北京工业大学
硕士学位论文
多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究
姓名：崔海龙
申请学位级别：硕士
专业：热能工程
指导教师：纪常伟
2003.5.1
摘要
根据实验室现有设备，进行了多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究，该系统由数据采集系统、发动机缸压数据采集和燃烧分析软件组成。
基于示功图的信息是研究发动机缸内工作过程的重要手段。通过实测的示功图，经过计算整理可以获得诸如指示功、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应曲轴转角、最高压力升高率及其对应曲轴转角、已燃质量分数、燃烧放热率等物理量，可供进一步分析和揭示发动机缸内燃烧过程。
高速发展的计算机硬件技术深刻影响着现代气缸压力数据采集系统的发展，高分辨率、高采集率、多通道、无相差和可以任意设定采样频率等特性的Ａ／Ｄ板卡及一大批性能优越的相关测试仪器如转角信号发生器、电荷放大器、工控计算机等。数据采集系统选用４个瑞士Ｋｉｓｔｌｅｒ公司生产的６１１７Ａ４６型火花塞式缸压传感器，可以同时采集４个缸的气缸压力数据，非常方便分析发动机各缸的燃烧状况。为了保证高速数据采集系统正常工作，减少采样通道系统误差影响，研究了采样通道一致性标定方法。倒拖发动机确定动态上止点的位置，为燃烧分析提供准确的基准信息。考虑实验室本身的干扰信号，采取相应措施，通过硬件、软件两方面减少这方面的影响。
使用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０独立开发了发动机缸压数据采集和燃烧分析软件。该软件在软件工程学的指导下，面向对象编程思想贯穿整个开发过程。软件界面设计简单、易操作，独立的模块方便进一步扩充功能。软件设定８个通道可以同时采集上止点信号、曲轴转角信号、１至４气缸压力信号，留有两个备用通道。采集到的数据经过气缸压力数据标定处理和一系列光顺处理后，可绘制出４个缸的示功图、４个缸的相位图、压力升高率图、己燃质量分数等图。
实验采集了ＢＮ４９１ＤＱ发动机在不同机油温度（２０℃、３０℃、４０℃）对应不同点火提前角（００ＢＴＤｃ、６０ＢＴＤＣ、１２０ＢＴＤｃ）的气缸压力数据，对冷起动的排放，点火提前角、燃烧循环变动、进气系统差异对冷起动的影响进行了深入研究。稀薄燃烧工况初步研究，调节喷油脉宽气缸最高压力、最高压力升高率及对应曲轴转角的变化，ｃＯ、ＮＯ。排放明显降低，ＨＣ排放在过量空气系数大于１．３时升高。基于以上实验研究，提出一些改进发动机结构和技术发展方向的建议。
关键词燃烧分析：冷起动；稀薄燃烧；数据采集；示功图；气缸压力
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第ｌ章绪论
第１章绪论
１．１多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统研究的意义内燃机是目前燃烧效率最高的热力发动机，广泛应用于国民经济的各个领域和国防部门，它所发出的总功率占全世界所有动力装置总功率的９０％，它所排出的有害物质又是环境污染的最大源泉。因此，为了节约能源和降低污染，各工业发达国家都十分重视内燃机燃烧的研究工作…。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的提高，大气环境保护已被列为重点之一，全国不少城市经常处于轻、中度污染之中，汽车的有害排放物被认为是构成这些首要污染的一个重要部分。从１９９４年起，我国石油进口量逐年上升”…，国内能源需求受国际政治、经济大环境的影响越来越大，节约能源，降低能耗，反应到发动机上就是降低燃油消耗率，提高燃烧效率，降低排放，这需要燃烧分析的有力支持。
内燃机在上世纪９０年代取得了突破性的进展。内燃机燃烧测量和分析技术在内燃机性能改进，可靠性提高方面起到了越来越重要的作用。汽车发动机的动力性、经济性及排放特性与其燃烧过程有着密切的关系，燃烧过程的不断完善在改进发动机性能方面占有极其重要的地位，因此对燃烧放热过程的深入分析是对发动机性能研究和改善的有效手段。针对日益严格的环保法规，各大汽车厂商都积极推出各种新技术降低汽车尾气排放，除电动汽车、太阳能汽车等采用非常规燃料外，电子燃油喷射、缸内直喷、代用燃料等新兴技术的应用都离不开对发动机缸内燃烧过程的研究，深入研究缸内燃烧过程，提高燃烧效率也会促进上述技术的快速发展。上述工作的进行离不开发动机示功图测量与分析技术，同时测量４个缸气缸压力及其他相关参数，对发动机工作过程实时监测，分析各缸燃烧情况，研究缸问燃烧差异，改进进、排气系统，燃烧系统，提高燃烧效率非常有必要。
国外已有专用于研究缸内工作过程的燃烧分析仪，如奥地利ＡｖＬ公司的ＡＶＬ６７０和同本小野测器的ＣＢ５６６燃烧分析仪等，因价格昂贵，使用操作不便，维修困难。１，故未大量推广使用。目前国内不少科研院所从事国产燃烧分析仪的研制，并已取得了初步成果，开发具有自主知识产权的燃烧分析仪是一件很有意义的工作。
１．２动态压力测量技术的发展
内燃机的燃烧过程是间歇的，不连续的，而且燃烧时间很短，又在一狭小的
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空间内进行，因此，它比其他燃烧设备的燃烧过程更为复杂，测试也更困难，这就使对这种燃烧过程的研究增加了难度。由于电子计算机的普遍应用和各种现代化的测试技术以及高效率的数据采集和处理方法的出现，内燃机燃烧研究获得了发展和深化，一批全新的测试概念和设备应运而生，并在应用中不断得到完善和发展。燃烧研究的基础在于测录正确的示功图，内燃机动态压力测录按测量方法可分为两类。３：
１．２．１机械方法测录动态压力
机械式示功器由压力测量机构和活塞位移测量机构两个弹性系统组成。这种结构形式其运动件质量难以做的很小，弹簧刚度又不能太大，限制了系统固有振动频率的提高。因此，机械示功器虽然结构简单、使用方便，但只适用于较低转速的发动机，否则将产生很大的误差。另外，这种示功器与发动机连接通道过长，示功器活塞的摩擦、温度变化对弹簧刚度标定值的影响、传动装置的安装不当和摩擦力等，均使示功图出现误差。因此，这种机械测录方法在内燃机上的使用同趋减少。
１．２．２电测方法测录动态压力
随着现代科学技术的迅速发展，利用电子技术来制作各种测量仪器已十分普遍。在内燃机实验研究中，把气缸压力、曲轴转角（或活塞位移）、上止点信号、油管压力、针阀升程等非电量，通过适当的传感器按比例地转换成相应的电量，经放大器放大后输入到显示记录装置进行观察或拍摄，这就是用电测方法测录动态压力的基本方式。
在非电量电测的传感器和记录、显示装置中，运动部件的质量和位移很小，自振频率很高，因而能满足高速发动机瞬变量测量的要求，它可以显示或记录某一瞬间整个瞬变量的波形。可以对循环的波动（不稳定工况）进行测量，并能在同一张图形上同时记录下多个相关量的变化过程，以便对各参数的关系进行研究。在内燃机测量中，用非电量电测方法测录动态压力的装置（亦通称电子示功装爱）与一般的电测系统一样，也是由三大部分组成：传感器、测量电路、记录显示装置。动态压力测量中常用的传感器有压电传感器、电阻式传感器、电容式压力传感器，随着动态测量技术的日益成熟，高精度的传感器与瞬态参数测量技术也有较大发展。日本丰田公司研制的一种燃烧压力传感器（ＣＰｓ），可根据实时测量的压力信号计算出每循环燃烧产生的扭矩。国内一些单位如江西传感器厂，上海内燃机研究所，扬州无线电二厂，北京测振仪器厂等生产的石英压力传感器的性能
鲔ｌ章绪论
己与国外同类产品相接近。
８０年代以来，动态压力信号已逐步广泛应用计算机进行采集和处理。随着对放热规律的深入研究，传统的示功装置（机械式示功器，气电式示功器和电子示功器）已不能适应科学研究的要求，而计算机应用技术的普及和高速数据采集技术的发展使一种新的测试技术——计算机数据采集技术出现在内燃机测试和性能研究领域。
１．３国内外研究现状与分析
电子计算机技术在内燃机燃烧分析和测试领域中得到了广泛应用，自动化和智能化程度不断提高。如高速数据采集和信号处理系统的研制开发不断有新的突破，使内燃机多项参数的实时测量和快速分析成为可能。由单片机或微型机支持的集高速数据采集、处理、分析和自动控制为一体的各种测试设备不断更新”“。
相关技术领域的不断进步，为内燃机测试技术的发展带来勃勃生机。大量采用新技术和引入新理论，内燃机测试技术应用的范围不断拓宽。如各种光学技术在内燃机研究的应用方面不断取得新的进展，使燃烧过程的研究更加直观和深入：模糊理论的引入，推动了智能化、自动化的进一步发展等等。
从数据采集系统的发展历程来看，初期的采集系统不具备同步采样功能，主要用于稳定工况下的数据采集和燃烧分析。而新一代产品则具有了同步采样功能，增大了存储器容量并且能够保存数据，因此，除了对燃烧过程进行在线分析之外，还可以进行离线分析；新一代产品采样频率高，曲轴转角分辨率可达Ｏ．１。ｃＡ，甚至达Ｏ．０５０ｃＡ。表１．１是ＡｖＬ公司几种产品性能参数，其所列的采集系统都采用各通道同时采样保持、分时转换的技术，实现了各通道同步采样。
表１．１ＡｖＬ公司几种数据采集系统性能汇总
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６２０６４７６６０６７０采集通道数４／８８４４／可组合
总采样频率ｌＭＨｚ５４０ｋＨｚｌＭＨｚｌＭＨｚ转角分辨率（ｏｃＡ）０．１Ｏ．１０．５／Ｏ．１０．０５存储器２ＭＢ１６ｋＢ２ＭＢ１ＭＢ／４ＭＢ
国内许多科研机构也自行研制开发了以通用微机为主机的燃烧分析系统。无锡油泵油嘴研究所王吉华研制了内燃机数据采集和分析系统“１，系统由工控计算机、数据采集器、高分辨率彩色显色器、键盘、电子盘、软盘驱动器、光电编码
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器及打印机等组成。该系统可测量气缸压力、泵端压力、针阀升程、喷油规律、驱动扭矩、上止点及转速等信号“３。西安交通大学、武汉船舶技术学院也开展了内燃机燃烧分析仪的研制工作。５。…。
随着学科相互交叉、相互渗透，其他学科一些思想与方法也应用于内燃机研究。第二炮兵工程学院的张振仁等运用小波分析方法分析研究了柴油机缸盖振动信号的时频特性，较为详细的讨论了柴油机缸盖系统的激励源及其振动响应。用小波包分析方法对振动信号及气缸压力信号进行了有效的信噪分离，并依此利用时间序列分析方法对缸盖振动信号和气缸压力信号分别建立时序模型，求取缸盖振动系统的传递函数，再利用Ｐｏｗｅｌｌ算法对传递函数的参数进行优化处理，然后利用缸盖表面的振动信号识别气缸压力。该校的夏勇等考虑到气缸内高压、高温气体对传感器破害作用大，以及柴油机气缸缸盖系统的非线性特性，提出基于神经网络进行气缸压力间接测量新方法，取得了精度较高的测量效果。
１．４本文主要研究内容
无论是化油器式多缸发动机还是现代的电子控制燃油多点喷射（包括缸内喷射，进气管喷射）发动机，其进气系统的设计都难以保证各缸的进气条件完全相同。各缸进气条件的差异势必导致各缸进气量的差异，进而引起缸间燃烧差异，缸间燃烧差异的危害性是不言而喻的。电子控制燃油喷射发动机就被认为是目前最为理想的发动机，但这种发动机的燃油喷射量的计算大多是根据进气总管的空气流量或真空度等进行的，因而各缸的空燃比也是有差异的，也存在缸间燃烧差异问题，只是其程度较化油器式发动机轻微的多而已”’。传统燃烧分析往往仅通过研究ｌ缸的燃烧状况来评价发动机的缸内工作过程，其不足是显而易见的，如果能够对４个缸的动态压力等信号同时采集，在此基础上进行燃烧分析，将会极大的提高燃烧分析的效果。作者根据实验室现有设备，开发了一套集发动机气缸压力采集与燃烧分析为一体的系统，以满足实验室在发动机电子控制和排放净化方向的实验研究。
所做的主要工作如下：
１、开发高速数据采集系统，确定硬件组成方案，同时采集各缸气缸压力等数据。２、用Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋６．０开发一套发动机缸压数据采集和燃烧分析软件，确定计算方法及经验公式。
３、研究采样通道一致性标定方法。
４、利用本系统采集发动机起动工况气缸压力数据并进行初步燃烧分析。
５、利用本系统采集发动机稀薄燃烧工况气缸压力数据并进行初步燃烧分析。
第２章基于气缸压力数据的燃烧分析理论
第２章基于气缸压力数据的燃烧分析理论
２．１气缸压力数据的应用
从示功图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段（压缩、燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化，通过数据处理，运用热力学知识，将它们与所积累的实验数据进行分析比较，可以对整个工作过程或工作过程的不同阶段的进展的完善程度做出正确的判断。根据示功图，可以确定不同曲轴转角时作用于发动机各零部件上的力，以便于进行动力计算和强度计算。因此，示功图是研究内燃机工作过程的重要实验数据。示功图的获取离不开气缸压力数据的采集。从示功图可以得到下列重要信息“１：
１）指示功彤和平均指示压力岛，
指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到有用功。指示功的大小可由ｐ—ｒ示功图中闭合曲线所占有的面积求得。指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量，它除了和热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。为了能更清楚的对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比较，引出了平均指示压力肌的概念。所谓平均指示压力指单位气缸容积眦一个循环所做的指示功。
平均指示压力是从实际循环角度评价发动机气缸工作容积利用率高低的一个参数，胁，越高，同样大小的气缸容积可以发出更大的指示功，气缸工作容积的利用程度越佳。平均指示压力是衡量发动机实际循环动力性能的一个很重要的指标。２）最高燃烧压力‰。及其对应曲轴转角口ｐ舶，
最高燃烧压力是计算和评判发动机零部件的主要依据，８‰，是评判燃烧放热的及时性和离位（离上止点）程度的科学依据。
可燃混合气在定容燃烧弹中的燃烧与汽油机的燃烧比较接近”３。当点火能量大，点火及时，有组织良好的缸内空气运动，油气混合浓度适当，则燃烧速度快，最高燃烧压力较大，相应的燃烧温度较高。
为了保证汽油机工作柔和、动力性能良好，一般应使最高燃烧压力对应的曲轴转角８风，上止点后（１２—１５）。ｃＡ。这时发动机功率最大，燃油消耗率最低。当混合气过浓或过稀、点火提前角过大、滞燃期较长和紊流较弱时，都会使急燃期拖长，导致８‰，过大。
３）压力升高率ｄ∥ｄ西
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发动机的振动和噪声水平、火焰传播速率与压力升高率密切相关，最高压力升高率瓴／矗妒是衡量发动机工作粗暴程度的主要标志之一，最高压力升高率所在曲轴转角是衡量燃烧放热及时性的另一重要依据。
４）。个循环中出现的最高压力线（每一曲轴转角中的最大值组成）、平均压力线和最低压力线，从中可获得三条压力线的最大值，据此可得最大压差率，其大小标志着发动机燃烧过程的稳定性和燃烧压力稳定性。
５）已燃质量分数∞．
６）燃烧放热率ｄ们≯
由实测的缸内压力数据（示功图），根据能量守恒方程和经验传热公式，推算燃油燃烧的放热过程，用以分析内燃机的燃烧。
这种方法比较简单、直观，对诊断燃烧有一定的作用，迄今在性能研究中仍受到重视。真实的放热规律对燃烧过程不仅能做出定性的说明，而且能提供定量的估计，是诊断燃烧的一种有效手段。同时，根据燃烧放热率也可分析一些设计参数对燃烧过程的影响，如供油规律、喷油提前角、滞燃期、燃烧持续期、燃烧放热速度等。综合考虑放热率、最高爆发压力和压力升高率，提出理想的放热率曲线，使实际放热过程与其逼近，用以改进和组织燃烧“１。
７）气缸压力标准偏差曲（臼）
㈣＝Ｊ击和一专鼽，２
（２—１）式中＂——采集循环数
见。——第ｉ个循环曲轴转角目对应压力
若干个循环中某一曲轴转角对应的气缸压力标准偏差愈大，意味着某一转角时压力的波动愈大。所以，气缸缸内压力标准偏差也可以作为发动机稳定性的一种标志。
８）最高压力变动系数Ｃ，（ｐ。。）
（１。（ｐ。“）＝
最高压力标准偏差
最高压力循环平均值
圳…出堑量叠：■删
去妻‰…
第２章基于气缸压力数据的燃烧分析理论
式中ｎ——采集循环数
ｐ一。——第ｉ个循环最高压力
９）发动机倒拖试验可以获得倒拖示功图，倒拖示功图可以确定机械损失、最高压缩压力、动态上止点”’…。
２．２发动机几何参数和曲轴转角计算应用
由定义，平均指示压力
Ｉｐ（ｖ）咖
ｐｍｒ２‘可一
（２—３）式中ｐ＾∥——气缸容积对应的瞬时气缸压力，Ｐａ：
Ｋ——发动机气缸工作容积，ｍ３
出发动机曲柄连杆机构运动规律，可得活塞位移公式：
爿＝，［（１＋１／＾）一ｃｏｓ疗一（／一＾奄ｉｎ。口）’脂／／１］
（２—４）式中口——曲轴转角，ｏｃＡ
Ｊ——活塞位移，ｍ
，——曲轴半径，ｍ
，ｌ——曲柄连杆比
考虑到一般内燃机用曲柄连杆机构的曲柄连杆比＾＜１／３，进一步简化得：
Ｆ，［１一ｃｏｓ目＋（＾／４）（１＿ｃｏｓ？目）］
（２—５）简化后最大误差Ｏ．２％。
将Ｋ转换为曲轴转角口的函数，易得：
虹＝２５，
ｄ毕嗣斤尉，［（卜一ｃｏｓ口＋（／Ｉ／４）（１－ｃｏｓ２∞）＝舒（ｓｉｎ口ｄ口≠＾／２ｓｉｎ２目ｄ目）
（２～６）将圪和ｄ矿代入式（２—３），并在一毋／２与毋／２区间积分…：
‰２‘去丘ｐｃ口，曲ｃｓｉｎ倒口＋害ｓ；ｎｚ鲋曰，＝吉ｃ乓ｐｃ口，ｃｓｉ删口＋害ｓ；ｎｚ甜刚
（２～７）式中，除前已述及的变量外
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ｓ——气缸横截面积，ｍ２
西——示功图周期，四冲程机，西＝４Ⅱ；
二冲程机，妒＝２Ⅱ。
２．３已燃质量分数的计算
求取已燃质量分数（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｂｕｒｎｅｄ）∞。方法有多种。Ｒａｓｓｗｅｉｌｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ在１９３８年发表的ＭｏｔｉｏｎＰｉｃｔｕｒｅｓｏｆＥｎｇｉｎｅＦｌａｍｅｓＣｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＰｒｅｓｓｕｒｅＣａｒｄｓ论文中提出的计算已燃质量分数曲线等方法，至今仍适用于火花点火发动机的应用。尽管该模型已经历了６０多年，其后也有研究者提出几种新的方法，文献［１０］提出利用准维卷吸模型，引入紊流参数模拟计算，文献［１１］对比了Ｒａｓｓｗｅｉｌｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ法和零维双区模型法，提出了各自的适用场合。本实验系统采用Ｒａｓｓｗｅｉｌｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ法计算已燃质量分数，利用如图２一ｌ的火焰照片，
国国
ｂ）火焰传播
Ｆｌ锄ｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ
ｃ）燃烧结束
Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆｉｎｉｓｈｅｄ
图２—１火焰传播图
Ｆｉｇ２ｌＦｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｆｉｇｕｒｅ
可将缸内气体分为两部分，对已燃和未燃气体质量分别加以考虑。
（１）从图２一ｌ（ａ）出发，从图上量出未燃区的容积为＿’，已燃区的容积为Ｋ”，总气缸容积为Ｋ＝＿’＋Ｋ４，相应该曲轴转角的气缸压力只由示功图获得。
（２）从图２—１（ｂ）的未燃区ｕ出发进行计算，Ｕ区包含一定质量的未燃气，它相应于图２一ｌ（ａ）上所占容积为以（下标Ｊ表示点火时的状态），相应曲轴转角的气缸压力只，，因此有
咯Ｋ㈤
（２—８）
－８－
上式两边除以点火时的气缸总容积＿。
毒＝苦∽
■一，Ｉｐ。Ｊ
剐Ｅ卜学小≤㈨
一，Ｋ，Ｉｐ。Ｊ
～般取＂。“１．３６，上式左边代表Ｂ区所占容积的比例。
（３）
设在点火时气缸内充量密度是均匀的，可得图２一Ｉ（ｂ）的已燃质量分数∞。为
”，一号时
（２—９）同样也可由图２—１（ｂ）上的已燃区出发进行计算，即
纠∽
（２一１０）式（２—１０）中下标厂表示燃烧刚结束时图２—１（ｃ）的状态，嘭表示图２ｌ（ｂ）上Ｂ区相应在图２一ｌ（ｃ）上已燃区的容积，而”：＝１．３０—１．３８，同样
苦＝毒（等］＿
％％【乃Ｊ
（２一１１）％为燃烧结束图２—１（ｃ）时的气缸总容积，只，是相应曲轴转角的气缸压力。
因此图２一ｌ（ｂ）的已燃质量分数∞。为
∥ｆｐ，１瓦
％２孝【刮
（２—１２）般不使用”ｚ计算已燃质量分数，主要因为燃烧终点气缸内的温度、充量密
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度分布不均匀，靠近火花塞区最早燃烧的那部分气体的温度可比最后燃烧的温度高４０（）Ｋ左右，此外，由于传热的原因，多变指数％的变化比”．大。
本方法的近似精度取决于多变指数ｎ值的选取，因为在计算中被忽略的传热、漏气、以及隙缝气流（ｃｒｅｖｉｃｅｓｆｌｏｗ）均包括在ｎ值之中，此外”值本身也是一个变值，但由于火花点火发动机燃烧的循环变动相当厉害，如果以求取平均已燃质量百分比曲线作为目标，采用Ｒａｓｓｗｅ“ｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ方法还是合适的。
在Ｒａｓｓｗｅ“ｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ提出的已燃质量分数模型的基础上，结合示功图直接计算已燃质量分数。其方法如下：
利用高速数据采集系统，按曲轴转角间隔４庐采集气缸压力（４西一般取１。ＣＡ），由此可得４毋内气缸压力升高位４ｐ。假定４ｐ的升高是由气缸容积改变而引起的压力升高４肌和燃烧引起的压力升高４肌组成（如图２—２）。即：
图２—２求已燃质量分数ｕ。的Ｒａｓｓｗｅ儿ｅｒ和ｗｉｔｈｒｏｗ法的说明
Ｆｉｇ：！一２ＴｈｅｓｈｏｗｏｆＲａｓｓｗｅｉｌｅｒａｎｄＷｉｔｈｒｏｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ
ｂｕｒｎｅｄ
△酽△ｐ寸△ｐ？
在间隔４妒的开始和结束状态，不计及燃烧时，可以写为
则
只Ｖ，”＝Ｂ”Ｊ”
式中只，ｎ——表示第ｆ、，度曲轴转角对应气缸压力
Ｖ，，Ｖ，——表示第ｆ、＿，度曲轴转角对应气缸容积
（２一１３）
（２—１４）
△＝ｐ，＝ｐ，一ｐ。＝ｐ，［（号］”～－］
（２—１５）
假定在ｌ。ｃＡ内由燃烧引起的压力升高卸。与此期间燃烧的燃料成正比，则有”１
描＝篓＝躺
（２一】６）式中Ⅳ——在整个燃烧期间曲轴转角的度数
纰—第ｊ度曲轴转角对应的已燃质量分数
２．４燃烧循环变动的分析
燃烧循环变动是点燃式发动机燃烧过程的一大特征。它的定义是，在发动机
以某一工况稳定运行时，这一循环和下一循环燃烧过程的进行情况不断变化，具
体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机功率输出均不相同。
为了改善点燃式发动机的性能，必须十分重视燃烧的循环变动。这是因为：
１）发动机的最佳点火提前角、空燃比是根据平均循环的要求确定的，对于有循环
变动的绝大多数循环将不一定是最佳角，发动机的压缩比和燃料辛烷值是根据
最倾向于敲缸的要求确定的等等，因此只有减少燃烧循环变动，才有可能获得
最佳的性能。
２）导致较高的排气污染。
３）燃烧循环变动导致平均指示压力以及输出转矩的变动，使车辆的驱动性能恶化。
表征燃烧循环变动的参数大体可以分为三类：
１）与气缸压力有关参数，如最高气缸压力‰，、最高气缸压力对应曲轴转角ｆ毋，。）、压力升高率（ｄ∥ｄ毋）…相应于最大压力升高率的曲轴转角（西。，）、发动机输出功率的变化可用平均指示压力ｍ的变化表示。
２）与燃烧速率有关的参数，如最大燃烧速率、火焰发展角４驴。、快速燃烧角４矽。。
３）与火焰前锋面位置相应的参数，如火焰半径、火焰前锋面积、已燃和未燃的
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容积随时间变化的曲线、火焰到达某一指定位置所需要的时间。
由于压力参数比较容易测量，因此常用它来表征燃烧的循环变动。从压力参数出发，可以定义出度量燃烧循环变动的一个重要参数，即平均指示压力变动系数国Ｋ。（ＣｏｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＶａｒｉａｔｉｏｎ）
白Ｋ。产印。，／ｐ，，×１００
（２一１７）式中印。，——平均指示压力的标准偏差
ｐ。，——平均指示压力平均值
国Ｋ。是燃烧稳定性和评价车辆驱动性能的主要参数，一般认为此值不应超过ｌＯ％为宜“”１。
导致点燃式发动机燃烧循环变动的原因很多，主要有以下两个因素：
Ｉ）燃烧过程中气缸内气体运动状况的循环变动。
２）每循环气缸内的混合气成分（特别是在点火瞬间火花塞附近），由于空气、燃料、ＥＧＲ和残余废气之间混合情况的变动而造成的燃烧的变动。
２．５本章小结
本章介绍了利用采集到的气缸压力数据，对发动机进行燃烧分析的理论和方法。利用气缸压力数据计算指示功和平均指示压力、最高燃烧压力及其对应曲轴转角、压力升高率、气缸压力标准偏差和最高压力变动系数，求取已燃质量分数、燃烧放热率的理论依据，分析燃烧循环变动起因和抑制方法。
本章是论文后续章节系统软件开发燃烧分析模块的算法和实验分析的理论依据
第３章数据采集系统开发
第３章数据采集系统开发
３．１数据采集系统硬件组成
３．１．１硬件组成概述
多缸发动机气缸压力采集与燃烧分析系统由两部分组成：数据采集系统（硬件部分）、发动机缸压数据采集和燃烧分析软件（软件部分）。数据采集系统主要包括压力传感器、角标仪（曲轴转角信号发生器）、电荷放大器、高速Ａ／Ｄ板、示波器、主机、显示器等（如图３—１所示）。
压力传
图３—１数据采集系统组成
Ｆｉｇｕｒｅ３—１Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
３．１．２压力传感器
动态压力测量中常用的传感器有压电式传感
器、电阻式传感器、电容式传感器。其中压电式传
感器是根据晶体的压电效应而制成。可利用的压电
晶体很多，由于石英晶体具有许多独特的优点，在
发动机的电测中应用较广。
压力的测量一般按测量值范围可分为高压测量和低压测量。发动机气缸压力测量属于高压测
－１３．
图３—２Ｊ《力传感器
Ｆｉｇ３２Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｏ－＝芝兰ｓ赭鼍一；妥警留学一６葛盎≯＿豪％蒜≯ｋ
轴节连接，数据采集系统置两个通道接收Ａ、ｚ信号。角标仪及其安装定位如图３—４所示。
图３—４角标仪安装定位图
Ｆｌｇ３—４Ｆｉｇｕｒｅｏｆｃｒａｎｋｓｈａｆｔａｎ９１ｅｅｎｃｏｄｅｒｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ
根据发动机实际尺寸在飞轮一侧定做三根绿色角铁支架固定角标仪，两根纵向角铁里端与发动机机壳固定，外端与另一根横向角铁连接，角标仪底座就固定在横向角铁上，角标仪通过一根弹簧轴与曲轴凸出正六边形柱体相连接。确保与曲轴同步运转，同时可以在一定的轴向力作用下正常运转。
３．１．４电荷放大器
电荷放大器是气缸压力测量不可缺少的二次仪表。我们选择７０２所的７０２１六通道电荷放大器，该电荷放大器输入级采用进口场效应管，其它各级采用集成电路，可靠性好，维修方便。其主要特点是：
１．消除输入电缆等效电容对信号的衰减，因而在测量系统中可使用一定长度的电缆，而被测信号无明显衰减。
２．带有指示输入电荷灵敏度的拨盘按钮开关。
３．带有小型示波器，测量时能监视各通道的输出。
主要技术指标如下：
最大输入电荷量：１０５Ｐｃ
增益：调试开关在ｌ：Ｏ：Ｏ时分别为ＯｄＢ２０ｄＢ４０ｄＢ
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最大输出电流：３５ｆｆｌＡ
仪器精度：满量程时小于１．５％
谐波失真：＜１％
低频下限：Ｏ．０１Ｈｚ
噪声：仪器最大输出时＜３ｍｖ
低通滤波器：３０Ｈｚ，１００Ｈｚ，ｌｋＨｚ，ｌＯｋＨｚ衰减３ｄＢ±ｌｄＢ
３．１．５高速Ａ／Ｄ板
高速Ａ／Ｄ板选用北京中软计算机研究所的ＡＴＤ—１２１６ＭＯｌ高速数据采集卡。非常适合实验使用，它具有如下特点：
?高分辨率：１２ｂｉｔ；
?高采样率：１ＭＨｚ采样频率（采用美国ＡＤ公司芯片ＡＤｌ６７１）：
?无相差多通道（最多１６个）同时采集，可通过编程选择通道数；?多种触发模式：包括内触发（软件触发）、外脉冲触发、信号阂值
触发、定数采集触发等；
?Ｐｃ机Ｉ／Ｏ接口适合ｗｉｎｄｏｗｓ编程；
ＡＴＤ一１２１６Ｍ０１的硬件系统结构框图如下：
路模拟信１６路采样保持器１６：ｌ模拟开关
器
翮。生电路ｌ————模拟部芬———————————————一缓存器模拟部分一
Ｄ，ＡＤ｜ｋ
数
据缓存
ＦＩＦ０堡盔韭佥１６ｂｉｔ
微机接
口
电
路
接口部分
图３—５ＡＴＤ—１２１６Ｍ叭硬件系统结构框图
Ｆｉｇ３５ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｉｇｕｒｅｏｆｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｆＡＴＤ—１２１６Ｍ０１
该Ａ／Ｄ板多达１６路模拟信号经过１６路采样保持器，由１６：１模拟开关器转
卜｜｜罂㈣栅＞
题目：气缸压力检测 一、实验目的 1.了解气缸压力表的结构特点及使用方法。 2.掌握实验方法和步骤；初步掌握实验的操作技能。. 3.根据测试结果，对发动机泄露原因、部位及严重程度等作出一定的分析和合理的判断. 二、实验设备 4.发动机蓄电池气缸压力表 三、注意事项 5.蓄电池的充电状态及起动机的技术状况良好。 6.发动机的冷却温度应在规定的范围内。 7.发动机的润滑条件良好。 8.测量每缸压力时，压缩行程应不少于4次 9.测试时，应注意远离发动机的外部运转零件以及灼热的部位，以免造成人身损伤。 10.在拆装发动机火花塞时，应注意防止异物进入发动机内部，造成发动机的损坏。 四、实验步骤 11.发动机应运转至正常的工作温度，水冷发动机冷却液温度为75~95℃，风冷发动机机油温为80~90℃ 12.拆除全部火花塞（汽油机）、喷油器（柴油机）或预热棒（柴油机），以减少曲轴转动阻力。
13.拔下分电器中央电极高压线，使其可靠打铁，以免发生电击着火。 14.把节气门和阻力门置于全开位置，以减少空气阻力。 15.把气缸压力表的锥形橡胶接头压紧在被测的火花塞或喷油器安装孔上。 16.用起动机带动曲轴旋转3~5s，其汽油机转速应≥130~150r/min，柴油机转速应≥500r/min，待指针稳定后读取读书，然后按下单向阀使指针回零。 17.按上述方法一次检测各个气缸，每个气缸的测量次数应不少于两次，测量结果应取平均值。 18.对个别指示值偏低的气缸，可向气缸内注入机油10~15mL，用起动机驱动发动机运转3~5s后，重新测试该缸的气缸压力，进一步判断气缸密封状况。 五、气缸压力检测结果诊断与分析 19.当气缸压缩机压力的检测值超过或低于标准值，均说明发动机技术状况不良，存在故障。 20.当气缸压缩机压力的检测值低于标准值时，可向火花塞或喷油器孔注入适量（20~30mL 21.)润滑油后，再次检测气功压缩压力，并比较两次检测结果。若第二次检测结果比第一次高，并接近标准值，则表明气缸密封性不良时由气缸、活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂及缸壁拉伤等原因引起的：若第二次检测结果与第一次近似，则表明气缸密封性不良的原因为进、排气门或气缸衬垫不封密；若两次检测结果均表
气缸的耗气量可以分成最大耗气量和平均耗气量。 最大耗气量是气缸以最大速度运动时所需要的空气浏览，可以表示成： qr=0.0462D^2*um(P+0.102) 例如缸径D为10cm，最大速度为300mm/s，使用压力为0.6Mpa，则 气缸的最大耗气量qr=0.046*10^2*300*(0.6+0.102)=968.76(L/min)，因此选用cv值为1.0或有效截面积为18mm左右的电磁阀即可满足流量要求。 若气缸的使用压力为0.5Mpa，最大速度为200mm/s，则气缸的最大耗气量为qr=553.84。 如果缸径D为50cm，最大速度为300mm/s，使用压力为0.6Mpa，则气缸的最大耗气量为qr=242.19，因此选用cv值选用0.3左右的即可。 平均耗气量是气缸在气动系统的一个工作循环周期内所消耗的空气流量。可以表示成： qca=0.00157（D^2*L+d^2*ld）N(p+0.102) 上式中， qca：气缸的平均耗气量，L/min(ANR)； N：气缸的工作频率，即每分钟内气缸的往复周数，一个往复为一周，周/min； L：气缸的行程，cm； d：换向阀与气缸之间的配管的内径；cm ld：配管的长度，cm。 例如，缸径D为100mm（10cm）、行程L为100mm（10cm）的气缸，动作频率N为60周/min，d=10mm（1cm），ld=60mm（6cm）， qca=0.00157（D^2*L+d^2*ld） N(p+0.102)=0.00157*(10^2*10+1^2*6))*60*(0.6+0.102)=66.5251704L/min(ANR). 平均耗气量用于选用空压机、计算运转成本。最大耗气量用于选定空气处理原件、控制阀及配管尺寸等。最大耗气量与平均耗气量之差用于选定气罐的容积。
神威气动https://www.doczj.com/doc/89579645.html, 文档标题：数显气缸压力表 数显气缸压力表的介绍： 引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。 二、气缸种类： ①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。 ②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。 ③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。 ④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒） 运动的动能，借以做功。 ⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。 做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。 三、气缸结构： 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图所示： 2：端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 3：活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、
普通发动机漏气的测量 发动机漏气故障分析及其检测方法 气缸的密封性好坏直接影响到压缩终了时燃烧室内的压力，保证发动机可靠工作的重要条件之一。 密封性越好的发动机，汽缸内的气体压 力就越高,发动机工作行程产生的瞬时有效 气体压力就越大，混合气燃烧越迅速，冷却 水及废气的热损失就越少，其动力性和经济 性就会越好。 而进气歧管垫、汽缸衬垫以及气门、汽 缸等任何部位漏气，均会导致汽缸压力降 低，功率不足，机油、燃油消耗量上升，甚 至造成起动困难。 所以，掌握发动机易出现漏气的主要部位及其诊断方法，对我们排除故障具有十分重要的意义。 气缸的密封性包括气门密封性、活塞环的密封性、气缸盖与气缸体之间密封性。 一、导致发动机漏气的主要部位 气门漏气、气缸盖与气缸体之间漏气、活塞环漏气、缸体漏气 二、发动机漏气的表现特征
发动机漏气的共同特征是发动机的动力性和经济性都会有所下降，但是发动机漏气的具体部位不一样，其具体的特征现象也有很大的差别。 1、气门漏气 现象：发动机运转不平稳；排气消声器有连续的“突突”声；进气岐管回火 2、气缸盖与气缸体之间漏气 现象：发动机运转无力，油耗增加；有时冷却水温过高。 3、活塞环漏气 现象：发动机起动困难；动力性下降；曲轴箱压力升高；排气冒蓝烟；燃烧室、火花发塞、活塞等零件表面积碳严重。 4、缸体漏气 现象：发动机起动困难；冷却水温度过高；发动机运转时油耗增加。 三、引起发动机漏气的原因 1、气门漏气 原因： (1).气门烧蚀导致气门和气门座的 密封性下降；气门间隙调整过小，导致 气门关闭不严； (2).气门及气门座锥面积碳；气门装 入气门座时有杂物卡滞造成密封不良； (3).气门工作面的点蚀、刻痕、斑痕、烧伤、凹陷；维修时气门密封环研磨不好； (4).气门与气门杆跳动量超标； (5).气门导管孔与座孔同轴度超标等。 图为：拆解发动机气缸盖,发现始终漏气的排气门的气门座下沉
发动机气缸压力的检测方法 -------------------------------------------------------------------------------- 检测气缸压力时，将气缸压力表安装到发动机上，然后接通起动开关，搭起动机、供发动机运转(但不工作)，等压力表指针达到最大稳定值后，读取压缩压力值。按下逆止阀按钮，进行排气降压。每缸测2次，取其平均值为宜。 气缸压力过低的诊断 可由火花塞孔注入少许机油（20—30ml），再测气缸压力。 若气缸压缩压力与注机油前相同，则为气门漏气； 若测得数值与注油前有所增加，则为缸壁、活塞、活塞环等机件磨损严重。 气缸压缩压力的的测量方法EQ6100发动机为例 ①应使发动机达到正常工作温度后熄火 ②拆除汽油机各缸火花塞 ③将节气门和阻风门置于全开位置 ④将手持式气缸压力表锥形橡皮头紧压在火花塞孔上。注意，柴油机千万不要用手持式气缸压力表，将其旋入喷油器的螺纹孔内。 ⑤用起动机带动发动机运转3——5S，转速在正常范围(150r ／min左右)；记录下气缸压力表的读数，重复2——3次，
取其平均值。若不用起动机带动发动机，也可用手摇柄摇转发动机1—2圈。 ⑥若测得的各缸压力都很低，则应往气缸内流入20——30ml 发动机润滑油。然后摇转发动机数转，再依上法测量各缸压力。 气缸密封性的检测- 发动机的检测与诊断-------------------------------------------------------------------------------- 气缸密封性与气缸体、气缸盖、气缸垫、活塞、活塞环和进排气门等零件的技术状况有关。在发动机使用过程中，由于这些零件磨损、烧蚀、结焦或积碳，导致气缸密封性下降，使发动机功率下降，燃油消耗率增加，使用寿命大大缩短。气缸密封性是表征发动机技术状况的重要参数。 在不解体的条件下，检测气缸密封性的常用方法有： 测量气缸压缩压力；测量曲轴箱窜气量；测量气缸漏气量或气缸漏气率；测量进气管负压等。在就车检测时，只要进行其中的一项或两项，就能确定气缸密封性的好坏。 水气缸压缩压力的检测 检测活塞到达压缩终了上止点时气缸压缩压力的大小可以
气缸的选型 根据气缸推力拉力的大小要求，选定气缸使用压力参数以及缸径尺寸 气缸推力计算公式：气缸推力F1=πD2P 气缸拉力计算公式F2=π（D2-d2）P 公式式中：D-气缸活塞直径（cm） d-气缸活塞杆直径（cm） P-气缸的工作压力（kgf/cm2） F1，F2-气缸的理论推拉力（kgf） 上述出力计算适用于气缸速度50~500mm/s的范围内 气缸以上下垂直形式安装使用，向上的推力约为理论计算推力的50% 气缸横向水平使用时，考虑惯性因素，实际出力与理论出力基本相等 为了避免用户选用时的有关计算，下附双作用气缸输出力换算表，用户可根据负载、工作压力、动作方向从表格中选择合适的缸径尺寸 双作用气缸输出力表单位Kgf 缸径mm 气缸的理论输出力（推力）单位：KG/公斤 使用空气压力MPa 10 16 20 25 32 40
50117137157 63125156187218250 80100151201251300352402 100157236314393471550628 125245368491615736859982 1604026038041005120614071608 18050876310181272152717812036 20062894212571571188521992514 250981147319632454294534363926 3201608241232164021482556296432 40025313796502662837539879610052 选定气缸的行程：确定工作的移动距离，考虑工况可选择满行程或预留行程。当行程超过推荐的最长行程时，要考虑活塞杆的刚度，可以选择支撑导向或选择特殊气缸。 选定气缸缓冲方式：根据需要选择缓冲形式，无缓冲气缸，固定缓冲气缸，可调缓冲气缸 选择润滑方式：有给油润滑气缸，无给油润滑气缸 选择气缸系列：根据以上条件，按需选择适当系列的气缸 选择气缸的安装形式：根据不同的用途和安装需要，选用适当的安装形式 气缸附件的选择：前（后）法兰，脚架，单（双）悬耳，中间铰轴式，铰轴支座式
4.1 纵向气缸的设计计算与校核 由设计任务可以知道，要驱动的负载大小位140N，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率β： 由《液压与气压传动技术》表11-1 ： 运动速度v=30mm/s，取β=0.7 ，所以实际液压缸的负载大小为：F=F0/ β=200N 4.1.1 气缸内径的确定 D=1.27 =1.27 =66.26mm F—气缸的输出拉力N； P —气缸的工作压力P a 按照GB/T2348-1993 标准进行圆整，取D=20 mm
气缸缸径尺寸系列 4.1.2 活塞杆直径的确定 由d=0.3D 估取活塞杆直径d=8mm 4.1.3 缸筒长度的确定 缸筒长度S=L+B+30 L 为活塞行程；B 为活塞厚度 活塞厚度B=（0.6 1.0）D= 0.7 20=14mm 由于气缸的行程L=50mm ,所以S=L+B+30=886 mm 导向套滑动面长度A: 一般导向套滑动面长度A，在D<80mm时，可取A=（0.6 1.0）D ；在D>80mm 时, 可取A=（0.6 1.0）d 。 所以A=25mm 最小导向长度H： 根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：代入数据即最小导向长度H + =80 mm 活塞杆的长度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm 4.1.4 气缸筒的壁厚的确定
由《液压气动技术手册》可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中 —缸筒壁厚（m）； D—缸筒内径（m）； P—缸筒承受的最大工作压力（MPa）； —缸筒材料的许用应力（MPa）； 实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7 倍；重型气缸约取计算值的20 倍，再圆整到标准管材尺码。 参考《液压与气压传动》缸筒壁厚强度计算及校核 , 我们的缸体的材料选择45 钢，=600 MPa，= =120 MPa n 为安全系数一般取n=5 ；缸筒材料的抗拉强度（Pa） P—缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力p≤16 MPa 时，P=1.5p；当工作压力p>16 MPa时，P=1.25p 由此可知工作压力0.6 MPa 小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa = =0.3mm
发动机汽缸压缩压力检测实验 一、实验内容 测量发动机汽缸压缩压力并计算各缸压力差值。 二、实验目的 1、熟悉气缸压力表的使用原理。 2、掌握用气缸压力表检测发动机气缸压力的方法、步骤。 3、了解相应的国家检测标准。 三、实验仪器设备 1、轿车l辆或发动机1台。 2、常用工具1套，发动机专用工具1套。 3、气缸压力表1个。 四、实验准备工作 1、检查蓄电池充电状态。 2、发动机应预热到正常工作温度，熄火，拔去火花塞端高压线接头，充分清洁火花塞及火花塞孔凹部周围；拆除点火线圈中央高压线。 五、实验步骤 1、将气缸压力表安装在被测气缸的火花塞孔内(柴油机安装在喷油嘴孔内)，将气缸压力表扶正压紧。 2、在起动机带动曲轴转动之前，将油门踩到底使节气门全开(带阻风门的还包括阻风门全开)，柴油机将排气制动打开。 3、用起动机带动曲轴转动3～5s (不少于4个压缩行程)。在转动
曲轴的同时观察气缸压力表，直到压力表的指针保持最大指示值为止，停止转动曲轴。此时指示值便是该气缸的最大压缩压力。按下单向阀使气缸压力表指针回零。 4、测量各缸，每缸不少于两次。 六、注意事项 1、蓄电池的充电状态及起动机的技术状况良好。 2、发动机的水温应在规定的范围内。 3、测量每个汽缸压力时，压缩行程应不少于4次。 七、结果整理与分析 1、每缸测量2-3次，计算平均值；并根据实验地点所处海拔高度，修正气缸压缩压力值。 2、对个别缸、相邻缸压缩压力读数偏低，个别缸偏高或读数时高时低，应根据使用因素作出切实的判断。 3、测量数据记录表格
4、思考题 1）、发动机为什么要预热到正常工作温度？ 2）、汽油机、柴油机检测方法一样吗？ 3）、为什么要测量多次？
气缸力计算公式 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
气缸推力计算公式 气缸理论出力的计算公式： F：气缸理论输出力(kgf) F′：效率为85％时的输出力(kgf)－－(F′＝F×85％） D：气缸缸径(mm) P：工作压力(kgf／cm2) 例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf／cm2时，其理论输出力为多少芽输出力是多少 将P、D连接，找出F、F′上的点，得： F＝2800kgf；F′＝2300kgf 在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表1－1中查出。 例：有一气缸其使用压力为5kgf／cm2，在气缸推出时其推力为 132kgf，(气缸效率为85％)问：该选择多大的气缸缸径 ●由气缸的推力132kgf和气缸的效率85％，可计算出气缸的理论推力为F＝F′／85％＝155(kgf) ●由使用压力5kgf／cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为63的气缸便可满足使用要求。 2.气缸理论基准速度为u=1920XS/A (mm/s).其中S为排气回路的合成有效面积,A为排气侧活塞的有效面积. 、耗气量：气缸往复一个行程的情况下，气缸以及缸与换向阀之间的配管内所消耗的空气量（标准大气压状态下） 2、最大耗气率：气缸活塞以最大速度运动时，单位时间内所消耗的空气量（标准大气压状态下）
气缸的最大耗气量： Q=活塞面积 x 活塞的速度 x 绝对压力通常用的公式是： Q=2v（p+） Q------标准状态下的气缸最大耗气量（L/min） D------气缸的缸径（cm） v------气缸的最大速度（mm/s） p------使用压力（MPa）气缸耗气量及气管流量计算方法
气缸压力检测实验报告 年级：08交通1班 姓名：曾沛 学号：200830550126 实验指导老师：黄燕娟
气缸压力检测 气缸压力的高低、正常与否影响着发动机的经济性与排放行，正常的气缸压力有利于增强汽车的动力性与燃油经济性。汽缸压缩终了时的压力与发动机压缩比、曲轴转速、发动机温度、进气阻力、机油黏度及汽缸密封性等因素有关。在其他因素基本不变时，检测汽缸压缩压力大小，可以判断汽缸的密封性。目前检测气缸压力的方法一般有三种：基于启动电流检测、基于启动电压降检测和气缸压力表检测。本次试验采用气缸压力表检测。 一、试验设备 汽油机用气缸压力表、柴油机用气缸压力表（如下图所示） 气缸压力表：气缸压力表是检测气缸压缩压力的一种专用压力表，它一般由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。压力表头的驱动元件是一根扁平的弯成圆圈状的管子，一端为固定端，另一端为活动端。活动端通过杠杆、齿轮机构与指针相连。当压力进入弯管时弯管伸直，于是通进杠杆、齿轮机构带动指针动作，在表盘上指示出压力的大水。气缸压力表的接头有两种：一种为锥形或阶梯形的橡胶接头，可以压紧在火花塞或喷油器孔上；另一种为螺纹管接头，可以拧紧在火花塞或喷油器孔内。接头通过导管与压力表头相连通。导管也有两种：一种为金属硬导管，适用于橡胶接头；另一种为软导管适用于螺纹管接头。气缸压力表还装有能通大气的单向阀。当单向阀处于关闭位置时，可保持压力畏指针位置以便于读数。当按下单向阀按扭使其处于开启位置时，可使压力表指针回零。
二、检测方法 测量汽缸压缩压力时，应将发动机运转至正常工作温度（水温80-90℃）后熄火进行。汽油机需要先清尘后拆除全部火花塞，并要保证蓄电池够电，将节气门和阻风门全开；柴油机需要拆除全部喷油器。然后把汽缸压力表的的锥形橡皮头压紧在火花塞（喷油器）孔上，用启动机转动曲轴3-5s（转速应符合原厂规定）。由一人把汽油压力表塞头严密堵塞在要检查的汽缸火花塞孔内；内另一人将阻风门、节气门完全打开、拧启动机开关，使气缸压缩3-5次，待压力表指针指针回零。再按上述方法将同一汽缸测量三次，以最大读数的一次为准，其压力应达到原厂规定的标准。安装方法如下图所示： 三、结果分析 试验所得数据如下表所示： 诊断标准:汽油机气缸压缩压力符合原厂规定的范围或不低于原厂规定的标准值10%；柴油机气缸压缩压力应符合原厂规定范围或不低于原厂规定的标准值的20%，为保证发动机运转平稳，各缸的压力差：汽油机不超过其平均值的10%；柴油机不超过其平均值的8%。
ps p 0s N 81cmHg 10 P= 300 (4) 10 N ps p 0s P= 370 （5） 70cmHg 76cmHg 10 (2) ps p 0s mg N 10 P= (1) p 0s ps mg 10cm 66cmHg mg ps p 0s （3） P= 规律方法一、气体压强的计算 1．气体压强的特点 （1）气体自重产生的压强一般很小，可以忽略．但大气压强P 0却是一个较大的数值（大气层重力产生），不能忽略． （2）密闭气体对外加压强的传递遵守帕斯卡定律，即外加压强由气体按照原来的大小向各个方向传递． 2．静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定 （1）液体封闭的气体的压强 平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强． 例1、如图，玻璃管中灌有水银，管壁摩擦不计，设p 0=76cmHg,求封闭气体的压强（单位：cm 解析：本题可用静力平衡解决．以图（2）为例求解 取水银柱为研究对象，进行受力分析，列平 衡方程得Ps=P 0S ＋mg ；所以p=P 0S 十ρghS ，所以P ＝P 0十ρgh （Pa ）或P ＝P 0＋h （cmHg ） 答案：P ＝P 0十ρgh （Pa ）或P ＝P 0＋h （cmHg ） 解(4)：对水银柱受力分析（如右图） 沿试管方向由平衡条件可得： pS=p 0S+mgSin30° P=S ghS S P 0030sin ρ+ =p 0+ρhgSin30°=76+10Sin30°(cmHg)=76+5(cmHg)=81(cmHg) 点评：此题虽为热学问题，但典型地体现了力学方法，即：选研究对象，进行受力分析，列方程． 拓展： 【例2】在竖直放置的U 形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为P 0，各部尺寸如图所示．求A 、B 气体的压强． 求p A ：取液柱h 1为研究对象，设管截面积为S ，大气压力和液柱重力向下，A 气体压力向上，液柱h 1静止，则P 0S ＋ρgh 1S=P A S 所以P A =P 0＋ρgh 1 求p B ：取液柱h 2为研究对象，由于h 2的下端以下液体的对称性，下端液体自重产生的任强可不考虑，A 气体压强由液体传递后对h 2的压力向上，B 气体压力、液柱h 2重力向下，液往平衡，则P B S ＋ρgh 2S=P A S 所以P B =P 0＋ρgh 1一ρgh 2 熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要从力的平衡方程式找起． 小结：受力分析：对液柱或固体进行受力分析,当物体平衡时:利用F 合=0,求p 气 注意:(1)正确选取研究对象 (2)正确受力分析,别漏画大气压力 ① 取等压面法：根据同种液体在同一水平液面压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强，仍以图7－3为例：求p B 从A 气体下端面作等压面，则有P B 十ρgh 2＝P A ＝P 0＋ρgh 1，所以P B =P 0 10 300 N mg PS P 0S h 1Δh h 2 B A
气缸压力计算 推力：Ft(N)=0.25TDDP 拉力：Fl(N)=0.25T(DD-dd)P D:活塞直径d活塞杆直径P:工作压力(MPa） 气缸的压力和受力面积怎么计算？ 举个例子：50x100的气缸怎么算出它的压力和受力面积（气缸内径的平方X3.14-活塞杆直径的平方X3.14）X 气压=气缸理论出力 注意单位。算压强再乘以受力面积我想你是问气缸的拉力跟推力了吧。压力就是气源的压力，受力面积是活塞的面积。受力面积看缸的缸径.50的就是...求圆面积公式自己算.电脑打不出来.压力?出力?推力=活塞面积*气源力*负荷率.压力应该是指气源压力吧?看空气压缩机. 算这个压力和受力面积还的看你出气量的大小 气缸工作原理(带图） 一、单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。 单作用气缸的特点是： 1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。
2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输力。 3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。 4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。 由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。 二、双作用气缸 工作原理图 双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。
影响气缸压力的因素 发动机动力的大小是由进入气缸可燃混合气的量来决定的。在发动机缸径、缸数一样，点火电路正常的情况下，进入气缸的可燃混合气量越多压缩比就越高，产生的动力就越大，反之亦然。影响气缸压力的因素主要有以下几点： 1 、活塞上行，气体进入压缩行程时，进、排气门均关闭、气门和气门口的工作面结合起来，气门和气门口的密封情况就直接影响着气缸的压力。如果工作面密封不严，在压缩行程时，一部分可燃气体就会通过气门口压回进气管道和排气管道，降低发动机动力。 2 、气缸床是发动机缸体与缸盖结合垫，起着密封缸体与缸盖的作用。缸垫是用钢皮（或铜皮）加石棉板压制而成的。由于发动机缸与缸之间隔距离很小，在气缸压力很大的情况下，缸垫很容易被刺破，造成两缸连通，致使发动机动力不足，有时还会发出突突声。 3 、由于活塞环随着活塞上下快速运行，活塞环和缸壁接触摩擦，造成磨损，引起活塞环端口间隙变大，气缸漏气，气体可串入油底，降低发动机动力。 4 、活塞、活塞环运行的长期摩擦引起气缸失圆锥度，气缸与活塞、活塞环间隙增大，气体在压缩行程中泄漏，降低发动机动力。 5 、气门脚与气门挺杆之间应留有一定的间隙，如间隙过小或没有间隙，气门挺杆会受热膨胀。气门气关闭时，若气门杆和挺杆顶着、气门关闭不严，压缩行程时会引起漏气，降低发动机动力。 如何求得正确数据 把发动机火花塞全部拆下，用压力表触头紧紧压在一缸火花塞座孔上，用马达或手工带动发动机转动，压力表得出的数据即是单缸气缸压力。一般情况下，为保证数据准确应做到： 1 、马达或人工转动发动机的转速要达到要求。 2 、每缸要重复测两次，如两次测得的数据一致，证明测得的数据准确，作好记录。以此类推，测量全部
发动机气缸压力不足故障解析 压缩力是指发动机工作时气缸产生的压力，气缸压力不足的原因可能很多，西安万通汽修学校为您介绍最常见的有以下三个方面： 一、进气阻力大 进气阻力增大，使进气量减少，如空气滤清器堵塞、气门开度减小，气门配气相位不对等，都可能致进气阻力增大。 二、压缩比变小 气缸压缩比变小，也就是燃烧室容积增大，燃烧室容积增大后，气缸压力就会下降；而燃烧室容积增大的原因是修理不当或不及时，如气缸垫太厚，因使用了不合理的气门铰刀而铰削了气缸盖平面，磨修曲轴时，使回转半径减小了，修理连杆时，将其大、小头中心距变小了等。 三、压缩系漏气 由于磨损损坏、松动和错位，使构成压缩系的零件间出现不应有的间隙，不起密封作用，导致气缸内的空气在压缩过程中泄漏。 1、气缸垫漏气 气缸垫边缘漏气，致使压缩和作功的行程时有气体窜出。产生气缸垫漏气的原因有：气缸盖固定螺栓预紧力不足，或没有按要求的拧紧顺序分次均匀的拧紧；气缸盖和气缸体接合平面翘曲；气缸套凸出高度不够，或相邻两缸凸出高度差过大，柴油机工作温度过高而烧坏气缸垫；压缩比过高，使爆发压力过大。 2、活塞环漏气 可在气缸内注入一些干净的机油，若经检查气缸压力显著提高，则说明活塞环密封不严，否则，说明气缸压力与活塞环无关，另外，还可以观察柴油机工作时从加机油口排出的废气量多少来判断。产生活塞环漏气的原因：活塞、活塞环、气缸磨损严重，配合间隙过大，活塞环弹力不足，折断或被积炭卡死在环槽里不能活动，活塞环端间隙和边间隙过大。 3、气门漏气 包括气门与气门座以及气门座圈与缸盖之间产生漏气。 产生气门漏气的原因有：气门杆积炭过多或弯曲，使气门运动不灵活，造成关闭不及时或关闭不严，积炭落入气门与气门座的接触环带斜面上，使气门关闭不严；气门与气门座的接触环带斜面磨损、烧蚀或接触环带过宽，造成气门关闭不严，气门间隙消失，气门弹簧弹力过小或折断，使气门关闭不严，气门座圈松动或镶气门座圈时不密封，造成漏气。 西安万通汽修学校温馨分享判断漏气的方法：使柴油机运转一定的时间，待柴油机工作温度上升至50度以上后，停机摇转曲轴，此时，若气门漏气，会感到各缸压缩力不等，在排气管和进气管处能听到很长的嘘叫声，若严重漏气，柴油机工作时能清楚地听到“嗤嗤”的声音。
测量气缸实习工作报告 一、实验目的 1、了解气缸压力表的结构特点及使用方法。 2、掌握实验方法和步骤；初步掌握实验的操作技能。. 3、根据测试结果，对发动机泄露原因、部位及严重程度等作出一定的分析和合理的判断. 二、实验设备 STN3000电控发动机实训台架气缸压力表 三、注意事项 1、蓄电池的充电状态及起动机的技术状况良好。 2、发动机的冷却温度应在规定的范围内。 3、发动机的润滑条件良好。 4、测量每缸压力时，压缩行程应不少于4次 5、测试时，应注意远离发动机的外部运转零件以及灼热的部位，以免造成人身损伤。 6、在拆装发动机火花塞时，应注意防止异物进入 发动机内部，造成发动机的损坏。 四、实验步骤 1、发动机应运转至正常的工作温度，水冷发动机冷却液温度为75~95℃，风冷发动机机油温为80~90℃ 2、拆除全部火花塞（汽油机）、喷油器（柴油机）或预热棒（柴
油机），以减少曲轴转动阻力。 3、拔下分电器中央电极高压线，使其可靠打铁，以免发生电击 着火。 4、把节气门和阻力门置于全开位置，以减少空气阻力。 5、把气缸压力表的锥形橡胶接头压紧在被测的火花塞或喷油器 安装孔上。 6、用起动机带动曲轴旋转3~5s，其汽油机转速应≥130~150r/min，柴油机转速应≥500r/min，待指针稳定后读取读书，然后按下单向阀使指针回零。 7、按上述方法一次检测各个气缸，每个气缸的测 量次数应不少于两次，测量结果应取平均值。 8、对个别指示值偏低的气缸，可向气缸内注入机油10~15mL， 用起动机驱动发动机运转3~5s后，重新测试该缸的气缸压力，进一 步判断气缸密封状况。 五、气缸压力检测结果诊断与分析 1、当气缸压缩机压力的检测值超过或低于标准值，均说明发动 机技术状况不良，存在故障。 2、当气缸压缩机压力的检测值低于标准值时，可向火花塞或喷 油器孔注入适量（20~30mL）的润滑油。 3、润滑油后，再次检测气功压缩压力，并比较两次检测结果。 若第二次检测结果比第一次高，并接近标准值，则表明气缸密封性不良时由气缸、活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂及缸
气缸压力表的使用方法 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展。 气缸压力表是一种专门用于检查气缸内气体压力大小的量具。 启动发动机并运转至正常工作温度，旋下所测气缸的火花塞（汽油发动机）或喷油器（柴油发动机）。 汽油发动机必须将节气门和阻风门完全打开，把气缸压力表的锥形橡胶圈压紧在火花塞座孔上，柴油发动机必须采用螺纹接口式气缸压力表，将气缸压力表螺纹接口旋入喷油器座孔内。 用启动机带动曲轴旋转3~5s，使发动机转速保持在150--180r/min（汽油机）或500r/min （柴油机），此时气缸压力表所指示的压力值即为该缸的气缸压缩压力。 按下气缸压力表上的放气阀，则表针回零。 实际测量时，每个气缸应重复2-3次。 接头有两种形式。一种为螺纹接头，可以拧紧在火花塞上或喷油器罗纹孔中；另一种为锥形或阶梯型的橡胶接头，可以压紧在火花塞或喷油器的孔上，接头通过导管与压力表相通。 导管也有两种：一种为软导管，一种为金属硬导管，软导管用于螺纹管接头与压力表的连接。硬导管用于橡胶接头与表头的连接。 使用方法（1）起动发动机。运转到发动机水温升至80C左右时停止。 （2）用压缩空气吹净火花塞外部的尘土，拆下各缸火花塞·打开节气门和阻风门。 （3）排除气缸内的废气，将气缸压力表的橡皮头放在第一缸火花塞孔上，用力压紧。 （4）用起动机或手摇柄迅速转动曲轴，转速约为180r/min。记下压力表读数，测试记录2-3次。然后依次汉量其余各缸。
气缸压力计算 计算公式是：F=P*A-f F:气缸出力（kgf） A:截面积（cm2） P:使用的压力(kgf/cm2) f:摩擦阻力（kgf） 无杆腔截面积*工作气压力=活塞推力 有杆腔截面积*工作气压力=活塞回程力 常见气动元件设计的正常工作压力为0.4兆帕 按照smc的标准的话，也给你一个计算方式，首先要确定你的推动是平推还是 托举，这样子气缸的输出力的大小不同，如果是平推，且忽略摩擦系数，那么就 是说气缸的活塞输出力只要大于等于该物体的重力即可，G=m*g，计算一下， F=700*10=7000N，然后你要给出气缸使用的压缩空气的力，这里面我假设是 0.45MPa，也就是4.5公斤的样子，那么气缸的活塞面积约为：S=7000/0.45*（10 的六次方）这个单位是平方米，按照面积计算公式s=3.14*半径的平方，可以计 算出活塞面积的半径，那么直径就计算出来了，这就是所需气缸的缸经，选型的 时候只要大于该缸径，一般即可使用。另外气缸的行程得于你需要将该工件推出 多远，反复的推，比如推5厘米，那么行程就是5厘米，这样子您的汽缸就可以 得出缸径和行程了 g=9.8N/Kg 气缸压力计算 推力：Ft(N)=0.25TDDP 拉力：Fl(N)=0.25T(DD-dd)P D:活塞直径d活塞杆直径P:工作压力(MPa） 气缸的压力和受力面积怎么计算？ 举个例子：50x100的气缸怎么算出它的压力和受力面积（气缸内径的平方 X3.14-活塞杆直径的平方X3.14）X 气压=气缸理论出力 注意单位。算压强再乘以受力面积我想你是问气缸的拉力跟推力了吧。压力就 是气源的压力，受力面积是活塞的面积。受力面积看缸的缸径.50的就是...求圆 面积公式自己算.电脑打不出来.压力?出力?推力=活塞面积*气源力*负荷率.压力 应该是指气源压力吧?看空气压缩机. 算这个压力和受力面积还的看你出气量的 大小
发动机气缸压力的检测 一、气缸压力检测技术要求 ?汽油机要求气缸压力不低于原厂规定值的10％；对柴油机检测不得低于原厂规定标准值的20％。同时，为保证发动机平稳工作，各缸压力差，汽油机不得超过10％，柴油机不得超过8％。 ?测量气缸压力值必须具备以下条件：a.蓄电池电力充足；b．用规定转矩拧紧气缸盖螺栓；c．彻底清洗空气滤清器；d．起动机带动发动机运转，转速在正常范围(250r／min左右)；e．发动机工作温度70—80℃、油温40—60℃气缸压力检测技术要求 二、常见几种车型气缸压缩压力值 三、发动机的检测方法 检测气缸压力时，将气缸压力表安装到发动机上，然后接通起动开关，搭起动机、供发动机运转(但不工作)，等压力表指针达到最大稳定值后，读取压缩压力值。按下逆止阀按钮，进行排气降压。每缸测2次，取其平均值为宜。 ①应使发动机达到正常工作温度后熄火 ②拆除汽油机各缸火花塞 ③将节气门和阻风门置于全开位置 ④将手持式气缸压力表锥形橡皮头紧压在火花塞孔上。注意，柴油机千万不 要用手持式气缸压力表，将其旋入喷油器的螺纹孔内。
⑤用起动机带动发动机运转3——5S，转速在正常范围(150r／min左右)；记录下气缸压力表的读数，重复2——3次，取其平均值。若不用起动机带动发动机，也可用手摇柄摇转发动机1—2圈。 ⑥若测得的各缸压力都很低，则应往气缸内流入20——30ml发动机润滑油。然后摇转发动机数转，再依上法测量各缸压力。 测得的气缸压力填表 四、判断计算各缸的压力差 一、气缸压力的技术标准：CA6102：934KPa, EQ6100:不低于834KPa，使用极限为670KPa 第四缸不满足条件，应检查。 计算各缸两次测量的平均值； 再计算六缸的平均压力。 计算各缸的压力差是否超过平均值的5%。 平均值的最大值为：802.5×（1+5%）=842.625Kpa 平均值的最小值为：802.5×（1－5%）=762.375Kpa 所测得的平均值在（762.375~842.625）Kpa之间，则符合要求。 第四缸小于平均值，应检查。 测量气缸压力是一种既简单又科学的诊断发动机故障的方法；正确的使用测量气缸压力的方法，便能准确迅速地诊断出发动机的某些常见故障，尤其是驾、修人员应该掌握的。
耗气量计算方法： 1、气缸最大耗气量计算公式： Q max = 0.047D 2S(p+0.1)/0.1X1/t 式中：Q max ----- 最大耗气量(L/min) D ----- 缸径(cm) S ----- 气缸行程(cm) t ----- 气缸一次夹紧(或松开)动作时间(s),(夹紧和松开的时间一般认为相等) p ----- 工作压力(MPa) 2、平均耗气量计算公式一： 单作用气缸耗气量Q 平均= tQ max /T 双作用气缸耗气量Q 平均=2tQ max /T 式中：Q 平均----- 平均耗气量(L/min) t ----- 气缸一次夹紧(或松开)动作时间(s),(夹紧和松开的时间一般认为相等) Q max ----- 最大耗气量(L/min) T ----- 循环周期(s) 3、平均耗气量计算公式二： 单作用气缸耗气量Q 平均=sXnXq 双作用气缸耗气量Q 平均=2X(sXnXq) 式中：Q 平均----- 平均耗气量(L/min) q ----- 单位行程耗气量(L/cm)，(可从气动工具书上查出此值) s ----- 行程(cm) n ----- 单位时间气缸工作循环次数(min -1)，(即每分钟循环的次数)。n=60/T 4、当T=2t 时(即气缸一直不停的往复动作),导入平均耗气量计算公式一。得： 单作用气缸最大耗气量Q max =2Q 平均=2X(sXnXq) 双作用气缸最大耗气量Q max = Q 平均=2X(sXnXq) 5、气缸全部耗气量还包括非工作容积(含缸内及气管等，这大概占实际耗气量的20%至50%)，所以需将耗气量计算结果乘以CBWEE 经验系数1.25至2。一般取2。 在0.5Mpa 压力下气管流量近似计算公式： Q=CV ?1000= 18 S ?1000≈55.5S(L/min) 式中：Q ----- 气管流量(L/min) S ----- 气管内径截面积(mm 2)
气缸的选型最全资料 气缸的理论输出力 普通双作用气缸的理论推力（N ）为： p D F 204 π = 式中, D 一缸径(mm)，p 一气缸的工作压力(MPa)。 理论拉力(N)为： p d D F )(4 221-= π 式中,d 一活塞杆直径（mm ）时,估算时可令d=0.3D 。 气缸的负载率 气缸的负载率：是指气缸的实际负载力F 与理论输出力F0之比。 负载力是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载力也不同。 气缸的实际负载是由工况所决定的，若确定了负载率η也就能确定气缸的理论出力，负载率 普通气缸的计算举例 用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg ，台车与床面间摩擦系数0.3，气缸行程L=300mm ，要求气缸的动作时间t=0.8s ，工作压力P=0.5Mpa 。试选定缸径。
气缸理论输出力表 其中P1——气缸推力，P2——气缸拉力 其它方面的选择 1、类型的选择 根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有
杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。 2、安装形式 根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。 3、作用力的大小 即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。 4、活塞行程 与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的运动速度 主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50～800㎜/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气—液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。 气缸的选型 程序1：根据操作形式选定气缸类型： 气缸操作方式有双动，单动弹簧压入及单动弹簧压出等三种方式 程序2：选定其它参数： 1、选定气缸缸径大小根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定 2、选定气缸行程工件移动距离 3、选定气缸系列 4、选定气缸安装型式不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型、法兰型、U型钩、轴耳型 5、选定缓冲器无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压吸震器 6、选定磁感开关主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环 7、选定气缸配件包括相关接头