2.1发动机功率的检测

主讲：赵林峰主讲：赵林峰 主讲：赵林峰 第二章发动机的与诊断 目：第１节 发动机动力性检测 授课类型 ：讲 授 课 时 数 ：1 教学目的 ：掌握发动机动力性的检测方法。 重点难点 ：发动机稳态和动态测功；测功设 备的使用时。 第１节 发动机功率的检测 发动机的功率能不能直接测量？ 第１节 发动机功率的检测 一 概述 ™发动机输出有效功率是诊断发动机技术状况的综 合性指标，可以确定发动机的动力性、判断发动 机的技术状况。 ™发动机点火系、燃油供给系、润滑系、冷却系技 术状况不良或机件磨损，都会导致功率下降。 ™发动机输出有效功率只要能测出发动机输出轴上 的转矩和此时的转速，是间接测量的。可分为有 负荷测功和无负荷测功，也称稳态和动态测功两 种方法。 ™发动机功率计算公式： ™稳态测功是指发动机在节气门开度一定，转速一定和其他 参数保持不变的稳定状态下，测定功率的一种方法。结果 较准确可靠，设计、制造、科研单位多用。 ™常见的测功机有：水力测功机、电力测功机、电涡流测功 机三种。额定功率是在节气门全开的情况下进行的。 ™利用测功机对发动机的曲轴施加负荷，使其在额定转速下 稳定运转，测出对应的转矩，据此测出额定有效功率。在 不同的加载负荷下，测出对应的转矩和转速，计算出功率 ，绘出功率外特性曲线和转矩外特性曲线。 3.9549 nT P tqe = ™动态测功，即无负荷测功。是指发动机在节气门开度和转 速均为变动的状态下，测定其功率。所用仪器轻便，测功 速度快，方法简单，但精度低。目前较广泛应用于汽车使 用单位。 二、无负荷测功原理 ¾按测功原理，无负荷测功可分为两类： 9用测瞬时加速度的方法测定瞬时功率； 9用测加速时间的方法测定平均功率 1、瞬时功率测量原理 ¾根据刚体定轴转动微分方程，发动机有效转矩与角加 速度间的关系为 将Ttq代入上式，得 t n t tq JJT d d 30d d ⋅⋅=⋅= πω ™在变工况条件下测试时，混合气形成、发动机热状况 等与稳态测试时不同，其有效功率值比稳态测试时的 功率值小，因此引入修正系数K 对上式进行修正。即 记Ｃ＝Ｋ.ＣＩ 则 ™上式明：加速过程中，发动机在某一转速下的功率 与该转速下的瞬时加速度成正比。这样，发动机无负 荷测瞬时功率的问题，实质上成为测定发动机转速和 在该转速下的角加速度或曲轴转速变化率的问题。 2.平均功率测量原理 ™根据动能原理，发动机无负荷加速过程中，曲轴旋转动 能增量等于发动机驱动曲轴旋转所作的功。即 ™若发动机曲轴旋转角速度从 上升到 的时间为 ， 则发动机在这段时间内的平均功率Ｐ为 TΔ2ω1ω ™若已知转动惯量J (kg.m2) ，则C２为常数，称为平均功率测功系数。一般n1要稍高于怠速转速，n2宜取额定转速。 ™上式表明：平均功率与加速时间Ｔ成反比。这样，测 某转速范围的平均功率，实质上就成为测定该转速范 围加速时间的问题。 ™通过无负荷平均功率的测试值与台架试验发动机功率 测试值的对比试验，找到动态平均功率与稳态有效功 率间的关系，并对无负荷测功仪进行标定，以便通过 测定n1--n2转速范围内的加速时间∆T测出发动机的功率值。 三、无负荷测功仪的 组成和电路原理 1、测瞬时加速度仪器 的电路原理 ¾发动机无负荷加速 度测功仪由传感器 、脉冲整形电路、 时间信号发生器、 加速度计数器、功 率指示表和转速表 组成。 ™加速度测量原理: ¾转速脉冲信号，输入到脉冲整形装置整形放大，转 变为矩形触发脉冲信号，信号的频率放大2-4倍以提 高仪器的灵敏性。 ¾矩形触发脉冲信号输入到加速度计算器，并且只有 在发动机转速达到规定值时，整形装置才输出触发 脉冲信号。 ¾触发脉冲信号通过控制装置触发加速度计算器工作 ，计算一定时间间隔内输入的脉冲数，并把这些脉 冲数累加起来。 ™时间间隔由时间信号发生器控制。每一时间间隔的脉 冲数与发动机转速成正比，后一时间间隔和前一时间 间隔脉冲数的差值则与发动机的角加速度成正比，而 发动机的有效功率又与角加速度成正比。 ™转换器可把计算器输出的脉冲信号，即与功率成 正比的角加速度脉冲信号转变为直流电压信号，然后 输入到指示电表。 ™该指示电表可按功率单位标定，因而可直接读得功率 值。 ™时间间隔取得愈小，则所测出的有效功率愈接近瞬时 有效率。 2.加速时间仪器的电 路原理如图2-3所 示。 ™来自传感器的发动机转速信号脉冲，经整形装置整 形为矩形触发脉冲，并转变为平均电压信号。 ™在发动机加速过程中，当转速达到起始转速n1时，此时与n1 对应的电压信号通过n1触发器触发计算与控制电路，使时标信号进入计算器并寄存。 ™当发动机加速到终止转速n2时，与n2对应的电压信号通过n2触发器又去触发计算与控制电路，使时标信号停止进入计算器，并把寄存器中时标脉冲数经 数模转换转换成电信号，通过显示装置显示出加速 时间或直接标定成功率单位显示 。 四、无负荷测功的方法 z在国产发动机检测仪中，有的采用通过测试加速时 间测定平均功率的测试原理，如济南WFJ- I型发动 机检测仪；有的采用通过测角加速度以确定瞬时功 率的测试原理，如天津YT-416型发动机检测仪。 z无负荷测功仪既可以制成单一功能的便携式测功仪 ，又可以与其它测试仪表组合制成便携式或台式发 动机综合检测仪。 z有的厂家把无负荷测功仪制成袖珍式，带有拔节天 线以收取发动机运转时的点火脉冲信号，而不必与 发动机有任何有线连接。 1.测试前的准备 （1）调整发动机配气机构、供油系统和点火系统，使之 处于技术完好状态；预热发动机至正常工作温度(80- 90)；调整发动机怠速，使之在规定范围内稳定运转。 （2）接通电源，预热仪器并调零，把传感器按要求连接 在规定部位，无连接要求的则应拉出天线。 （3）对测加速时间——平均功率的仪器，应按要求把n1 、 n2调好。 （4）需置入转动惯量的仪器，要把被测发动机的转动惯 量置入仪器内。若被测发动机的转动惯量未知时，则 应先测定其转动惯量。 （5）按下其他必要的键位，如机型（汽、柴）选择键。 缸数选择键和“测试”键等。 2.总功率测试方法 （1）怠速加速法 ¾发动机在怠速下稳定运转，然后突然将节气门开到最大 位置，发动机转速猛然上升，当转速达到所确定的测试 转速（测瞬时功率）或超过终止转速n2时，仪表显示出所 测功率值。记下或打印出读数后，按“复零”键使指示 装置复零。为保证测试结果可靠，一般重复测量3次取其 平均值。该测试方法既适用于汽油机，又适用于柴油机 （2）起动法 ¾首先将节气门开至最大位置，再起动发动机加速运转， 当转速达到确定值或超过终止转速后，仪表显示出测试 值。 3、单缸功率检测方法 ™测试发动机单缸功率，可以发现引起发动机动力性下降 的具体原因和部位。 （1）用无负荷测功仪测定 ¾测出各缸都工作时的发动机功率，然后在所测气缸断火 情况下测出所测气缸不工作时的发动机功率，两功率之 差即为断火气缸的单缸功率。 （2）利用断火试验时的发动机转速下降值判断单缸动力 性 ¾可以采用简单的转速表测定某缸不工作时的转速下降值 来判断该缸的动力性好坏。 ™试验表明：若发动机起始转速为1000r/min,使某缸不工 作时，正常情况下发动机转速的下降范围见下表。 ™进行断火试验时，其时间不能太长。 ？ 五、发动机综合性能检侧仪及其使用 1.发动机综合性能检测仪的基本功能 ①无负荷侧功功能，即加速测功法； ②检测点火系统，及点火波形。 ③机械和电控喷油过程各参数的测定； ④进气歧管真空度波形测定与分析； ⑤各缸工作均匀性测定； ⑥起动过程参数（电压、电流、转速）测定； ⑦各缸压缩压力测定； ⑧电控供油系统各传感器的参数测定； ⑨排气分析功能。 2.发动机综合性能检测仪的构成和作用 ™一般由信号提取系统（各种传感器）、信号处理系 统、中央控制器（主机）和显示系统组成。 谢谢！ Thank you for your attention!