测控台架控制参数对柴油机性能影响的试验研究

张建华，赵际燕，赵复帅，安相论

（山东省内燃机研究所，山东济南，250000）

测控台架控制参数对柴油机性能影响的试验研究

张建华，赵际燕，赵复帅，安相论

（山东省内燃机研究所，山东济南，250000）

柴油机试验需要按照相应的试验技术条件进行，测控台架控制参数的变化将引起柴油机性能参数的变化。研究某型柴油机在不同的燃油温度和排气背压控制参数下，柴油机性能的变化。

柴油机；燃油温度；排气背压

0 引言

柴油机在试验过程中需要控制相应的参数在一定范围内，燃油温度和排气背压是试验过程中需要控制的台架参数。控制参数的波动将引起柴油机性能数据的变化。

1 柴油机性能随燃油温度变化的试验

1.1试验对象

试验用柴油机为增压、中冷、四冲程、配机械式调速器的船用柴油机，额定工况为345kW/1500（r/min）。

1.2试验结果

试验过程中控制柴油机进气温度（25±2）℃，相对湿度（40±5）%，出水温度（92±1）℃，排气背压（9±1）kPa，柴油温度由28.4℃增加至69.1℃。柴油机各性能参数随燃油温度变化结果见图1所示。

1.3试验数据分析

由图1试验结果可以看出，在保证柴油机其他控制参数不变的条件下，柴油温度平均每增加4.5℃，功率下降约3kW。涡轮后排温下降约3℃，柴油机燃油消耗率基本保持不变。

2 柴油机性能随排气背压变化的试验

2.1试验结果

试验过程中控制柴油机进气温度（25±2）℃，相对湿度（40±5）%，出水温度（92±1）℃，柴油温度（38±3）℃，排气背压由2.1kPa增加至82.2kPa。柴油机各性能参数随燃油温度变化结果见图2所示。

2.2试验数据分析

由图2试验结果可以看出，在保证柴油机其他控制参数不变的条件下，排气背压平均每增加8.9kPa，功率下降约3kW。涡轮后排温增加约12℃，柴油机燃油消耗率增加约2.1g/（kW·h），柴油机的燃油消耗量基本保持不变。

图1 柴油机性能随燃油温度变化曲线

图2 柴油机性能随排气背压变化曲线

3 结论

燃油温度和排气背压是柴油机在试验过程中需要控制的参数，因此在试验过程应控制并监测该型参数。在出现柴油机性能数据不正常（例如功率下降、燃油消耗率升高、排温升高）的情况下，可以调取该型台架控制参数，并分析其是否在柴油机技术条件要求的控制范围内。在柴油机正常工作而试验数据异常的情况下，可以作为解决分析机性能数据异常的方法。

[1]Gong Chen, 颜光耀.燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响[J]. 国外内燃机,2009（6）:23-29.

[2]郭仲海.柴油机性能对排气背压的敏感性研究[J]. 内燃机, 2010（4）:47-49.

图6 校正后采样信号频谱图

由图2可以看出，校正时间非均匀误差的Farrow结构分数时延滤波器包含四个串型FIR滤波器。四个子滤波器系数不同，结构完全相同。各子滤波器之间通过一个乘法器和加法器对滤波器输出的数据进行计算。图4为分数时延滤波器的设计原理图。

3 功能测试

采用频率为20MHz、幅度值为2V的正弦信号作为模拟输入信号。在单路65MSPS采样率，总采样率130MSPS的条件下对本系统做了性能测试。对 FPGA 中校正前后的数据同时读回 4096 点到计算机中，处理后得到采样信号校正前后频谱示意图。图5为校正前采样信号的频谱图，图6为校正后采样信号的频谱图。

从校正前后的频谱图中我们看到在40MHz处由时间误差、增益误差引起的杂散得到了明显的抑制。

4 结论

本文分析了TIADC并行采样产生非均匀误差的原因，设计了非均匀误差校正的实现方案，完成了整体电路设计。实验结果表明，系统能较好的抑制因相位偏移、时钟抖动等造成的非均匀误差，实现了高速和高精度ADC采样。

参考文献

[1] AD9226 Data Sheet．Analog Devices .Inc．2001．

[2] W.C. Black Jr. and D.A.Hodges, Time interleaved converter arrays. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 15, pp .1022-1029, Dec.1980.

[3]兰军等．多通道并列数据采集系统非均匀采样校正．数据采集与处理．2000. 9

[4]秦小芳 龙兵．实时校正时间误差的Farrow结构滤波器设计．电子测量技术．2011，34（8）：27-31

[5]沈兰荪．高速数据采集系统的原理与应用．北京：人民邮电出版社.1995年

[6]何宾.FPGA数字信号处理实现原理及方法．清华大学出版社．2010:5-14

[7]丁玉美 高西全．数字信号处理（第2版）．西安电子科技大学出版社．2001年1月

Test Research on Influence of Test bench Control Parameter to Diesel engine’s Performance

Zhang Jianhua, Zhao Jiyan, Zhao Fushuai ,An Xianglun
（Shandong internal combustion engine research institute, Jinan Shandong,,250000）

Diesel engine’s test should be performed according to the technical conditions. Parameters variation could change the engine’s performance. Research the diesel engine’s performance with different fuel temperature and different exhaust pressure.

diesel engine; fuel temperature; exhaust pressure