油机相比有许多不同之处。
一、混合气质量检测与汽油机所燃用混合气质量的检测方法类似，柴油机燃油供给系统供给气缸的混合气质量也可采用两种方法测定：①直接测定：即分别测出进人气缸的空气量和燃油量，计算出混合气的空燃比或过量空气系数。
②测试柴油机排放废气的烟度，根据空燃比或过量空气系数与烟度的关系对混合气质量进行分析评价。
以下主要介绍第二种方法。
过量空气系数指发动机工作过程中每千克燃油实际供给的空气量与该燃料完全燃烧所需理论空气量的比值。
在一定工况下，发动机的过量空气系数取决于进入气缸的空气量和喷油器的喷油量。
对于柴油机而言，过量空气系数α只能通过改变供油量调整，即α主要与供油量的多少有关。
柴油机所排放的废气的烟度由供油量、喷油泵和喷油器的调整、容积效率和喷雾质量决定。
一般清况下，柴油机每一工况对应于一确定的α值（称冒烟界限）。
低于该值时，混合气过浓，燃烧不完全，烟度增大。
若进气系统工作状况正常，则由冒烟界限决定了柴油机在各种工况下的极限供油量。
由于在不同转速下，冒烟界限有所不同，因此不同转速下的极限供油量也会有所不同。
汽油机柴油机燃油系统检测(第3章2)
高压油管中的压力变化可 分为三个阶段： 第Ⅰ阶段为喷油延迟阶段 ; 第Ⅱ阶段为主喷油阶段 ; 第Ⅲ阶段为自由膨胀阶段 。 喷油泵的实际供油阶段为 第Ⅰ、Ⅱ阶段，喷油器 的实际喷油阶段为Ⅱ、 Ⅲ阶段。
高压油管内压力曲线和针阀升程曲线 a）喷油泵端压力曲线 b）喷油器端压力曲线 c）针阀升程曲线
4.4柴油机燃油供给系统的检测
喷油泵和喷油器的技术状况决定了燃油的 喷射质量，从而对柴油机的工作性能有很大影 响。在不解体情况下，可以通过燃油喷射过程 中高压油管中的压力变化来检测柴油机燃油供 给系统的技术状况，即检测喷油压力波形 。
4.4柴油机燃油供给系统的检测
一、喷油压力波形分 析 1.燃油喷射过程 高压油管中的压 力p0、pmax、pb、pr 分别表示针阀开启 压力、最高压力、 针阀关闭压力和油 管中的残余压力。
发动机检测与诊断技术
汽油机柴油机燃油系统检测 （2学时）
4.4汽油机燃油供给系统的检测
教学要求： 复习燃油供给系统知识 燃油供给系统的检测
4.4汽油机燃油供给系统的检测 汽油机燃油供给系统的作用是：根据发动 机各种工况的要求，向气缸即时提供一定 数量和浓度的可燃混合气，以便在临近压 缩终了时使发动机点火燃烧而膨胀做功， 最后把燃烧产物排至大气。 其技术状况好坏直接影响着发动机的动 力性、经济性和工作稳定性。
电控喷油信号和燃油压力与混合气的质量有着直 接的联系 直接反映电控发动机燃油供给系统的好坏。 电喷信号和燃油压力是发动机燃油供给系统检测 的重要项目
1.燃油压力检测
工作压力：随节气门开度变化。怠速 （250KPａ）、全开油压（300KPａ） 初始压力：拔掉真空管后压力，发动机 未运转压力 保持压力：停机后１０分钟后压力， 150KPａ左右。 油泵压力（最高压力490-640KPａ）：堵死 调节器或者堵住油管。
柴油发电机试验方法
司
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上海科泰电源股份有限公
GB/T 组 GB/T GB/T GB/T GB/T
司
21428-2008 往复式内燃机驱动的交流发电机 安全性 12786-2006 自动化内燃机电站通用技术条件 4712-2008 自动化柴油发电机组分级要求 20136-2006 内燃机电站通用试验方法 13032-91船用柴油发电机组通用技术条件
司
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3 现行国家标准
GB/T 6072.1—2008往复式内燃机 性能 第1部分： 标准基准状况，功率、燃料消耗和机油消耗的标 定及试验方法-通用发动机的附加要求 GB/T 6072.3—2008往复式内燃机 性能 第3部分： 试验测量 GB/T 6072.4—2000往复式内燃机 性能 第4部分： 调速 GB/T 6072.5—2003往复式内燃机 性能 第5部分： 扭转振动 GB 755—2008旋转电机 定额和性能
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5 现行行业标准
5.1 通信行业标准 YD/T 502-2007 通信用柴油发电机组 YD/T 5040-2005 通信电源设备安装工程设计规范 YD/T 1051-2000 通信局(站)电源系统总技术要求 YD 5167-2009 通信用柴油发电机组消噪音工程设计 暂行规定
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8 柴油发电机组现场条件
要求发电机组在现场条件下运行，机组的某些 性能可能受影响，用户和制造商签订合同应予考虑。 为了确定发电机组的现场额定功率，当现场的 运行条件不同于标准基准条件时，应对发电机组的 功率进行必要的调整。
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先进柴油机试验测试技术
关键词
柴油机 ； 计算机辅助模拟 ； 可视化 ；排放 ； 传感器 ； 试验 ； ＴＫ ２
柴油机 试验测 试技 术与 柴油机 研 发技 术相 辅 相成 ， 柴 油机研 发技 术 的进 步 要 求 相应 的试 验测 试 技 术 的配
盖应 力强 度统计 评 估 中。能 够 在 不需 要 整 机 的情 况 下
实 时描述 高热 应 力下 气 缸 盖 的 热 机械 损 坏 过 程 。与 必 低 了成本 。这项 技 术 成 为 了 Ｉ Ｇ 公 司在 测 试 和 仿 真 ＡＢ
领域 的又 一个 里程碑 。
极 合 ， 验测 试技 术 的提高会 进一 步推 进柴 油机 研 发技 术 须要 在着 火运行 的发 动机上 进行 的测 试 相 比 ， 大地 降 试 向前 发展 。要 想实现 柴油 机技术 的 飞跃 ， 柴油 机 试验 测 试技 术必 须要 同步 发展 。 近年 ， 随着 计算 机 技 术 飞速 发 展 ， 大量 计 算 机 软 件 在 发动机 设 计 、 究 和 试 验 中获 得 了越 来 越 广 泛 的 应 研
Ｓ ６ ０相 比 ， 属 玻 璃 振 动 板 拉 伸 强 度 是 不 锈 钢 ＵＳ ３ 金 Ｓ ６ ０ ． ～２ ５倍 ， 杨 氏模 量 却 只有 其 １ ２ ／ 。 ＵＳ ３ １ ５ ． 而 ／ ～３ ４
使 在被测 物体 移动 或噪声 发 生变化 的情况 下 ， 也能够 不 受 干扰地 得 到计算 结 果 。分 析操 作 只 需 移 动 鼠标 即可
成。
术发 展潮 流 ， 者利 用一 年时 间对柴 油机 试 验测 试技 术 之 下 。一 个气 缸盖 测试循 环包括 两个 连 续 的阶 段 ： 热 作 加 资 料进行 了 跟踪 、 集 、 析 和整理 ， 现近 年柴 油 机试 搜 分 发
柴油机测试工安全操作规程
柴油机测试工安全操作规程
1．柴油机在起动前应检查台架法兰、过桥接盘、飞轮接盘的连接情况及防护装置，发现松动或螺柱变形应立即拧紧和调换。
2．检查连接肢带、橡皮圈以及接盘孔的偏磨情况，发现胶带断裂、橡皮圈磨损，接盘孔偏磨应立即调换。
3．应定机定人进行操作。
台架临时调动时，必须由生产班长指派，不得擅自开动其它台架。
操作的台架必须有完好的标牌。
4．进行拆装柴油机时，飞轮与接盘连接必须安装3个以上螺栓(35型柴油机例外)，必须拧紧各连接螺栓。
5．柴油机启动时，应注意仪器，仪表的运转情况。
在运转过程中，发现有异常响声，振动，螺栓松动，漏水及飞车等观象，应立即停车检查，查明原因。
6．柴油机测试完毕后，应切断电源，关闭油路，以保证安全。
——摘自《机械工人安全技术操作规程》。
博世BOSCH德尔福柴油机共轨技术讲座ppt课件
高的燃油喷射压力，有助于提高柴油机的低速扭矩。
• 电控高压共轨系统的特点： • 调节自由度大： • 喷射压力； • 喷射时刻； • 喷油量。 • 控制精度大大改进。
五次喷射
1） 预喷－Pre injection(冷起动)
高压共轨发动机工作原理
高压共轨发动机工作原理
高压共轨发动机工作原理
预喷式柴油机
直喷式柴油机
高压共轨发动机工作原理
• 电控高压共轨系统的高压油轨是共同的，因此称为共轨。系统的电脑根据工况和其他环境条
件，通过高压油泵，将高压油轨中的燃油压力控制在所需要的水平上，并通过对喷油嘴上泄 压阀的控制，以选择最佳的燃油喷射相位和喷射规律。
发动机转速
在正常状态下
正常状态下的燃油喷射压力 由发动机转速和燃油喷射量 计算。
高压共轨发动机工作原理
冷却液温度
燃油喷射量控制
加速踏板位置
发动机转速
发动机起动时的燃油喷射量 在发动机起动时燃油喷射
量由发动机起动转速和冷却 液温度决定。
发动机转速
标准的燃油喷射量 标准的燃油喷射量由发动机转 速和加速踏板位置决定。
热膜式空气流量传感器
BOSCH高压共轨系统
热膜式空气流量传感器工作原理
热膜式空气流量计是一个带 有逻辑输出的空气质量传感器， 为了获得空气流量，传感器元件 上的传感器膜片被中间安装的加 热电阻加热，膜片上的温度分配 被与加热电阻平行安装的温度电 阻测量。通过传感器的气流改变 了膜片上的温度分配，从而使得 两个温度电阻的电阻值产生差异。 电阻值的差异取决于气流的方向 和流量，因此空气流量传感器对 空气的流量和方向具有较高的要 求。微机械制造的传感器元件的 小尺寸和较低的热容量式的传感 器的响应时间<15ms。如需要可 以在传感器内部安装进气温度传 感器，用以测量进气温度。
柴油机的出厂试验
第七章柴油机的出厂试验第一节柴油机出厂试验目的和要求柴油机提交使用的性能要求必须通过出厂试验进行验证和调整，可以说出厂试验是保证质量，提供合格产品的最后重要的装配阶段或制造阶段。
柴油机的性能系指柴油机的动力性和经济性。
它是通过柴油机各项运行指标和参数来表达的，而这些是要通过试验来取得的。
在柴油机制造和装配中这些影响如何也要求试验来验证和调整，同时在使用管理上必须掌握柴油机的参数和特性，以利运行于监控和调整，所以柴油机（或船舶）接受和验收时，也必须通过试验提供这些性能指标。
柴油机出厂试验的目的就是检验和提交产品性能指标。
要求根据国家及行业有关标准规定的项目和内容进行，试验结果要符合国家及行业有关标准的要求。
对成批大量生产的柴油机应做定期抽查试验以考核其制造工艺稳定性情况，每季度或半年应对未出厂的产品任意抽取，进行性能试验，每年抽取进行耐久性试验；船用柴油机产品出厂前必须逐台进行出厂试验（或称台架试验）；经过修理厂大修的内燃机也要经过出厂试验，达到指标方可出厂，一般情况下应进行常温启动，怠速试验和外特性试验。
出厂试验一般要求根据国家及行业有关标准或规范，由工厂编制出厂试验大纲，并按大纲要求进行试验，并出据出厂试验报告。
船用柴油机出厂试验大纲还必须经过国家船检部门审查通过，其它有特殊用途的柴油机经与使用方相关部门协商还可以增减一些项目。
第二节船用柴油机出厂试验的项目及要求根据国家船检局“钢质海船入级与建造规范”有关柴油机规范的要求（也可采用国外船级社规范的要求），台架试验一般含有以下试验项目和要求：1．起动换向试验供主机起动用的空气瓶至少须有两个。
其总容量应在不补充充气的情况下，对每台可换向的主机能从冷机连续起动不少于12次，试验时应正，倒车交替进行；对每台不能换向的主机能从冷机连续起动不少于6次。
如主机多于两台时，空气瓶容量可适当减少。
主机换向时间应不大于15秒（主机换向时间系指主机在最低稳定转速下从操纵开始到主机在相反方向开始工作为止）。
2019年新实施机动车柴油检测内部培训课件
机动车尾气排放新国标内部培训资料GB3847-2018XXX机动车检测有限责任公司GB3847-2018(GB 3847—2005)(HJ/T 241 —2005)G B3847-2018与G B3847-2005相比，主要修订内容一增加了外观检验、OBD检查等内容；一增加了检验流程和检验项目；一增加了氮氧化物排放限值及测最方法，并调整了烟度排放限值；一增加了检测记录项目和检测软件要求；一明确了环保监督抽测内容和方法；一刪除了关于压燃式发动机以及新生产汽车型式核准的要求。
一、标准实施11.1 本标准自2019 年5 月1 日起开始实施。
在全国范围内进行的汽车环保定期检验应采用本标准规定的加载减速法进行，对无法按加载减速法进行测试的车辆，可采用本标准规定的自由加速法进行。
11.1.1 新生产汽车下线检验自2019 年11 月1 日起实施。
11.1.2 注册登记、在用汽车OBD 检查和氮氧化物测试自2019 年5 月1 日起仅检查并报告，自2019 年11 月1 日起实施。
11.1.3 全国范围实施本标准规定的限值b 具体时间，国务院生态环境主管部门另行发布。
11.2 自本标准实施之日起，现有相关地方排放检验标准废止。
二、术语和定义3.1净功率按GB/T 17692 测得的发动机净功率。
3.2压燃式发动机采用压燃原理工作的发动机（如：柴油机）。
3.3不透光烟度计附录C 规定的、用于连续测量汽车排气光吸收系数的仪器。
3.4最高额定转速指柴油机所允许的全负荷最高转速。
3.5最低额定转速——发动机下列三种转速中最高者：45%最高额定转速；1000r/min；最低怠速转速。
或——制造厂要求的更低转速。
3.6轮边功率指汽车在底盘测功机上运转时驱动轮输出功率的实际测量值。
3.7最大轮边功率(M a x H P)按本标准规定的测量方法测量得到的轮边功率最大值。
3.8光吸收系数（k）表示光束被单位长度排烟衰减的一个系数,它是单位体积的微粒数n,微粒的平均投影面积a和微粒的消光系数Q三者的乘积。
柴油机缸内流场piv测试技术的应用研究
柴油机缸内流场piv测试技术的应用研究
柴油机缸内流场PIV测试技术是一种常用的实验方法，用于
研究和分析柴油机燃烧过程中的缸内流动情况。
这种技术通过激光光束和粒子图像速度测量器（PIV）来实时捕获和测量颗
粒物在流场中的运动轨迹和速度分布，从而获取柴油机缸内流场的流速和流动结构信息。
柴油机缸内流场PIV测试技术的应用研究主要集中在以下几
个方面：
1. 燃烧效率优化：通过研究柴油机缸内流场的速度分布和流动特性，可以优化柴油机的设计参数和进气系统，提高燃烧效率，减少燃料消耗和排放。
2. 燃烧过程模拟验证：通过将实测的柴油机缸内流场数据输入到数值模拟中，可以验证数值模拟结果的准确性和可靠性，进一步优化燃烧过程的模型。
3. 排放物生成机理研究：柴油机缸内流场的研究可以揭示燃烧过程中产生有害废气和颗粒物的机理，为减少柴油机排放物的生成提供理论依据。
4. 冲击波研究：柴油机缸内流场的PIV测试可以观察到燃烧
过程中产生的冲击波的位置和强度，为燃烧噪声和振动控制提供依据。
5. 涡旋结构分析：柴油机缸内流场的PIV测试可以识别和测
量涡旋结构的位置、大小和旋转方向，进一步研究涡旋结构对燃烧过程和热负荷分布的影响。
总之，柴油机缸内流场PIV测试技术的应用研究对于优化柴油机燃烧过程、降低排放物和改善燃烧效率具有重要意义。
它提供了理论和实验基础，为柴油机技术的发展和创新提供了有力支撑。
柴油机电控技术ppt课件
传感器与执行器
温度传感器
监测发动机冷却液温度、进气温度等。
压力传感器
监测燃油压力、进气压力等。
传感器与执行器
位置传感器
监测加速踏板位置、节气门位置等。
转速传感器
监测发动机转速、曲轴位置等。
传感器与执行器
喷油器
点火线圈
怠速控制阀
EGR阀
根据ECU指令，精确控 制喷油量和喷油时刻。
根据ECU指令，控制点 火时刻和点火能量。
执行器测试
通过诊断仪对执行器进行测试，判断 其工作是否正常。
工作原理及流程
闭环控制
通过传感器实时监测发动机状态，ECU根 据反馈信号调整控制参数，实现精确控制。
VS
开环控制
在某些特定工况下，ECU根据预设的控制 策略进行开环控制，以满足发动机性能需 求。
工作原理及流程
01
启动阶段
ECU接收启动信号，控制喷油器喷油、点火线圈点火等执行器工作，使
可靠性高
电控系统采用先进的传感器和执 行器，提高了系统的可靠性和稳
定性。
柴油机电控技术的应用领域
乘用车
商用车
工程机械
农业机械
随着环保法规的日益严格和消 费者对汽车性能要求的提高， 柴油机电控技术在乘用车领域 的应用越来越广泛。
商用车对燃油经济性和动力性 要求较高，柴油机电控技术可 以满足这些要求，因此在商用 车领域也有广泛应用。
控制发动机怠速时的进 气量。
控制废气再循环量，降 低NOx排放。
控制单元（ECU）
微处理器
进行数据处理和运算。
存储器
存储程序和数据。
控制单元（ECU）
输入/输出接口
与传感器和执行器进行通信。
柴油发动机燃料系统的性能测验和检验方法
Internal Combustion Engine &Parts1柴油机供给系统的主要测试项目不同的燃料配对着不同的燃料供给系统，这些不同的燃料供给系统可以配对出不同的多种柴油机，所以在检测的方法、内容与汽油机虽然有些相同之处但仍旧有许多的不一样的地方。
利用QFC-5微型机发动机在发动机不解体的情况下能够综合测试检验出柴油机的综合参数，这个仪器能够以多种的形式对柴油机机内的各缸高压油管的压力波和喷油器针阀升程波形进行准确定量的测量，在准确测量出喷油器针阀开启的压力、关闭的压力、喷油提前角的同时进行异响分析和配气相位的测量。
①通过观察压力波形。
可以发现各缸内高压油管的压力变化波形，波形大多以多缸平列波、多缸并列、单缸选缸波和全周期单杠波的形式呈现。
②通过观察针阀升波的情况，观察到针阀升程和喷油泵凸轮轴转角的相应关系和高压油管中压力变化的对应关系。
③通过观测异常的喷射情况，可以观测到喷油器间断喷射、二次喷射和停喷。
④通过检测瞬态压力，检测出各缸高压油管内的残余压力、最高的压力和喷油器针阀开启和关闭时的压力。
⑤检测各缸的油量的一致性，误差小于2ml 。
⑥通过供油来检测1缸供油的提前角和各缸供油的间隔角，两角之间的误差应小于1°凸轮轴转角。
⑦检测转速。
喷油泵和喷油器的工作状态决定于柴油机的工作性能。
喷油泵和喷油器的工作状态通过高压油管的压力变化情况和针阀改变的程度表现。
所以，运用示波器可以很好地表现出高压油管的压力和喷油泵凸轮轴转角的变化量，喷油器针阀升程和喷油泵凸轮转角的变化，通过这些变化量能够判断出柴油机燃料供给系统是否正常工作。
2柴油机供油系统检测供油的运行方式决定着供油系统是否故障与供油系统的结构，供油系统诊断所需要的信号大多来源于高压油管的油压信号。
例如，如果喷油泵的柱塞磨损，燃油的泄漏量会增多，必然会使喷油压力波曲线的上升斜率变小，喷油最大的压力下降，喷雾的质量变坏。
因为供油的滞后，使后期的燃烧并不完全，柴油机的转速就必须比正常的状态下多。
潍柴国四柴油机SCR技术介绍PPT课件
3
国四排放标准实施时间
说明国四排放标准的实施时间及对不同机型的要 求。
柴油机排放污染物及危害
柴油机排放污染物种类
01
列举柴油机排放的主要污染物，如一氧化碳、碳氢化合物、氮
氧化物和颗粒物等。
污染物危害
02
分别阐述各种污染物对人体健康、大气环境和气候变化等方面
SCR技术是柴油机尾气后处理技术之一，可有效降低柴油机NOx排放。
关键部件及功能解析
01
02
03
04
催化器
SCR系统的核心部件，内部装 有催化剂，用于促进NOx与
还原剂的反应。
还原剂喷射系统
负责将还原剂（如尿素溶液） 喷入排气系统中，与NOx进
行反应。
传感器与控制系统
监测柴油机排气中的NOx含 量、温度、压力等参数，并控 制还原剂的喷射量和时机。
集成多种传感器，实时监测发动 机和SCR系统状态，确保稳定运
行。
具有自适应功能，能够根据实际 运行状况自动调整控制策略。
故障诊断与保护功能设置
具备完善的故障诊断功能，可 实时监测并显示系统故障。
采用多重保护措施，确保系统 在异常情况下能够安全停机。
可通过远程监控平台实现故障 预警和远程诊断功能。
04 SCR系统性能评价与试验 方法
合理设计排气管道的走向和直径，以 降低排气阻力和背压，提高SCR系统 的效率。
安全防护
在系统周围设置安全防护措施，避免 高温、高压等危险情况的发生。
03 潍柴国四柴油机SCR系统 特点
高效低耗设计理念体现
采用高效SCR催化器， 降低排气背压，减少 功率损失。
应用先进的热管理系 统，减少辅助能耗， 提高系统效率。
柴油机示功图的测试讲解
三、示功图的分析及处理技术
在实际示功图的测录过程中，常有一系 列因素影响着示功图本身的准确性，例 如上止点的偏差、测压通道的腔振等。
External Influences on Pressure Sensors
Sensor temperature cooled / uncooled Connector 20 / 200°C
〔10〕董 刚,陈义良,李德桃.利用实测放热规律研究十六烷值改进剂对柴油 机着火特性和燃烧过程的影响〔J〕. 内燃机工程,2000,(2):60-64.
恳请老师和同学批评指正
3、上位机数据处理软件:接收、存储 单片机模块发送的气缸压力数据， 并对数据进行处理，完成示功图的 绘制和计算相关参数，进行结果显 示等。
系统测量原理
如图2-2所示，将上止点和曲柄转角 信号接入单片机的中断0和中断1引 脚，气缸压力信号接入A/D转换器芯 片。为了使每次采集的压力信号同 步且与曲柄转角信号成一一对应关 系，将上止点信号作为信号采集的 同步触发信号。
从示功图中可获得40多种信息量。准确提 取示功图，有效除去示功图中的各种误 差，是获得准确信息的根本保证。
内燃机示功图的测量包括信号采集
和预处理两个环节，预处理的作用 是去除采集过程外的内燃机工作者在 内燃机示功图的采集、处理方面作 了大量的研究工作，取得了一系列 的成果。特别是国内高等院校和科 研院所对于缸内燃烧现象的测试技 术的研究发展很快，测试仪器方面 也日趋成熟。
如大连海事大学研制的柴油机示功 图自动测取装置，西安交通大学开 发的内燃机燃烧分析仪、上海交通 大学研制的基于实时同步数据采集 的内燃机燃烧分析系统、海军工程 大学运用虚拟技术开发的柴油机燃 烧分析仪、浙江大学研制的高速汽 油机示功图计算机测量系统、天津 大学开发的电控缸内直喷发动机燃 烧分析系统等
基于J1939协议的柴油机测控系统设计(ppt 30页)
为多重采样。
二、总体方案设计 (续)柴油机J1939协议
②J1939协议 J1939协议实质是将CAN扩展帧格式中未明确定义的11位ID，18位扩展ID
进行了明确定义，紧随ID的是8个字节的数据。
二、总体方案设计 (续)柴油机J1939协议
例如柴油机转速定义的PDU代码为61444( 1111000000000100 ) , 并规定数据在第
四第五个字节处，并且一位是0.125RPM。
3、AD转换模块
三、硬件设计 （续） AD转换模块
三、硬件设计 4、DA转换模块（利用PWM进行DA转换）
三、硬件设计 （续） DA转换模块
四、软件设计
模块化 可靠性（在每个可能产生死循环的地方都加入出错处理程序），通讯协
议中加入了校验码。 注解详细规范
五、测试方案
各模块的分步实验方案。 整个作业过程的实验方案。 每次实验的异常情况处理方案。 将整套系统送相关部门进行性能鉴定。
实验中从柴油机取得的数据为FF FF FF F3 15 FF FF FF 67 88 04 00
67 88 04 00 是包含ID位的四个字节的寄存器内容，F3 15 为数据位。
采样转速＝（15 F3）×0.125＝702 实际转速为700
优先级
11位ID
RI TD RE
J1939
━━ ━ 0
由 于 PIC 单 片 机 的 性 能 优 良 及 应 用 广 泛 的 特 点 ， 单 片 机 的 选 型 为 PIC18F458它有以下特点：
柴油机状态检测测试方案
中海石油技术检测有限公司平台主柴油机状态检测方案中海石油技术检测有限公司2012-11-13目录一、柴油机状态监测技术概述 (3)二、柴油机诊断技术简述 (3)三、柴油机故障分类及主要故障 (6)四、柴油机状态监测测试 (7)1、测点布置 (7)2、测试步骤 (7)3、评估内容 (8)五、引用标准和规范 (8)六、测试作业风险及安全控制 (8)一、柴油机状态监测技术概述柴油机作为往复式设备的一种，其振动信号主要是摩擦、冲击和噪音。
往复设备振动十分复杂，随机信号、周期信号、冲击信号等混杂在一起，各缸的信号之间相互串扰，具体来说，由于活塞式内燃机在进、排气门开启、关闭，可燃混合气燃烧、活塞、连杆往复运动时产生撞击和噪音，以及各缸之间的撞击和噪声相互干扰，如果采用常规频谱分析（时域和频域征兆的提取分析）技术，频谱图上将出现连续而密集的宽带谱线，故障特征信号被背景噪声所湮没，难以提取和识别,而且振动对气体泄漏也不敏感。
所以单纯使用振动监测的处理方法已不能满足像柴油机这样复杂的往复设备故障诊断的需要。
二、柴油机诊断技术简述冲击、漏气和摩擦是往复机械最主要的信号类型，其在时域的特征如图1所示。
图1、冲击、漏气、摩擦信号的时域特征目前我们海洋石油装置上使用的柴油机一般是由12-16个动力缸组成，各缸的进排气门的开启、关闭冲击信号混杂在一起，如果不采取技术手段加以区分，仍无法对其进行诊断。
我们通过在飞轮罩壳上固定安装磁电式速度传感器（或光电相位传感器），盘车使1缸处于上止点位置，在飞轮上安装铁质键相块或反光纸使其与磁电传感器（光电传感器）精确对齐。
对柴油机来说，各缸之间的角度差是固定的，这样在测试各缸各种类型的信号时，便有了一个相位参考基准，使各类信号在一个做功周期内与相应的事件准确对应起来，同时同类缸的同类信号放在一起进行类比判断，哪个缸存在异常便易显现出来。
即便如此，各缸之间的信号仍难免存在串扰，为此，对振动和超声波信号进行分频段包络处理，超声波信号取36kHz～44kHz和15.5k～40kHz，振动高频信号取5.6K～40kHz，振动中频取180～8kHz，振动低频取1～8kHz。
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还要考虑振动对扭矩仪的影响,否则,扭矩仪的扭 力轴会产生附加力矩,不仅会影响测量精度,还会造 成轴的疲劳损伤.
因此,扭矩仪的安装应严格遵照说明书的要求并 由熟练的技术人员进行.
第六章 转速、扭矩、功率测量
转速、扭矩、功率是柴油机运转工况的关键数据, 是表征动力机械性能的重要技术参数.
船舶柴油机运行监测以及开发新型柴油机,需要对 转速、扭矩、功率参数进行准确测量.
本章结合柴油机运行监测和实验室的使用条件,介 绍:
一、转速测量 二、功率测量 三、扭矩测量
第一节 功率测量
有效功率Pe是柴油机最重要的性能参数之一,有效 功率的测定属于间接测量。如测出输出轴上的扭矩
利用电磁感应原理测量定 长扭力轴两截面上所产生的 扭转角的相位差来计算扭矩.
被测轴相距L的两截面,装
相同的齿形转轮及径向上安
装感应式脉冲信号发生器.
转轮旋转时,每个齿顶和齿谷引起信号发生器磁路 的磁通变化,使信号发生器产生一个电磁感应脉冲信 号.
轴未受扭矩作用时,两转轮相对扭转角为零,两信号 发生器输出的脉冲信号相位相同；
第二节、扭矩仪
实际运行中的柴油机,扭矩仪是主要的测扭矩设备。
工作原理：
弹性轴在扭矩作用下的扭转变形量用相邻两截面的
相对扭转角来表示，
G
L Jp
Me
L两截面的距离；G剪切弹性模数；Jp轴断面的惯性矩；Me轴的扭矩
对某一扭轴,其基长、几何形状、材料、尺寸确定
后, 与Me呈线性关系: k M e
摩擦阻力矩,将内燃机的输出功率转变为热量消耗掉, 同时完成扭矩测量.
工作时水由转盘带动而获得动 量矩并传递给外壳.由柴油机驱 动转子的扭矩以一个相同量作用 到外壳上,固定在外壳上的力臂 把力矩转换为力而作用于测力机 构.
工作水在在传递扭矩过程中因 摩擦变成热能,为了不使水温过 高,水要不停地流过制动器.
和转速,则有效功率:
Pe
M en 9550
(kw)
Me－柴油机的输出扭矩，Nm
n－柴油机输出轴的转速，r／min
测量输出轴扭矩设备: 1、吸收功率型(测功器):
吸收柴油机发出的全部功率,如水力测功器、电 力测功器,用于台架试验。 2、不吸收功率型(扭矩仪)：
利用输出轴扭转变形来测量扭矩,也称传递式测功 器,如钢弦式扭矩仪、电阻应变式扭矩仪。
定子装励磁线圈和涡流环；
转子由带齿轮状凹凸形的感应子和转轴构成.
励磁线圈通电,周围 产生磁场,感应子齿顶 空气间隙小,磁通密度 大,齿槽空气间隙大, 磁通密度小.
工作原理： 利用电涡流的形成吸收内燃机的输出功率。 转子旋转时,穿过涡流环的磁通密度产生增减变化,
在涡流环中产生感应电势而形成电涡流,力图阻止磁 通变化,引起对感应子的制动作用,使定子绕自身摆 动轴承发生偏转并带动测力机构.
能吸收的最大功率.
线段D为最高转速线,受转动部件
离心力负荷的限制.
线段E为空载线,测功器没有充水时
所能吸收的最小扭矩和功率特性,阻力矩 由转子与空气的阻力和轴承的摩擦而产生.
柴油机的外特性曲线位于测功器的工作范围内.
二、电涡流测功器 1、结构与工作原理
主要由定子、转子、水冷却系统、力矩测量机构组成,
轴受扭矩作用时,轴两端截面间产生相对扭转角,两 感应式信号发生器输出的脉冲信号间出现与扭转角 成比例的相位差,测量电路测定出相位差可求得扭矩.
特点: 扭矩仪工作可靠,抗干扰能力强,稳定性好,测量
精度高,在试验中得到了广泛的应用.
安装要求: 由于扭矩仪是安装在柴油机与负载之间的仪器设
备,起着传递扭矩的作用。 安装时,扭矩仪的轴心线要绝对保证同原动机轴
通过测量输出轴、中间轴、特制的联轴节在扭矩作
用下的扭转变形,由变形的大小来确定扭矩值。
测量输出轴扭转角的方法: 钢弦式、电阻式、光电式、磁电式、电感式等。
1、钢弦式扭矩仪 原理:
利用钢弦振动频率的平方变化与钢弦两端受力成正 比特点,通过测量钢弦振动频率变化来显示被测轴的 扭矩.
两只卡盘固定在被测弹性扭轴上,每只盘上有一凸 臂,钢弦两端分别安装在两个凸臂上,钢弦与扭转轴被 相对固定。
制动力矩的大小可以通过改变励磁线圈的电流来 调节.
测功器吸收的功率完全 转化为热能,要对涡流环和 励磁线圈周围通入水冷却.
2、测功器的特性曲线 功率特性曲线和相应的扭矩特性曲线.
0-1:激磁电流增到最大,吸收功率随转速的增长线, 达到1点时,由于励磁线圈额定值的限制不再增长。 1-2:受限于涡流环的发热. 2-3:受限于转速.
测功器通常按制动器工作原理的不同来分类,水力测 功器和电涡流测功器是目前用得最多的两类测功器.
一、水力测功器
用水作为工作介质而产生制动力矩以测量功率的装置.
1、结构和工作原理
主体为水力制动器, 由转盘和外壳组成.
外壳用滚动轴承支撑在支架上, 可自由摆动;
转盘被封闭在外壳内,其间充 以水.
工作原理: 利用在水中旋转的物体,是水产生涡流运动,形成
阻力矩的大小可通过调节进、 出水量来控制.
2、水力测功器的特性曲线 特性曲线表明了工作范围,5段线:
线段A为测功器在最大负荷调节位置
(最大水层厚度)时的性能曲线.
线段B为最大制动扭矩限制线(受转
动部件的强度限制). 提高转速来增加 吸收功率,此时需减少水层厚度.
线段C为测功器出水温度达到最大 允许值的功率限制线,即测功器所
在扭矩作用下轴发生弹性变形,两卡盘间产生相对角 位移,固定在凸臂 上的钢弦长度发生 变化,改变了钢弦 的固有频率.
弹性轴自由状态时测得钢弦固有频率为f0,受扭矩 作用时的频率为f,则
Me
K( f
2
f
2 0
)
K是由弹性轴的刚度、钢弦的尺寸及扭矩仪特性等决定的仪 表常数 。
2、相位差式扭矩仪 原理：
测功器 功能:
柴油机在台架试验中用测功器来测量输出扭矩,此时 测功器作为负载,并通过测功器对测定工况进行调节. 结构:
测功器由制动器、测力机构和测速装置等部分组成. 制动器调节柴油机的负载,并同时把所吸收的柴油机 功率转化为热能或电能. 测力机构和测速装置则分别测量柴油机输出扭矩及其 相应的输出轴转速.现代测功器还有一套自动调节和控 制系统. 类型: