2024年6月13日发(作者:寸尔风)
维普资讯
第6卷第l期 广东交通职业技术学院学报
VOlI6 No.1
2 0 0 7年3月
JoURNAL OF Gt.JANG DONG COMMUNICATIoNS PoLYTECHNIC
March 2007
文章编号:1671-8496一(2007)01-0035-03
怠速工况下发动机性能的研究
李国杰
(广东交通职业技术学院,广东广州510650)
摘要:文中研究了VOLVO B230F发动机在怠速工况下,通过改变空气流量传感器信号电压的大小,并且实
时监测发动机功率、油耗、废气等相关数据的变化,从而研究空气流量传感器信号对发动机性能的影响。
关键词:空气流量传感器;怠速;发动机性能;信号电压
中图分类号:U464 文献标识码:A
The Research of the Engine Performance under Idle Speed
LI Guo-jie
(Guangdong Communications Polytechnic,Guangzhou 5 1 0650,China)
Abstract:This paper studies the VOLVO B230F engine performance which is under idle speed conditions,by changing
hte size ofthe mass air flow sensor signal voltage,and real-time monitoring the change ofthe relevant data for the
engine power,fuel consumption and exhaust gas,consequently,we Call search the influence to the engine performance
which the mass air lfow sensor signal does.
Key words:mass air lfow sensor;idle speed;engine performance;signal voltage
在怠速工况下,通过控制可燃混合气浓度和
送特定的信号,这些信号的大小、频率等都是可
点火提前角等,可以使得发动机处于最优的工作 以改变的。外接的各种测试仪器可以对传感器、
状态,发动机能够更加稳定地运转,同时能最大 执行器等的有关信号以及反映发动机工作性能的
限度的降低废气排放。在本次试验中,利用电位 参数进行动态或者静态的测试。
计,通过改变空气流量传感器信号电压的赋值,
从而模拟在实际应用中空气流量传感器由于可靠
性下降,其工作性能减效时出现的发动机故障现
象,观察发动机减效故障特征,并找出故障码出
现时临界点的故障现象以及故障条件,分析怠速
工况下功率、油耗以及排放等的数值变化,从而
I壁堕鱼I
寻找故障码产生的条件。
图1试验台结构示意
试验台可以测量的数据包括两部分:反映各
I试验系统布置及设备
传感器、执行器以及电控单元工作状态的各种电
信号,如电压值、电流值、电阻值、频率等;反
I.I试验系统布置
映发动机工作性能的各种数据,如扭矩、油耗、
该试验台(图1)以VOLVO B230F发动机为核
废气中各种成份的含量等。
心,控制台不仅可以通过控制开关的通断来模拟
1.2试验设备
传感器、执行器和电控单元等信号,而且可以通
试验的主要仪器设备如表1所示。发动机技
过外接的信号源向传感器、执行器和电控单元输
术参数如表2。试验过程中,没有对发动机进气
收稿日期:2006.10.30
作者简介:李国杰(1979-),男,助教,硕士
研究方向:汽车运用工程
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广东交通职业技术学院学报 第6卷
系统、燃油供给系统、电子控制系统做改动,其它 涡流测功机、AVL4000型五气分析仪、ES100KX1
装置等都保持原机的状态。分别采用CWIO0型电 型电子秤测量发动机的输出功率、废气和油耗等。
表1主要试验设备
直列四缸水冷2.32L 85kW(5400r/min)185N・m(2750r/min)RON 93号以上 9.8 LH2.4 每缸两气门12。CA(怠速)750 ̄800 r/min
怠速工况时,试验从空气流量传感器标准信
2发动机正常工作时,检测出发动机的外 号电压(2.1V)开始,逐渐减小电压,分别记录每
特性数据 个试验点的发动机转速、油耗、排放、喷油器脉
宽、传感器的信号电压等,观察发动机出现的故
随着发动机转速的增加,发动机点火提前
障症状,研究故障码的出现情况等(表4)。
角有所增加;扭矩随着发动机转速的增加而增
表4怠速工况条件下输出信号的数据
加,达到最大值后反而降低;功率随着发动机
流量 转速 油耗 喷油脉信号电 l CO HC NOx
信号/r・min- /kg・h 宽/ms压/v /%/ppm/ppm
转速的增加而继续增加;油耗随着发动机转速
的增加而增加,但变化不大;比油耗随着发动
机转速的增加,有所升高。其主要原因是发动
机在正常工作时为了得到较大的输出功率,电
控单元根据空气流量传感器的信号,始终把发
动机的点火提前角设置在比发动机产生爆震燃
烧时的点火提前角略小的位置,于是输出的功
率最大且工作柔和。ECU为了维持发动机正常
工作,保护发动机免受破坏,通常将点火提前
角减小某一角度,从而使混合气燃烧时的最高
压力下降,也使得发动机的输出功率下降,比
在怠速工况时,空气流量传感器信号减弱时
油耗上升,性能下降,如表3所示。
发动机性能发生如下变化:当空气流量传感器信
表3正常状况下外特性数据
号电压等于2.1 V(正常)时,转速为780 r/min,
油耗为0.84 kg/h,喷油脉宽为2.8 ms,入为0.823,
CO排放为1.32%,HC排放为173 ppmvol,NOx排
放为l12 ppmvol。当信号电压下降到2.00 V时,
转速下降gU690 r/min,油耗下降到O.72 kg/h,喷
油脉宽也下降到2.70 m/s,CO和NOx排放也下降,
但入增加,HC变化不大,这时,发动机运转已经
不稳定,伴随着轻微的抖动,同时故障指示灯点
亮。当信号电压等于1.5 V时,发动机转速下降到
410 r/min,油耗下降到0.24 kg/h,喷油脉宽增加
到2.96 ms,入增加到1.263,CO排放下降到
3怠速工况时,研究空气流量传感器信号,
0.17%,HC排放增加到l 796 ppmvol,NOx排放
观察发动机出现的故障症状
下降到85 ppmvol,发动机运行更加不稳定,抖动
厉害,5 min后自动熄火。
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第1期 李国杰:怠速工况下发动机性能的研究
2OOO
37
由试验知,对于怠速工况,当空气流量传感
器信号电压降到2.0 V后,发动机性能明显下降,
而且出现运转不平稳和抖动现象。信号电压从
1.8V进一步下降时,发动机性能进一步恶化,抖
动加剧。若信号电压下降到1.5 V以下时,发动机
自动熄火。但是,电压为2.05 V时,发动机的转
速、油耗、CO都有下降,而A增加,HC排放基
本不变,但发动机性能有所下降,运转稍有变
化,此时自诊断系统不能诊断这种轻微故障,认
基1500
1000
500
0
1.4 1.6 1.8 Z Z.Z
空气流量传感器信号电压,、,
图4空气流量传感器信号对Hc的影响
3.4空气流量传感器信号对NOx的影响
随着传感器信号电压的减弱,发动机转速逐
步下降,CO下降,NOx总体在下降。当空气流量
为发动机在正常工况下工作。只有当信号电压下 信号电压从2.1 V开始下降时,ECU接收信号后减
降到2.05 V时,ECU才可以诊断出故障,点亮发
少喷油量,混合气变稀、转速下降,运转不稳
动机的故障灯,可以在自诊断系统显示故障码。
定。当信号电压进一步减小时,ECU会使得喷油
3.1空气流量传感器信号对转速的影响
量更加减少,从而发动机转速和油耗下降, 增
空气流量信号电压从2.1 V开始下降时,ECU 加,CO就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而
接收信号后减少喷油量,混合气变稀、转速下
HC. ̄lJ由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排
降,运转不稳定。当信号电压进一步减小时,
放增加。如图5所示。
ECU会使得喷油量更加减少,从而发动机转速下
降,如图2所示。
800
。
d 700
600
1 4 1.6 1.8 2 2.2
500
空气流量传感器信号电压/v
400
图5空气流量传感器信号对N0x的影响
1.4 1.6 1.8 2 2.Z
空气流量传感器信号电压,、,
4结语
图2空气流量传感器信号对转速的影响
3.2空气流量传感器信号对Co的影响
怠速工况时,随着传感器信号电压的减弱,
空气流量信号电压从2.1 V开始下降时,ECU
发动机转速逐步下降,CO下降,NOx总体也在
接收信号后减少喷油量,混合气变稀、转速下
下降,只有HC升高。这是因为空气流量信号电
降,运转不稳定。当信号电压再减小时,ECU会 压从2.1 V开始下降时,ECU接收信号后减少喷
使得喷油量更加减少,从而发动机转速和油耗下
油量,混合气变稀、转速下降,运转不稳定。当
降,A增加,CO就随着充分燃烧而下降。如图3
信号电压进一步减小时,ECU会使得喷油量更加
所示。 1
减少,从而发动机转速和油耗下降,A增加,CO
.
5
1
鋈0.5
就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而HC则
8 0
由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排放增
1.4 1.6 1.8 2 2.2
加。
空气流量传感器信号电压,、,
图3空气流量传感器信号对C0的影响
参考文献:
33空气流量传感器信号对HC的影响
【1】李国杰.电控汽油喷射式发动机故障码设置条件的研
随着传感器信号电压的减弱,发动机转速逐
究『D].西安:长安大学,2005.5.
【2】龚金科.汽车排放污染与控制【M】.北京:人民交通
步下降,CO下降,NOx总体也在下降,只有HC
出版社,2005.
升高。当信号电压进一步减小时,ECU会使得喷
【3】吴建华.汽车发动机原理【M】.北京:机械工业出版
油量更加减少,从而发动机转速和油耗下降,
社,2005.
[4]肖云魁.汽车故障诊断学【M】.北京:北京理工大学
C0就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而HC
出版社,2001.
则由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排放
【5】吴森.汽油机管理系统【M】.北京:北京理工大学出
增加,如图4所示。
版社,2002.
2024年6月13日发(作者:寸尔风)
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第6卷第l期 广东交通职业技术学院学报
VOlI6 No.1
2 0 0 7年3月
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March 2007
文章编号:1671-8496一(2007)01-0035-03
怠速工况下发动机性能的研究
李国杰
(广东交通职业技术学院,广东广州510650)
摘要:文中研究了VOLVO B230F发动机在怠速工况下,通过改变空气流量传感器信号电压的大小,并且实
时监测发动机功率、油耗、废气等相关数据的变化,从而研究空气流量传感器信号对发动机性能的影响。
关键词:空气流量传感器;怠速;发动机性能;信号电压
中图分类号:U464 文献标识码:A
The Research of the Engine Performance under Idle Speed
LI Guo-jie
(Guangdong Communications Polytechnic,Guangzhou 5 1 0650,China)
Abstract:This paper studies the VOLVO B230F engine performance which is under idle speed conditions,by changing
hte size ofthe mass air flow sensor signal voltage,and real-time monitoring the change ofthe relevant data for the
engine power,fuel consumption and exhaust gas,consequently,we Call search the influence to the engine performance
which the mass air lfow sensor signal does.
Key words:mass air lfow sensor;idle speed;engine performance;signal voltage
在怠速工况下,通过控制可燃混合气浓度和
送特定的信号,这些信号的大小、频率等都是可
点火提前角等,可以使得发动机处于最优的工作 以改变的。外接的各种测试仪器可以对传感器、
状态,发动机能够更加稳定地运转,同时能最大 执行器等的有关信号以及反映发动机工作性能的
限度的降低废气排放。在本次试验中,利用电位 参数进行动态或者静态的测试。
计,通过改变空气流量传感器信号电压的赋值,
从而模拟在实际应用中空气流量传感器由于可靠
性下降,其工作性能减效时出现的发动机故障现
象,观察发动机减效故障特征,并找出故障码出
现时临界点的故障现象以及故障条件,分析怠速
工况下功率、油耗以及排放等的数值变化,从而
I壁堕鱼I
寻找故障码产生的条件。
图1试验台结构示意
试验台可以测量的数据包括两部分:反映各
I试验系统布置及设备
传感器、执行器以及电控单元工作状态的各种电
信号,如电压值、电流值、电阻值、频率等;反
I.I试验系统布置
映发动机工作性能的各种数据,如扭矩、油耗、
该试验台(图1)以VOLVO B230F发动机为核
废气中各种成份的含量等。
心,控制台不仅可以通过控制开关的通断来模拟
1.2试验设备
传感器、执行器和电控单元等信号,而且可以通
试验的主要仪器设备如表1所示。发动机技
过外接的信号源向传感器、执行器和电控单元输
术参数如表2。试验过程中,没有对发动机进气
收稿日期:2006.10.30
作者简介:李国杰(1979-),男,助教,硕士
研究方向:汽车运用工程
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广东交通职业技术学院学报 第6卷
系统、燃油供给系统、电子控制系统做改动,其它 涡流测功机、AVL4000型五气分析仪、ES100KX1
装置等都保持原机的状态。分别采用CWIO0型电 型电子秤测量发动机的输出功率、废气和油耗等。
表1主要试验设备
直列四缸水冷2.32L 85kW(5400r/min)185N・m(2750r/min)RON 93号以上 9.8 LH2.4 每缸两气门12。CA(怠速)750 ̄800 r/min
怠速工况时,试验从空气流量传感器标准信
2发动机正常工作时,检测出发动机的外 号电压(2.1V)开始,逐渐减小电压,分别记录每
特性数据 个试验点的发动机转速、油耗、排放、喷油器脉
宽、传感器的信号电压等,观察发动机出现的故
随着发动机转速的增加,发动机点火提前
障症状,研究故障码的出现情况等(表4)。
角有所增加;扭矩随着发动机转速的增加而增
表4怠速工况条件下输出信号的数据
加,达到最大值后反而降低;功率随着发动机
流量 转速 油耗 喷油脉信号电 l CO HC NOx
信号/r・min- /kg・h 宽/ms压/v /%/ppm/ppm
转速的增加而继续增加;油耗随着发动机转速
的增加而增加,但变化不大;比油耗随着发动
机转速的增加,有所升高。其主要原因是发动
机在正常工作时为了得到较大的输出功率,电
控单元根据空气流量传感器的信号,始终把发
动机的点火提前角设置在比发动机产生爆震燃
烧时的点火提前角略小的位置,于是输出的功
率最大且工作柔和。ECU为了维持发动机正常
工作,保护发动机免受破坏,通常将点火提前
角减小某一角度,从而使混合气燃烧时的最高
压力下降,也使得发动机的输出功率下降,比
在怠速工况时,空气流量传感器信号减弱时
油耗上升,性能下降,如表3所示。
发动机性能发生如下变化:当空气流量传感器信
表3正常状况下外特性数据
号电压等于2.1 V(正常)时,转速为780 r/min,
油耗为0.84 kg/h,喷油脉宽为2.8 ms,入为0.823,
CO排放为1.32%,HC排放为173 ppmvol,NOx排
放为l12 ppmvol。当信号电压下降到2.00 V时,
转速下降gU690 r/min,油耗下降到O.72 kg/h,喷
油脉宽也下降到2.70 m/s,CO和NOx排放也下降,
但入增加,HC变化不大,这时,发动机运转已经
不稳定,伴随着轻微的抖动,同时故障指示灯点
亮。当信号电压等于1.5 V时,发动机转速下降到
410 r/min,油耗下降到0.24 kg/h,喷油脉宽增加
到2.96 ms,入增加到1.263,CO排放下降到
3怠速工况时,研究空气流量传感器信号,
0.17%,HC排放增加到l 796 ppmvol,NOx排放
观察发动机出现的故障症状
下降到85 ppmvol,发动机运行更加不稳定,抖动
厉害,5 min后自动熄火。
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第1期 李国杰:怠速工况下发动机性能的研究
2OOO
37
由试验知,对于怠速工况,当空气流量传感
器信号电压降到2.0 V后,发动机性能明显下降,
而且出现运转不平稳和抖动现象。信号电压从
1.8V进一步下降时,发动机性能进一步恶化,抖
动加剧。若信号电压下降到1.5 V以下时,发动机
自动熄火。但是,电压为2.05 V时,发动机的转
速、油耗、CO都有下降,而A增加,HC排放基
本不变,但发动机性能有所下降,运转稍有变
化,此时自诊断系统不能诊断这种轻微故障,认
基1500
1000
500
0
1.4 1.6 1.8 Z Z.Z
空气流量传感器信号电压,、,
图4空气流量传感器信号对Hc的影响
3.4空气流量传感器信号对NOx的影响
随着传感器信号电压的减弱,发动机转速逐
步下降,CO下降,NOx总体在下降。当空气流量
为发动机在正常工况下工作。只有当信号电压下 信号电压从2.1 V开始下降时,ECU接收信号后减
降到2.05 V时,ECU才可以诊断出故障,点亮发
少喷油量,混合气变稀、转速下降,运转不稳
动机的故障灯,可以在自诊断系统显示故障码。
定。当信号电压进一步减小时,ECU会使得喷油
3.1空气流量传感器信号对转速的影响
量更加减少,从而发动机转速和油耗下降, 增
空气流量信号电压从2.1 V开始下降时,ECU 加,CO就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而
接收信号后减少喷油量,混合气变稀、转速下
HC. ̄lJ由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排
降,运转不稳定。当信号电压进一步减小时,
放增加。如图5所示。
ECU会使得喷油量更加减少,从而发动机转速下
降,如图2所示。
800
。
d 700
600
1 4 1.6 1.8 2 2.2
500
空气流量传感器信号电压/v
400
图5空气流量传感器信号对N0x的影响
1.4 1.6 1.8 2 2.Z
空气流量传感器信号电压,、,
4结语
图2空气流量传感器信号对转速的影响
3.2空气流量传感器信号对Co的影响
怠速工况时,随着传感器信号电压的减弱,
空气流量信号电压从2.1 V开始下降时,ECU
发动机转速逐步下降,CO下降,NOx总体也在
接收信号后减少喷油量,混合气变稀、转速下
下降,只有HC升高。这是因为空气流量信号电
降,运转不稳定。当信号电压再减小时,ECU会 压从2.1 V开始下降时,ECU接收信号后减少喷
使得喷油量更加减少,从而发动机转速和油耗下
油量,混合气变稀、转速下降,运转不稳定。当
降,A增加,CO就随着充分燃烧而下降。如图3
信号电压进一步减小时,ECU会使得喷油量更加
所示。 1
减少,从而发动机转速和油耗下降,A增加,CO
.
5
1
鋈0.5
就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而HC则
8 0
由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排放增
1.4 1.6 1.8 2 2.2
加。
空气流量传感器信号电压,、,
图3空气流量传感器信号对C0的影响
参考文献:
33空气流量传感器信号对HC的影响
【1】李国杰.电控汽油喷射式发动机故障码设置条件的研
随着传感器信号电压的减弱,发动机转速逐
究『D].西安:长安大学,2005.5.
【2】龚金科.汽车排放污染与控制【M】.北京:人民交通
步下降,CO下降,NOx总体也在下降,只有HC
出版社,2005.
升高。当信号电压进一步减小时,ECU会使得喷
【3】吴建华.汽车发动机原理【M】.北京:机械工业出版
油量更加减少,从而发动机转速和油耗下降,
社,2005.
[4]肖云魁.汽车故障诊断学【M】.北京:北京理工大学
C0就随着充分燃烧而下降,NOx也下降,而HC
出版社,2001.
则由于混合气进一步稀释,燃烧环境变差,排放
【5】吴森.汽油机管理系统【M】.北京:北京理工大学出
增加,如图4所示。
版社,2002.