[发明专利]一种缸套-活塞环综合性能分析的柴油机实机测试平台及方法

说明书

本发明公开了一种缸套‑活塞环综合性能分析的柴油机实机测试平台及方法，所述测试平台包括实验台基座、柴油机本体、负载模拟系统、测控系统和计算机数据分析系统；所述柴油机输出带轮由带传动与负载模拟系统相连接。所述测控系统中的各类传感器分别布置于柴油机各关键节点，各传感器所得信号经模数转换模块及数据采集卡进入计算机系统进行数据分析。该测试平台可在燃油负载工况下测试、分析缸套和活塞环的性能及其对柴油机综合性能的影响，可广泛应用于实机工况下缸套‑活塞环的综合性能分析研究中，本发明通过调整模拟负载，使柴油机处于不同负载下，避免了单一工况，可实现一机多测。

技术领域

本发明属于柴油机领域，涉及一种船舶柴油机性能模拟检测技术，具体涉及一种缸套-活塞环综合性能分析的柴油机实机测试平台及方法，用于测试与分析实机工况下柴油机缸套-活塞环摩擦副综合性能及其对整机的影响。

背景技术

柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合排放标准、可靠性高的产品。柴油机相对于汽油机的最大优点在与高压缩比。这使最大功率、热消耗提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，使用寿命变长。但柴油机的缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。

缸套-活塞环组件是柴油机的主要摩擦副之一，其长期工作在高温、高压、高负荷的恶劣工作环境中，柴油机功耗中有较大比例被消耗于缸套-活塞环摩擦副的摩擦损失上，其摩擦功耗约占柴油机的25％-50％，在船舶摩擦损耗中占据较大的比例。缸套-活塞环严重的摩擦磨损现象不仅会降低自身使用寿命和运行可靠性，造成经济方面的损失，对柴油机也会产生巨大的影响，一方面使柴油机机械效率下降，柴油机机体振动增加，另一方面对燃烧室密封性能造成损坏，燃烧室内气体泄漏，燃料燃烧不充分，积碳、复燃等现象使船舶柴油机的经济性进一步下降。

因此，改善缸套-活塞环组件的摩擦学特性对柴油机的降耗减排、稳定性能、经济性能和使用寿命有重大意义。目前改善缸套-活塞环摩擦副摩擦学特性的主要方法是使用新材料或新工艺、改进润滑油和对摩擦副表面进行处理。相对来说，新材料或新工艺以及新型润滑油的研发周期较长，减磨效果有限；而表面处理技术更加适合小批次减磨改进。常用的缸套-活塞环表面处理有改进表面织构、离子注入、表面熔覆等。但目前各方学者所作研究仍停留在脱离实际工况的孤立研究，没有进入实际检测阶段，并未深入探究实际工况中的减摩效果，缺乏模拟验证环节。