[发明专利]一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统及其控制方法

权利要求书

1.一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：包括测功机(35)、以及从多缸发动机隔离出来的实验缸(37)和其它缸(38)；所述实验缸(37)为多缸发动机内靠近正时齿轮端的气缸，除实验缸(37)以外的气缸均为其它缸(38)；

所述实验缸(37)的进气系统设有带增压器旁通阀(4)的废气涡轮增压器压气机(3)、带中冷器旁通阀(6)的进气中冷器(5)、进气温度传感器(24)和进气压力传感器(25)，实验缸(37)的排气系统设有排气温度传感器(26)、排气压力传感器(27)和尾气分析仪(10)；

所述其它缸(38)的排气通过废气涡轮增压器进入实验缸进气管(7)内；

还包括实验缸进气道喷油系统，实验缸进气道喷油系统的进气道喷油器(23)的喷油口设在实验缸进气管(7)内；

所述实验缸(37)内的第一缸内直喷喷油器(18)和其它缸(38)内的第二缸内直喷喷油器(36)通过直喷燃油油轨(17)连接到一起；

还包括与发动机的曲轴同步旋转的角位移信号发生器(29)，以及安装于实验缸(37)内的缸内压力传感器(28)；缸内压力传感器(28)连接到电荷放大器(30)，电荷放大器(30)连接到采集卡(31)；角位移信号发生器(29)直接连接到采集卡(31)；

增压器旁通阀(4)、中冷器旁通阀(6)、直喷燃油油轨(17)、进气道喷油器(23)、进气温度传感器(24)、进气压力传感器(25)、排气温度传感器(26)和排气压力传感器(27)均与实验缸ECU(32)电联；第二缸内直喷喷油器(36)与其它缸ECU(33)电联；采集卡(31)、实验缸ECU(32)、其它缸ECU(33)和尾气分析仪(10)最终均与电脑(34)电联。

2.根据权利要求1所述的一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：所述实验缸(37)的进气系统包括依次连接的第一空气滤清器(1)、进气流量计(2)、废气涡轮增压器压气机(3)、进气中冷器(5)和实验缸进气管(7)，实验缸进气管(7)的另一端与实验缸(37)连通；进气温度传感器(24)和进气压力传感器(25)设于实验缸进气管(7)上。

3.根据权利要求1所述的一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：所述实验缸(37)的排气系统包括依次连接的实验缸排气管(8)、稳压罐(39)、取气阀(9)和尾气分析仪(10)，实验缸排气管(8)与实验缸(37)连通；排气温度传感器(26)和排气压力传感器(27)设于实验缸排气管(8)上。

4.根据权利要求1所述的一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：所述实验缸进气道喷油系统包括依次连接的高压气罐(19)、压力调节阀(20)、蓄能器(21)、蓄能器出口阀门(22)和进气道喷油器(23)。

5.根据权利要求4所述的一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：所述进气道喷油器(23)的喷嘴正对实验缸(37)的进气门后背。

6.根据权利要求1所述的一种自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统，其特征在于：所述直喷燃油油轨(17)的进油口端依次连接有高压油泵(16)和直喷燃油油箱(15)。

7.一种如权利要求1所述的自带倒拖功能的单缸发动机台架实验系统的控制方法，其特征在于，具体如下：

在实验系统启动后，电脑(34)以默认的怠速工况控制实验缸ECU(32)和其它缸ECU(33)，此时第一缸内直喷喷油器(18)和第二缸内直喷喷油器(36)保持相同的喷油量和喷油定时运行，进气道喷油器(23)不工作，此时发动机以怠速状态进行预热；当冷却水和机油温度达到预定值时，电脑(34)控制程序使本系统进入实验状态；

实验正式开始之前，在电脑(34)的程序中输入预定的实验缸进气温度和进气压力，并发送停止实验缸喷油信号给实验缸ECU(32)，第一缸内直喷喷油器(18)停止喷油；通过调整压力调节阀(20)和高压油泵(16)的泄压阀，使进气道喷油器(23)的喷射压力和第一缸内直喷喷油器(18)的喷射压力达到实验预定值；

在发动机达到实验预定转速时，在电脑(34)的程序中输入第二缸内直喷喷油器(36)的喷油量数值和测功机(35)的加载命令，此时的实验缸(37)完全由其它缸(38)的运转倒拖；此时，实验缸(37)的进气由废气涡轮增压器进行增压，废气涡轮增压器由其它缸(38)排气中的能量提供动力；

位于实验缸进气管(7)的管路上的进气温度传感器(24)和进气压力传感器(25)对进气温度和压力进行检测，并将测量信号发送给实验缸ECU(32)，实验缸ECU(32)将电脑(34)程序中输入的温度和压力预定值与实际的进气温度和压力值进行比较，当进气压力比实验预定值高时，实验缸ECU(32)发送增压器旁通阀(4)的增大开度信号；反之则发送减小开度信号；当进气温度比实验预定值高时，实验缸ECU(32)发送中冷器旁通阀(6)的减小开度信号；反之则发送增大开度信号；增压器旁通阀(4)和中冷器旁通阀(6)接收到开度调整信号后，做出相应的减小开度或者增加开度动作；

待实验缸(37)的进气温度与压力达到预定值时，记录此时测功机(35)的功率数值P₁；

实验缸进气道喷射缸内直喷实验：

待P₁记录完成后，在电脑(34)的程序中输入进气道喷油器(23)和第一缸内直喷喷油器(18)的喷油量和喷油定时，此时进气道喷油器(23)和第一缸内直喷喷油器(18)以相应的输入值向实验缸(37)内喷油；待发动机稳定后，重新调整测功机(35)的加载，使发动机的转速恢复到喷油之前的转速；待发动机的转速稳定后，记录此时测功机(35)的功率数值P₂；此时实验缸(37)的指示功率P_i＝P₂-P₁；控制电脑(34)中的燃烧分析程序开始对缸内压力传感器(28)接收到缸压信号进行实时分析并存储，并控制尾气分析程序开始对尾气分析仪(10)接收到的尾气成分数值进行显示并存储；

实验缸进气道喷射倒拖实验：

待P₁记录完成后，在电脑(34)的程序中输入进气道喷油器(23)的喷油量，此时进气道喷油器(23)以相应的输入值向实验缸(37)内喷油；进气道喷油器(23)喷射的燃油与空气混合后在实验缸(37)内形成预混合气；待发动机稳定后，重新调整测功机(35)的加载，使发动机的转速恢复到喷油之前的转速；待发动机的转速稳定后，记录此时测功机(35)的功率数值P₃；此时实验缸(37)的指示功率P_i＝P₃-P₁；控制电脑(34)中的燃烧分析程序开始对缸内压力传感器(28)接收到缸压信号进行实时分析并存储，并控制尾气分析程序开始对尾气分析仪(10)接收到的尾气成分数值进行显示并存储。