2.1發(fā)動機功率檢測資料

第二章

發(fā)動機檢測技術(shù)

2.1發(fā)動機功率檢測2.2氣缸密封性檢測2.3汽油機點火波形觀測2.4柴油機供油系檢測與波形觀測2.5汽油機點火正時檢測2.6發(fā)動機綜合性能檢測12．1發(fā)動機功率檢測

為什么檢測發(fā)動機功率，發(fā)動機功率表征什么？如果發(fā)動機功率下降，可能的原因有哪些？22．1發(fā)動機功率檢測

發(fā)動機的功率是指通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，也稱為有效功率。是一個綜合性評價指標(biāo)。該指標(biāo)可以確定發(fā)動機的技術(shù)狀況如何，進而分析和確定汽車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和排氣凈化性等性能指標(biāo)，檢測發(fā)動機有效功率的方法有穩(wěn)態(tài)測功法和動態(tài)測功法兩種。32．1發(fā)動機功率檢測

發(fā)動機功率檢測標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》，車用發(fā)動機功率不得低于原額定功率的75%；根據(jù)GB/3799.1-2005《商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠技術(shù)條件第1部分：汽油發(fā)動機》和GB/3799.2-2005《商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠技術(shù)條件第2部分：柴油發(fā)動機》，商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠時，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)動機額定功率和最大轉(zhuǎn)矩不得低于原設(shè)計標(biāo)定值的90%。42．1發(fā)動機功率檢測

發(fā)動機功率檢測標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》，車用發(fā)動機功率不得低于原額定功率的75%；根據(jù)GB/3799.1-2005《商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠技術(shù)條件第1部分：汽油發(fā)動機》和GB/3799.2-2005《商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠技術(shù)條件第2部分：柴油發(fā)動機》，商用汽車發(fā)動機大修竣工出廠時，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)動機額定功率和最大轉(zhuǎn)矩不得低于原設(shè)計標(biāo)定值的90%。52.1.1概述發(fā)動機功率的計算公式：

（2-1）式中：Pe——發(fā)動機有效功率（kw）

Te——發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩（N·m）

n——發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r／min）62.1.1概述穩(wěn)態(tài)測功是指發(fā)動機在節(jié)氣門開度一定、轉(zhuǎn)速一定和其他參數(shù)保持不變的穩(wěn)定狀態(tài)下，在測功器上測定功率的一種方法。常見的測功器：水力測功器、電力測功器、電渦流測功機。利用測功機測出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，然后計算得出發(fā)動機的有效功率。穩(wěn)態(tài)測定發(fā)動機的額定功率是在發(fā)動機節(jié)氣門全開的情況下進行的，利用測功機對發(fā)動機的曲軸施加負(fù)荷，使其在額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，測出其對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，便可求出額定有效功率。

7水力測功機8水力測功器基本原理：測功器圓盤1固定在轉(zhuǎn)軸3上，與轉(zhuǎn)軸一起在外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了測功器的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子有軸承支撐在外殼2內(nèi)，而外殼又由外軸承支撐在測功器底座上，它可以繞軸線自由擺動。水經(jīng)過進水閥流入外殼的內(nèi)腔。當(dāng)內(nèi)燃機飛輪帶動轉(zhuǎn)子在外殼中旋轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)盤與水之間的摩擦作用，水也跟著一起旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，水被甩向外殼內(nèi)壁，形成一個環(huán)形水圈，并使其動量矩增加。同時，外殼受水的沖擊后，要繞軸線擺動。水沖擊外殼內(nèi)壁，受到內(nèi)壁的摩擦阻力的作用降低了速度，付出了動能，在水壓的作用下，折向外殼中心流動，形成環(huán)形渦流水圈，最后使水的溫度升高。由于水圈與外殼內(nèi)壁的摩擦，外殼的旋轉(zhuǎn)（擺動）速度比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動要慢，因而水圈就要阻止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生一個阻力矩。次阻力矩通過聯(lián)軸器直接作用在內(nèi)燃機的飛輪上，這就是加在內(nèi)燃機上的負(fù)荷?；蛘哒f，水吸收了內(nèi)燃機的功率。這個負(fù)荷可以通過調(diào)節(jié)進，出水量來控制。水圈愈后，阻力矩愈大，吸收的功率愈多。9其工作原理是將交流電機發(fā)出的交流電經(jīng)ACS變頻器逆變?yōu)橹绷麟娙缓笤倌孀優(yōu)榻涣麟娚暇W(wǎng)。ACS交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機的上網(wǎng)電流來控制原動機的轉(zhuǎn)速和扭矩。電力測功機10測試條件1）節(jié)氣門全開2）測功器給發(fā)動機施加外部負(fù)荷優(yōu)缺點測量精度高、準(zhǔn)確可靠；成本高、費時費力，需要大型、固定安裝的測功器。應(yīng)用單位發(fā)動機設(shè)計和制造部門、高等院校、科研部門11

2.動態(tài)測功是在發(fā)動機節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速均為變化的動態(tài)情況下，測定發(fā)動機功率的一種方法。由于動態(tài)測功時無須對發(fā)動機施加外部負(fù)荷，所以又稱為無負(fù)荷測功或無外載測功。12把發(fā)動機的所有運動部件看成一個繞曲軸中心線轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)體，當(dāng)發(fā)動機與傳動系脫開，將沒有任何外界負(fù)荷的發(fā)動機在怠速下突然將節(jié)氣門打開至最大開度時，發(fā)動機產(chǎn)生的動力克服機械阻力矩和壓縮氣缸內(nèi)混合阻力矩后所剩余的有效轉(zhuǎn)矩全部用來使發(fā)動機加速。此時，發(fā)動機克服本身慣性力矩迅速加速到空載最大轉(zhuǎn)速。對于某一型號的發(fā)動機而言，其運動部件的轉(zhuǎn)動慣量是一個定值。如果發(fā)動機的有效功率愈大，其運動部件的加速度也就越大。2.1.2無外載測功的測量原理13無負(fù)荷測功測定瞬時角加速度的方法測定瞬時功率所謂瞬時功率是指發(fā)動機在加速運轉(zhuǎn)時某一轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的功率測定加速時間的方法測定平均功率所謂平均功率是指發(fā)動機在加速運轉(zhuǎn)時某一指定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的功率平均值。2無外載測功的分類14

一、瞬時功率檢測原理根據(jù)剛體定軸微分方程，發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩與角加速度間的關(guān)系為：

式中Ttp——發(fā)動機轉(zhuǎn)矩（N·m）

J——發(fā)動機運轉(zhuǎn)部件對曲軸軸線的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2）

——曲軸的角加速度（1／s2）n——發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r／min）

——曲軸轉(zhuǎn)速度變化率（r／s2）

15

將式（2-2）代入式（2-1）處理得：（2-3）式中Pe——發(fā)動機功率（kw）

C——系數(shù)，，對于一定的發(fā)動機，J視作常量，因而C為常量。由于在動態(tài)測試時，發(fā)動機的混合氣形成、燃燒狀況和熱狀況與穩(wěn)態(tài)時不同，其有效功率相對小些，因而應(yīng)進行功率修正，其修正系數(shù)可由發(fā)動機穩(wěn)態(tài)測功和動態(tài)測功的對比試驗確定，如設(shè)功率修正系數(shù)為K，則發(fā)動機有效功率為：如令C1=k·C，則：（2-4）該式表明，發(fā)動機在加速過程中某一轉(zhuǎn)速下的功率，與該轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)速變化率呈正比。實際應(yīng)用中，往往通過測取發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速下的功率來評價發(fā)動機的動力性，判斷發(fā)動機技術(shù)狀況的好壞。16測轉(zhuǎn)速和該轉(zhuǎn)速下的變化率可求該轉(zhuǎn)速下的功率。二、平均功率檢測原理

平均功率測試指在無負(fù)荷工況下根據(jù)發(fā)動機從某一指定轉(zhuǎn)速急加速到另一指定轉(zhuǎn)速所經(jīng)過的時間，求得在加速過程中發(fā)動機的平均有效功率Pem

。加速過程中，發(fā)動機功率客服自身加速運動產(chǎn)生的慣性力矩而做功，其動能增量等于發(fā)動機所作的功A（J）。

式中J——發(fā)動機當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量，同前；

ω1，ω2——發(fā)動機加速過程測定區(qū)間的曲軸起始角速度和終止角速度（1/s）；

A——在ω1→ω2的加速過程中，發(fā)動機曲軸輸出的有效功(KJ).17設(shè)曲軸角速度加速過程測定區(qū)間ω1~ω2對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為n1~n2，加速所經(jīng)歷的時間為△T，則這一時間間隔的平均功率為：（2-6）

令，對于一定的發(fā)動機。J為常量，n1、n2為檢測人員給定的轉(zhuǎn)速值，故C2可視為常量。因此根據(jù)式（2-6）可以得出：

（2-7）式中Pav——平均功率（kw）；△T——加速時間（s）。18結(jié)論：在加速過程中，發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)n1~n2的平均功率與加速時間△T成反比，這樣，測某轉(zhuǎn)速范圍的平均功率，實質(zhì)上就成為測定該轉(zhuǎn)速范圍加速時間的問題。2.1.3無外載測功的測試方法一、無外載測功儀的組成及原理發(fā)動機外載荷平均功率測功儀主要由轉(zhuǎn)速信號傳感器、轉(zhuǎn)速脈沖整形裝置、起始轉(zhuǎn)速觸發(fā)器、終止轉(zhuǎn)速觸發(fā)器、時標(biāo)、計算與控制裝置和顯示裝置等組成，如圖2-1所示。

1—斷電器觸點2—轉(zhuǎn)速信號傳感器3—轉(zhuǎn)速脈沖整形裝置4—起始轉(zhuǎn)速觸發(fā)器5—終止轉(zhuǎn)速觸發(fā)器6—時標(biāo)7—計算與控制裝置8—顯示裝置圖2—1無外載平均功率測功儀示意圖19無外載測功儀的工作原理轉(zhuǎn)速信號通過點火系電路感應(yīng)出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速脈沖信號，送入轉(zhuǎn)速脈沖整形裝置，整形為觸發(fā)脈沖并轉(zhuǎn)變?yōu)榕c轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電壓信號，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值起始觸發(fā)器觸發(fā)計算與控制電路，使時標(biāo)信號進入計算器并寄存。20當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到終止轉(zhuǎn)速時，終止轉(zhuǎn)速觸發(fā)器觸發(fā)計算與控制電路，使時標(biāo)信號停止進入計數(shù)器。寄存器中時標(biāo)脈沖經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成電信號，通過現(xiàn)實裝置顯示出加速時間或最大功率無外載測功儀既可以制成單一功能的便攜式測功儀，又可以與其他測試儀表組合成發(fā)動機綜合檢測儀。它們的一般使用方法如下：（1）測試前的準(zhǔn)備

1）調(diào)整發(fā)動機配氣機構(gòu)、供油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)，使之處于技術(shù)完好狀態(tài)；預(yù)熱發(fā)動機至正常工作溫度（80-90℃）；調(diào)整發(fā)動機怠速，使之在規(guī)定范圍內(nèi)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 2）接通電源，預(yù)熱儀器并調(diào)零，把傳感器按要求連接在規(guī)定部位。 3）按檢測儀器的要求設(shè)置起始轉(zhuǎn)速n1和終止轉(zhuǎn)速n2。 4）將被測發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量置入儀器內(nèi)。若被測發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量未知時，則應(yīng)先測定其轉(zhuǎn)動慣量。

5）操作其他必要的鍵位，如機型（汽油機、柴油機）選擇鍵、缸數(shù)選擇鍵和測試鍵等。二、無外載測功儀的使用方法211）怠速加速法發(fā)動機在怠速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，然后突然將加速踏板踩到底，發(fā)動機轉(zhuǎn)速急速上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過終止轉(zhuǎn)速時，儀表顯示出所測功率值。此后應(yīng)立即松開加速踏板，以避免發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)。記下或打印出讀數(shù)后，按“復(fù)零”鍵使指示裝置復(fù)零。為保證測試結(jié)果可靠，一般重復(fù)測量3次取期平均值。該測試方法既適用于汽油機，也適用于柴油機。2）起動加速法首先將加速踏板踩到底，然后起動發(fā)動機使其自由加速運轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過終止轉(zhuǎn)速后，儀表顯示出測試值。起動加速法可避免因迅猛加速操作發(fā)動機引起的誤差，也可排除化油器式汽油機加速泵附加供油作用的影響，但該方法不適合電噴發(fā)動機。（2）功率測試方法常用的測試方法有怠速加速法和起動加速法兩種。22發(fā)動機所發(fā)出的功率應(yīng)等于各氣缸發(fā)出的功率的總和。檢查各個氣缸的功率級各缸動力性能是否一致是動力性檢