【宏虹案例】使用WPS500X壓力感測器進行壓縮測試

一般情況下,當我們在PicoScope 6 Automotive軟體上通過WPS500X壓力感測器進行壓縮測試時,對於壓力感測器或壓縮軟管的體積增大這個問題,我們是沒有自動添加補償這個功能的。(與Pico Diagnostics軟體不同)

由於我們做柴油機壓縮測試時向氣缸燃燒室增加了約7 ml的容積,為了能準確查看柴油壓縮測試結果,補償功能發揮著重要作用。WPS500X內部容積約為1.22毫升,Pico壓縮軟管內部容積是2毫升。再加上壓縮軟管接頭(用於連接火花塞)的內部容積,感測器、壓縮軟管和火花塞接頭的內部總容積通常是5mL左右。除此之外還有預熱塞適配器的容積也要加入到感測器總容積中(該量根據預熱塞的長度而變化)。

為了解決這個問題,我已經添加了一個新的補償功能請求供軟體團隊評估。但是目前,如果我們要使用PicoScope軟體而不是Pico Diagnostics軟體來測量峰值壓力的話,我們可以使用數學通道來校正補償壓力峰值。

如果您只需要通過壓力感測器測氣缸壓力峰值,那麼使用Pico Diagnostics軟體進行絕對壓縮測試即可,如圖1。在測試過程中,您只需要卸下1個火花塞或預熱塞即可測量所有氣缸的峰值壓力。

圖1 未補償的壓力峰值
圖1 未補償的壓力峰值

使用Pico Diagnostics軟體做絕對壓縮測試是可以選用補償功能的,該功能需要輸入發動機的尺寸以及測量工具的容積等參數,具體設置參考圖2。

圖2 補償後的壓力峰值
圖2 補償後的壓力峰值

當使用PicoScope 6 Automotive軟體時,為了補償壓力感測器和壓縮軟管等,我們需要根據氣缸容積、壓縮比和感測器/軟管總容積設置一個倍增係數。

本文記錄的是一個沃克斯豪爾·阿斯特拉柴油車,1.7L四缸發動機,壓縮比為18:1,壓力感測器總容積為7 ml(感測器和軟管等)。

使用WPS500X壓力感測器時,PicoScope 6 Automotive軟體測量氣缸壓力峰值時所需的補償公式計算過程為:

● 單個氣缸排量/(壓縮比-1)=燃燒室容積
●(燃燒室容積+感測器總容積值)/燃燒室容積=倍增係數
● 然後使用倍增係數乘以WPS500X得出的壓力結果。

例如:4缸發動機排量1686 cc,壓縮比18:1,
每缸排量:1686/4=421.50 cc
燃燒室容積:421.50 /(18-1)=24.79 cc
倍增係數:(24.79 cc +7 mL)/ 24.79 cc =1.28
所以1.28是補償氣缸壓力峰值所需的倍增係數。
倍增係數*壓力感測器處的壓力值=補償後的氣缸壓力峰值,補償過程中考慮了壓力感測器、壓縮軟管和預熱塞適配器的內部容積。
捕捉的WPS氣缸壓力連接到了B通道上,所以補償公式為:壓力*倍增係數=B*1.28。

圖3 補償公式
圖3 補償公式

請注意,溫度也會影響我們的補償值,因此如果有需要的話,可將溫度納入到公式當中。您可以下載這個例子中使用的psdata檔,補償數學通道也在檔當中。 Example waveform.psdata (1.7 MB, 下載次數: 168)

現在我們得到了補償後的氣缸壓力峰值,如圖4:

補償前後對比
圖4 補償前後對比

如果我們用傳統的氣缸壓力錶對上述同樣的發動機和氣缸測量壓力,壓力錶讀數顯示約為32.5bar,是什麼原因導致相差這麼大呢?

圖5 傳統氣缸壓力錶
圖5 傳統氣缸壓力錶

其實在用傳統壓力錶測量的過程中,採集到的汽缸壓力是經過發動機反復運轉後的數據,所以可能會測出偏差比較大的數值。傳統的氣缸壓力錶中有一個防止壓力洩露的美式氣門嘴(美嘴),因此我們可以通過長時間穩定起動機來恒定一個壓力數值,從而確保自己測量的壓力數值可靠準確。

對於PicoScope軟體,由於Pico壓縮軟管不包含美嘴,因此我們測出氣缸完整的壓力數據,也就是說我們還能看到做功衝程期間峰值壓力的衰減。

在本文的介紹中,我們只能測量汽缸在單個衝程產生足夠壓力的能力,同時將其與相鄰汽缸進行比較。除了峰值壓力以外,PicoScope軟體還可以評估四衝程發動機正時和進排氣情況。

總結一下,如果需要測量所有氣缸的峰值壓力(壓力感測器只需要連接一個氣缸),請使用具有補償功能的Pico Diagnostics軟體(絕對壓縮測試),並使用PicoScope軟體來判斷找出某個氣缸峰值壓力低的原因。