第2期（总第235期） 2018年4月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 2(Serial No 235 )
Apr2018
高原变海拨对柴油机缸压信号的影响分析
甘庆良，刘震涛，张宇
（浙江大学能源工程学院动力机械及车辆工程研究所，浙江杭州310027）
摘要：针对高原变海拔条件下，某重型柴油机缸盖火力面出现麻点这一故障，提出了随着海拔上升，缸内压力
波动剧烈，进而导致对缸盖火力面冲击频次剧增的失效原固假设。为此，通过可模拟高原变海拨环境的单缸机台架试验，采集不同海拨下的红内压力信号，并对其作集平均经验模态分解（EnsembleEmpirical ModalDecomposi-tion,EEMD），分离出缸压信号的不同频率成分，并对每个工况下的功率谱密度进行对比分析。结果表明：通过对分离出来的不同频率成分的能量进行分析，发现缸压高频分量的能量随海拨升高而增加，进而验证了缸盖麻点这一失效现象的假设成立。
关键词：高原缸内压力；压力波动；信号处理；经验模态分解 DOI:10 3969/jissn 1001-2222 2018 02 013
中图分类号：TK42128文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)02-0074-05
我国幅员辽阔，地形复杂，高原面积占比很大。某设备在高原变海拔环境下行驶时，由于进气量减少，过量空气系数下降，发动机燃烧恶化，出现了活塞烧蚀、缸套拉缸及缸盖有麻点等一系列故障。针对缸盖火力面出现麻点这一故障现象，损伤部位的检测结果表明，其表面未发生金属熔融现象，金相分析发现铝硅合金中硅成分减少，即产生晶体分离。而对缸压信号进行分析时，并未发现最高燃烧压力升高，燃烧压力波动幅值增大等现象。基于此，针对出现此故障的原因提出了以下假设：随者海拨上升，缸内燃烧异常，压力出现急剧波动，即压力波动频率剧增，且随着海拔越来越高，波动越来越剧烈，即高频成分比例增大。为此，利用可以模拟变海拨条件的单缸机试验台架进行单新缸机试验，米集不同海拨下的缸内压力，并对数据进行分析,判断该假设是否成立。
缸压信号作为度映柴油机燃烧状次沉极其重要的信号，包含了大量的信息，可以充分反映内燃机工作过程中的压缩过程、点火过程及燃烧放热过程等2。然而，从燃烧分析仪米集得到的缸压信号，在时域上，不论是压力峰值还是信号不平稳程度，都难以看出其内部波动情况，因此，无法判断其与海拨的相关性。基于此，对采集到的信号进行分解剥离，分析不
收稿日期：2017-11-12；修回日期：2018-01-08
同海拨高度下缸压信号中不同频次成分的占比。鉴于缸压信号的非线性、不平稳特点，本研究采用希尔伯特-黄变换（HHT)对缸压部分信号先进行集平均经验模态分解（EnsembleEmpiricalModeDecom-position，EEMD），将每个工况下的缸压信号按照不同频率分解出来，针对不同海拔下的分解结果，求出其不同频率成分下的功率谱密度，再进行比较分析。
1单缸机试验方案 1.1燃烧分析仪
KiBox燃烧分析仪可以用于发动机台架标准稳态燃烧分析燃烧热力学计算、示功图、爆震分析、压力升高率分析、瞬时放热率和累计放热率分析,并得到峰值。其部分参数见表1。其中,转角分辨率是决定采样频率的最关键参数。
表1燃烧分析仪参数
通道
转速/r·min-1 采样率/MHz 转角分辨率/（°）上止点精度/(）
作者简介：甘庆良（1993一），男，硕士，主要研究方向为发动机热管理gql20120229@163com
车载转角传感器 0~16 000
40 To 001
通讯作者：刘震涛(1971一），男，教授，主要研究方向为发动机零部件被劳可靠性技术，车辆及发动机热管理;liuz@zjueducn