TN4100型柴油机燃烧性能测试及分析

第20卷第4期上海铁道大学学报Vol.20,No.4 1999年4月JO UR NAL O F SHANGHAI TIEDA O UNIVERSITY Apr.,1999

TN4100型柴油机燃烧性能测试及分析

张东晨何建华楼狄明刘鸿扬张振民鲍守威

(上海铁道大学机械工程系,上海200331)(上海拖拉机内燃机公司,上海200433)

摘要按照GB1105.1~GB1105.3875内燃机台架性能试验方法6,用GB466型燃烧分析仪对TN4100

型车用柴油机的燃烧性能进行实测和分析。结果表明:标定功率48kW,标定转速2200r/min,标定工况的

燃油消耗率为223.6g/(kW#h),最大扭矩工况的燃油消耗率为219.8g/(kW#h),扭矩系数为1.18,速度系

数为1.57。

关键词柴油机,燃烧分析

分类号TK421.2

随着我国农业机械化和农村运输的迅速发展,要求车用柴油机(包括农用汽车、拖拉机、联合收割机等)的单机功率不断增大,柴油机的经济性和动力性能要求不断提高[1]。而作为我国农机的基本机型495系列柴油机的性能已远不能满足国内农机市场和向东南亚等国家出口的需求。为此,上海拖拉机内燃机公司技术研究开发中心在参考国内外先进机型的基础上,自行设计研制了TN4100型直喷式柴油机。为了对该机型的性能(主要是燃烧性能和动力性能)作较全面了解,故特对该机型作了全性能实测,为进一步分析、改进和提高提供分析依据。

1测试系统及试验条件

1.1测试系统

测试系统由日本小野公司的CB466型燃烧分析仪、信号监视设备、日本TEAC公司的SR30C型磁带记录仪,WE31型电涡流测功器、STC05型石英压电传感器、日本C S2110型四踪示波器及控制台等仪器设备组成(见图1)。

图1测试系统简图

#

86

#

第4期张东晨等:TN4100型柴油机燃烧性能测试及分析

1.2试验条件

主油道机油压力为200~400kPa;油底壳机油温度[120e;冷却水出水温度[98e;标定工况排气温度[550e;试验用燃油为0号轻柴油;试验用机油为14号机油。在性能试验前,样机进行了39h磨合。各工况点所测数据为四次平均值,试验所用仪器及仪表均在有效期内,按GB1105.1~GB1105.3875内燃机台架性能试验方法6中有关规定,进行检测及数据校正。

1.3试验准备

将气缸压力传感器装入专用铜套内,并使传感器的下端部受力面与缸盖底面齐平。这样消除了通道效应以保证测量精度。

两种压力传感器在试验前和试验后均进行静态标定。本测试记录的缸内压力值,在磁带仪回放时均乘以系数0.9433。

试验动态上止点的标定仍采用目前工程上最通用的/倒拖最高压力法0[2]。按CB466燃烧分析仪的规定,用P-Vlog功能来复核上止点(TDC)的准确性。

由于柴油机燃烧过程的不稳定性,即使在同一稳定工况下运转,其每循环的最高燃烧压力是不可能相同的,有时可差5~8%。因此,本次试验记录表上每一工况的最高燃烧压力p max是该瞬时记录100个循环的平均值。此值与磁带记录仪回放至CB466型燃烧分析仪时,按360个循环平均值的处理结果是有差异的(见表1)。

表1标定工况2200r/min时负荷特性及全负荷速度特性中的p max记录差异MPa

工况No.(负荷百分比%)

5(80%)7(100%)10(116%)

2200r/min100循环的平均值7.7868.4438.856

负荷特性360循环的平均值7.6638.3858.648

工况No.(r/min)

1(2200)6(1400)9(1200)

全负荷100循环的平均值8.3429.2719.448

速度特性360循环的平均值8.4299.1159.304

1.4试验样机及主要技术参数

TN4100型试验样机的主要技术参数为:缸径100mm;活塞冲程130mm;活塞排量4.08L;标定功率48 kW;标定转速2200r/min;压缩比17;A型喷油泵的柱塞直径9.5m m(左旋);喷油器喷孔直径0.3mm(孔数4);喷油压力210kPa。

2结果及其分析

2.1试验结果

实测标定工况转速时的负荷特性试验结果如图2所示,其5个工况点的放热过程特征值和喷油过程特征值分别见表2和表3。图3为最大扭矩工况转速(1400r/min)时的负荷特性试验结果。图4为全负荷速度特性试验结果。表4、表5则分别列出了全负荷速度特性3个工况点的放热过程特征值和喷油过程特

#

#

87

征值。

图2 标定工况2200r/min 时负荷特性 图3 标定工况1400r/min 时负荷特性

表2 标定转速2200r/min 时负荷特性的4个工况点的放热过程特征值工况No.57810始 点/b CA 176177177177终 点/b CA 209210211211持续期/b CA

33333434最大放热效率(

d Q

d H )max

/(J/b CA)180.56212.86214.16222.22相应位置(H )/b CA 188189186186放热率重心值(X )/J 45.3249.3564.2265.01相应位置(H )/b CA 185189.3195.0193.67燃烧等容度(DCV)0.96910.95580.92320.9335燃烧最高温度(T max )/b C

2260

1923

2215

2267

注:b CA 为曲柄角度

表3 标定转速2200r/min 时4个工况点的喷油过程特征值工况No.57810始 点/b CA 167166165165终 点/b CA 184185184184持续期/b CA

17191919最高喷射压力(P f max )/MPa

46.751.6459.7461.34相应位置(H )/b CA 174177178178最高喷射压力差($P )/MPa

40.7647.3254.055.56相应位置(H )/b CA

177

177

178

178

注:$P 为最高喷射压力与该喷油瞬时气缸压力的差值。

#

88#上海铁道大学学报 第20卷