專利名稱：用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的制作方法
用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及應(yīng)用在輪式裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配，使車輛在作業(yè)工況中遇到重載負(fù)荷時(shí)，能夠有效提升車輛克服外負(fù)載的能力，提高綜合作業(yè)效率、降低油耗的一種用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線。
背景技術(shù)：
輪式裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配工作，輸出新的功率特性，以滿足車輛的作業(yè)需求。一般來說，液力變矩器的高效區(qū)域需匹配在發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率點(diǎn)附近，這樣往往可以得到最大的輸出功率范圍，提升車輛的綜合作業(yè)性能，比如動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性。
車輛在作業(yè)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨著負(fù)荷的增加而下降，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，需要發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)地輸出更大的扭矩克服外負(fù)載。對(duì)于普通的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線來說，它的最大功率都發(fā)生在額定功率點(diǎn)，并且功率會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降。功率等于扭矩乘以轉(zhuǎn)速(P=TXn)，因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加、轉(zhuǎn)速下降時(shí)，由于功率的下降，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩上升率相對(duì)較小，這種發(fā)動(dòng)機(jī)克服外負(fù)載的能力有限。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩明顯大于普通發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的輸出扭矩，這部分高出的扭矩有利于克服車輛外負(fù)載的能力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)外負(fù)載變化的能力用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線。
本發(fā)明的解決方案是這樣的:本發(fā)明的曲線是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η為橫座標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率P為縱座標(biāo)，將發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率繪制成發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線自額定功率值P1開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降而單調(diào)上升到某一最大功率值P* ;從這一最大功率值P*開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速值P2 ;在所述額定功率值P1與某一最大功率值P*的單調(diào)上升區(qū)段，控制機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)調(diào)速器調(diào)整調(diào)速率和控制發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器和控制發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從Ii1下降到η*時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線從P1上升到P*，而且保證排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。
對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η為橫座標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率P為縱座標(biāo)，將發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率繪制成發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線自額定功率值(P1)開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降而單調(diào)上升到某一最大功率值P* ;從這一最大功率值P*開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速值P2 ;在所述額定功率值P1與某一最大功率值P*的單調(diào)上升區(qū)段，控制電控發(fā)動(dòng)機(jī)的電控模塊，對(duì)噴油量進(jìn)行控制，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從Ii1下降到(η*)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線WP1上升到P*，而且保證排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。
更具體的技術(shù)方案還包括:所述的最大功率值P*對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值η*比額定功率值P1對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值Ii1小2 40% rpm。
進(jìn)一步的:所述的最大功率值P*對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值η*比額定功率值P1對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值Ii1 小 5 25%rpm。
進(jìn)一步的:所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)是與液力變矩器連接配合，其輸出扭矩與液力變矩器相配合。
進(jìn)一步的:所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)包括正校正調(diào)試的機(jī)械泵，采用正校正起始點(diǎn)調(diào)整至與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的單調(diào)上升區(qū)段曲線相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
進(jìn)一步的:對(duì)所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器的控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)在IOOOrpm以下的低速段時(shí)，其空燃比控制在15以上，在中高速段增壓器運(yùn)行在高效率區(qū)間，避免出現(xiàn)喘振，阻塞，超速。
進(jìn)一步的:對(duì)所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀的控制結(jié)合降低油耗，改善排放煙度，將活塞燃燒室采用提升壓縮比的設(shè)計(jì)，將壓縮比提升5% - 30%。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩明顯大于普通發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的輸出扭矩，這部分高出的扭矩有利于克服車輛外負(fù)載的能力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)外負(fù)載變化的能力。


附圖用于解釋本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)曲線圖。
圖2是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)曲線與普通發(fā)動(dòng)機(jī)曲線的對(duì)比圖。
圖3是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配輸入特征曲線圖。
圖4是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配曲線與普通發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配曲線的對(duì)比圖。
圖5是液壓系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配影響分析圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線做了優(yōu)化改進(jìn)，從額定功率轉(zhuǎn)速點(diǎn)Ii1開始，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，輸出功率會(huì)隨之上升，并在低于額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)Ii1的某一轉(zhuǎn)速點(diǎn)η*處達(dá)到最大值P*。從最大功率轉(zhuǎn)速點(diǎn)η*起，功率曲線會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速轉(zhuǎn)速點(diǎn)η2。這種曲線在外形上看起來，功率從額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)Ii1往左會(huì)形成一個(gè)上拱功率段至轉(zhuǎn)速點(diǎn)η*，這就是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線區(qū)別于普通發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的最明顯特征。正由于這段上拱的功率曲線，從H1到η*轉(zhuǎn)速段，本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩明顯大于普通發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的輸出扭矩，見附圖2所示，這部分高出的扭矩有利于克服車輛外負(fù)載的能力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)外負(fù)載變化的能力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器在匹配過程中，液力變矩器的泵輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪剛性連接并由飛輪輸入動(dòng)力，渦輪輸出動(dòng)力到變速箱，導(dǎo)輪固定不動(dòng)。如果采用本發(fā)明，把發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線與液力變矩器的外特性曲線畫在同一張圖中，就得到了發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作輸入特性圖，詳見圖3。變矩器的渦輪轉(zhuǎn)速nt與泵輪轉(zhuǎn)速nb之比就是轉(zhuǎn)速比i，即i=nt/nb。在每一個(gè)固定的轉(zhuǎn)速比i下，泵輪扭矩Tb都是一條關(guān)于泵輪轉(zhuǎn)速nb的二次函數(shù)曲線Tb=cXnb2，系數(shù)隨轉(zhuǎn)速比i值的變化而變化，即系數(shù)是轉(zhuǎn)速比的函數(shù)c=f (i)。車輛從零速起步，渦輪轉(zhuǎn)速nt相應(yīng)從零開始增加，變矩器轉(zhuǎn)速比i隨車輛外負(fù)載的變化從O到1.0連續(xù)變化，泵輪的負(fù)荷拋物線實(shí)際上變成一束連續(xù)的拋物線簇，因此發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配實(shí)際上就是求解發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線與液力變矩器負(fù)荷拋物線簇的共同工作交點(diǎn)區(qū)域a’-a-b-b’-a’的座標(biāo)值。在這一區(qū)域內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Iie范圍為(η“, η_χ),等同于泵輪轉(zhuǎn)速nb范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩Te范圍為(TMin，TMax)，等同于泵輪扭矩Tb范圍。
如圖4所示，當(dāng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)平衡在某一工況點(diǎn)，比如轉(zhuǎn)速比i=0.4時(shí)，變矩器與普通發(fā)動(dòng)機(jī)平衡在c點(diǎn)，c點(diǎn)的轉(zhuǎn)速η。,扭矩為Τ。；與本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)平衡在C，點(diǎn)，c’點(diǎn)的轉(zhuǎn)速為η。，，扭矩為Τ。，。當(dāng)車輛的牽引作業(yè)阻力增加時(shí)(比如爬坡，鏟斗插入料堆等工況)，車速降低，變矩器轉(zhuǎn)速比i從0.4降到0，此時(shí)變矩器與普通發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配平衡點(diǎn)發(fā)生變化，由c點(diǎn)重新平衡到d點(diǎn)，d點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為nd，扭矩為Td ;變矩器與本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配平衡點(diǎn)也發(fā)生變化，由c’點(diǎn)重新平衡到d’，d’點(diǎn)的轉(zhuǎn)速為nd，，扭矩為Td，。顯然，在前后兩個(gè)平衡點(diǎn)，本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩均比普通發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩大，即rv>n。，Τ。，〉!；，nd，>nd，Td，>Td。轉(zhuǎn)速越高，車輛液壓系統(tǒng)的工作效率越高；扭矩越大，車輛克服外負(fù)載的能力越強(qiáng)。因此，本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線可以明顯提高車輛的綜合作業(yè)性能，比如動(dòng)力性與作業(yè)效率。
當(dāng)裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)不工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線與液力變矩器的匹配屬于全功率匹配，當(dāng)裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)開始工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需扣除液壓系統(tǒng)所占功率之后再與液力變矩器匹配，這時(shí)的 匹配稱為部分功率匹配。部分功率匹配圖位于全功率匹配圖的下方，即發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線在保持形狀完全不變的情況下向下平移，這個(gè)平移量就是液壓系統(tǒng)所占功率，見附圖5所示。附圖5中，全功率發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線與液力變矩器的共同工作區(qū)域面積為e-f-g-h-e所圍成的陰影面積，部分功率發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線與液力變矩器的共同工作區(qū)域面積為e’-f’-g’-h’-e’所圍成的陰影面積。這部分陰影部分的面積就是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)曲線較普通發(fā)動(dòng)機(jī)曲線所多出的工作范圍，很明顯，液壓系統(tǒng)功率占比越多，本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)曲線較普通發(fā)動(dòng)機(jī)曲線的工作范圍越寬，優(yōu)勢越明顯。
要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，就需在在所述額定功率值P1與某一最大功率值P*的單調(diào)上升區(qū)段，控制機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)調(diào)速器，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從Ii1下降到η*時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線從P1上升到P*。
具體限定發(fā)動(dòng)機(jī)按本發(fā)明的曲線工作，需要綜合考慮燃油經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動(dòng)機(jī)排放及發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性等全面的需求，對(duì)于不同的功率值(？1，？*，？2)和轉(zhuǎn)速值(111，11*，112)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵性能部件的具體匹配和調(diào)節(jié)方案不盡相同。對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所描述的性能曲線，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵性能部件的匹配和調(diào)節(jié)方案亦不盡相同。需具體問題具體分析。
因此可采用的匹配和調(diào)節(jié)方案包括: 1、對(duì)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)調(diào)速器的調(diào)速率進(jìn)行綜合匹配和調(diào)試，使發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器相配合。
2、對(duì)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃油系統(tǒng)包括正校正調(diào)試的機(jī)械泵，將正校正起始點(diǎn)調(diào)整至與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的單調(diào)上升區(qū)段曲線相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
3、對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)，采用電控模塊控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量；電控噴油器的規(guī)則就是一個(gè)流量*時(shí)間。噴油器的流量是一定的，我們就是通過時(shí)間窗口長短的控制來控制噴油量的。根據(jù)所需功率來控制噴油持續(xù)期。對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，在不同功率段的噴油量是有差別的。
4、限定機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)按本發(fā)明的功率曲線，主要采取對(duì)燃油系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀進(jìn)行控制，其中: 5、對(duì)增壓器的工作原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中的廢氣能量推動(dòng)渦輪及壓氣機(jī)中的轉(zhuǎn)子，增加進(jìn)氣系統(tǒng)的新鮮空氣壓力，進(jìn)而達(dá)到增加缸內(nèi)新鮮空氣質(zhì)量的目的。由此，在選擇增壓器的過程中，要兼顧兩方面的因素。一方面保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好燃燒性能的進(jìn)氣量需求，一方面保證增壓器有效工作，最大程度地利用廢氣能量。結(jié)合輪式裝載機(jī)的運(yùn)行工況，選擇增壓器時(shí)，要求保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速段(IOOOrpm以下)的空燃比(控制在15以上)，在中高速段增壓器要盡量運(yùn)行在高效率區(qū)間(增壓器的高效區(qū)指的是在測試出效率分布圖中的高效區(qū)域)。同時(shí)，增壓器的運(yùn)行要盡量控制在壓氣機(jī)/渦輪的高效區(qū)(指的是在測試出效率分布圖中的高效區(qū)域)中，不能出現(xiàn)由于匹配不當(dāng)造成的喘振，阻塞，超速的問題。這些就是通過G T — P ο w e r進(jìn)行大量模擬來選型的。
6、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀進(jìn)行優(yōu)化是結(jié)合降低油耗，改善排放煙度進(jìn)行。為了進(jìn)一步改善輪式裝載機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，降低煙度，活塞燃燒室采用提升壓縮比的設(shè)計(jì)，將壓縮比提升5% - 30%,產(chǎn)生縮口的碗型設(shè)計(jì)，對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性有明顯改善，產(chǎn)生縮口的碗型對(duì)煙度的控制也產(chǎn)生了很好的效果。
7、由于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比提升的范圍受很多其它條件影響，如增壓器的選型，發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)，碗形的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)一般的壓縮比范圍是15 19。但也有例外。因此對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，要根據(jù)具體上述優(yōu)化原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
8、機(jī)械燃油系統(tǒng)包括機(jī)械噴油器和機(jī)械燃油泵，采用具有正校正功能的機(jī)械燃油泵，正校正起始點(diǎn)調(diào)整至與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的單調(diào)上升區(qū)段曲線相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，選擇不同的機(jī)械泵進(jìn)行測試和選型，直至滿足與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的單調(diào)上升區(qū)段曲線相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
9、下面以采用廢氣增壓進(jìn)氣系統(tǒng)與直列機(jī)械泵燃油系統(tǒng)來說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
在本實(shí)施例中，我們首先根據(jù)性能曲線中要求的額定功率值P1、最大功率值P*、怠速功率P2選擇合適的增壓器以配合發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)氣量的需求，同時(shí)也使其與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配帶來的泵氣損失功較小。進(jìn)氣量與轉(zhuǎn)速是影響增壓器效率的兩個(gè)關(guān)鍵因子，為了保證在轉(zhuǎn)速nl，η*, η2處能有充足的進(jìn)氣，保證發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出pl，p*，p2的功率，并且使增壓器在這些轉(zhuǎn)速點(diǎn)都運(yùn)行在高效區(qū)，首先在測試臺(tái)上測繪出了大量不同渦輪與壓葉輪尺寸的增壓器效率分布圖，然后通過模擬軟件GT-Power將增壓器效率圖與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況圖相結(jié)合，以及通過一系列試驗(yàn)驗(yàn)證，選擇出了渦輪與壓葉輪尺寸配合最合適的增壓器。在保證發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速nl，n*，n2能滿足輸出功率pl，p*，p2的同時(shí)，也使增壓器運(yùn)行在高效區(qū)、泵氣損失功最小，提高燃油的利用率。
為了保證本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)在提供性能曲線中要求的較大動(dòng)力輸出(pl，p*，p2)的同時(shí)，使缸內(nèi)燃燒溫度也處于較低的水平，進(jìn)而保證了本實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)的高可靠性，同時(shí)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀進(jìn)行優(yōu)化。發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比以及新鮮空氣進(jìn)入燃燒室之后的流動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)過大量的模擬與論證，對(duì)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，選定了壓縮比為17 19的鑄鋁活塞。而本實(shí)施例中所選擇的燃燒室設(shè)計(jì)與缸蓋設(shè)計(jì)，也使得新鮮空氣在進(jìn)入燃燒室時(shí)有特定的渦流與紊流比，促使了燃油與空氣的高效混合，從而在實(shí)現(xiàn)了功率值(pl，P*，p2)的同時(shí)，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)本實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸精確控制著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門的運(yùn)動(dòng)，提高了本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，保證了本實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒有充足的進(jìn)氣供給。
在本實(shí)施例中，也需要匹配調(diào)試機(jī)械燃油泵與機(jī)械噴油器組成的燃油供給系統(tǒng)。通過模擬計(jì)算，同時(shí)考慮燃油經(jīng)濟(jì)性和保證發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求，為本實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是整體式高壓燃油噴射泵，最大噴射壓力可達(dá)800 bar — 1300bar，同時(shí)選擇噴射夾角為135 153的六孔噴油器(本實(shí)施例采用的噴射夾角為150度)，結(jié)合渦流與紊流比的進(jìn)氣，使得燃油在進(jìn)入燃燒室后能很好的霧化，從而實(shí)現(xiàn)了高效率燃燒，并且降低發(fā)動(dòng)機(jī)的比排放。與此同時(shí)，此噴油器還能減少燃燒過程中碳?xì)涞纳桑档桶l(fā)動(dòng)機(jī)的比排放。在本實(shí)施例中，為了在轉(zhuǎn)速nl,n*,n2時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明性能曲線中要求的功率pl，p*，p2,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵的調(diào)速器經(jīng)過通過一系列的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇和調(diào)試，使得在相應(yīng)轉(zhuǎn)速nl，n*，n2時(shí)提高了扭矩儲(chǔ)備，提升了工程機(jī)械車輛克服外負(fù)載的能力，從而使得本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓變矩系統(tǒng)的匹配效率較一般發(fā)動(dòng)機(jī)高。
經(jīng)過對(duì)本實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)以上關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、匹配和調(diào)試，在保證燃油經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動(dòng)機(jī)排放、產(chǎn)品成本以及產(chǎn)品可靠性等全面的產(chǎn)品需求的同時(shí)，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出本發(fā)明的性能曲線來提高發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓變矩系統(tǒng)的匹配效率，從而達(dá)到降低油耗的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η為橫座標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率P為縱座標(biāo)，將發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率繪制成發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線自額定功率值(P1)開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降而單調(diào)上升到某一最大功率值(P*);從這一最大功率值(P*)開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速值(P2);在所述額定功率值(P1)與某一最大功率值(P*)的單調(diào)上升區(qū)段，控制機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器和控制發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從U1)下降到(η*)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線從(P1)上升到(P*)，而且保證排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的最大功率值(P*)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值OO比額定功率值(P1)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值U1)小2 40%rpmD
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的最大功率值(P*)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值OO比額定功率值(P1)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值U1)小5 25%rpm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)是與液力變矩器連接配合，其輸出扭矩與液力變矩器相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)包括機(jī)械噴油器和機(jī)械燃油泵，采用正校正調(diào)試的機(jī)械泵，正校正起始點(diǎn)調(diào)整至與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的單調(diào)上升區(qū)段曲線相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:對(duì)所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器的控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)在IOOOrpm以下的低速段時(shí)，其空燃比控制在15以上，在中高速段增壓器運(yùn)行在高效率區(qū)間，避免出現(xiàn)喘振，阻塞，超速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:對(duì)所述機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀的控制結(jié)合降低油耗，改善排放煙度，將活塞燃燒室采用提升壓縮比的設(shè)計(jì)，將壓縮比提升5% - 30%。
8.一種用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η為橫座標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率P為縱座標(biāo)，將發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率繪制成發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線自額定功率值(P1)開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降而單調(diào)上升到某一最大功率值(P*);從這一最大功率值(P*)開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速值(P2);在所述額定功率值(P1)與某一最大功率值(P*)的單調(diào)上升區(qū)段，控制電控發(fā)動(dòng)機(jī)的電控模塊，對(duì)噴油量進(jìn)行控制，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從U1)下降到(η*)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線從(P1)上升到(P*)，而且保證排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的最大功率值(P*)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值OO比額定功率值(P1)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值U1)小2 40%rpmD
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特征在于:所述的最大功率值(P*)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值OO比額定功率值(P1)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值U1)小5 25%rpm。
全文摘要
一種用于提升克服外負(fù)載能力的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線自額定功率值P1開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降而單調(diào)上升到某一最大功率值P*；從這一最大功率值P*開始，功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而單調(diào)下降到怠速值P2；額定功率值P1與某一最大功率值P*的單調(diào)上升區(qū)段，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)和增壓器和控制發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的燃燒室形狀；對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)，控制電控發(fā)動(dòng)機(jī)的電控模塊，限定發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從n1下降到n*時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率按單調(diào)上升區(qū)段曲線從P1上升到P*。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩明顯大于普通發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的輸出扭矩，這部分高出的扭矩有利于克服車輛外負(fù)載的能力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)外負(fù)載變化的能力。
文檔編號(hào)F02D43/00GK103174535SQ20131006596
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月3日
發(fā)明者初長祥, 王曉瑜, 羅維, 黃文杰, 王松林 申請(qǐng)人:廣西柳工機(jī)械股份有限公司, 康明斯東亞研發(fā)有限公司