2.1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)資料

第二章

發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)技術(shù)

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)2.2氣缸密封性檢測(cè)2.3汽油機(jī)點(diǎn)火波形觀測(cè)2.4柴油機(jī)供油系檢測(cè)與波形觀測(cè)2.5汽油機(jī)點(diǎn)火正時(shí)檢測(cè)2.6發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能檢測(cè)12．1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)

為什么檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)功率，發(fā)動(dòng)機(jī)功率表征什么？如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，可能的原因有哪些？22．1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，也稱為有效功率。是一個(gè)綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)。該指標(biāo)可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況如何，進(jìn)而分析和確定汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和排氣凈化性等性能指標(biāo)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的方法有穩(wěn)態(tài)測(cè)功法和動(dòng)態(tài)測(cè)功法兩種。32．1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，車用發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)大修竣工出廠技術(shù)條件第1部分：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)》和GB/3799.2-2005《商用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大修竣工出廠技術(shù)條件第2部分：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)》，商用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大修竣工出廠時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和最大轉(zhuǎn)矩不得低于原設(shè)計(jì)標(biāo)定值的90%。42．1發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，車用發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)大修竣工出廠技術(shù)條件第1部分：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)》和GB/3799.2-2005《商用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大修竣工出廠技術(shù)條件第2部分：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)》，商用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大修竣工出廠時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和最大轉(zhuǎn)矩不得低于原設(shè)計(jì)標(biāo)定值的90%。52.1.1概述發(fā)動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式：

（2-1）式中：Pe——發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率（kw）

Te——發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩（N·m）

n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r／min）62.1.1概述穩(wěn)態(tài)測(cè)功是指發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)功器上測(cè)定功率的一種方法。常見的測(cè)功器：水力測(cè)功器、電力測(cè)功器、電渦流測(cè)功機(jī)。利用測(cè)功機(jī)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，然后計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。穩(wěn)態(tài)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門全開的情況下進(jìn)行的，利用測(cè)功機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸施加負(fù)荷，使其在額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)出其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，便可求出額定有效功率。

7水力測(cè)功機(jī)8水力測(cè)功器基本原理：測(cè)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(cè)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(cè)功器底座上，它可以繞軸線自由擺動(dòng)。水經(jīng)過進(jìn)水閥流入外殼的內(nèi)腔。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)飛輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在外殼中旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(gè)環(huán)形水圈，并使其動(dòng)量矩增加。同時(shí)，外殼受水的沖擊后，要繞軸線擺動(dòng)。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(dòng)能，在水壓的作用下，折向外殼中心流動(dòng)，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(dòng)）速度比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)要慢，因而水圈就要阻止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)阻力矩。次阻力矩通過聯(lián)軸器直接作用在內(nèi)燃機(jī)的飛輪上，這就是加在內(nèi)燃機(jī)上的負(fù)荷?；蛘哒f，水吸收了內(nèi)燃機(jī)的功率。這個(gè)負(fù)荷可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)，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(jī)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(jī)的上網(wǎng)電流來控制原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。電力測(cè)功機(jī)10測(cè)試條件1）節(jié)氣門全開2）測(cè)功器給發(fā)動(dòng)機(jī)施加外部負(fù)荷優(yōu)缺點(diǎn)測(cè)量精度高、準(zhǔn)確可靠；成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要大型、固定安裝的測(cè)功器。應(yīng)用單位發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造部門、高等院校、科研部門11

2.動(dòng)態(tài)測(cè)功是在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速均為變化的動(dòng)態(tài)情況下，測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的一種方法。由于動(dòng)態(tài)測(cè)功時(shí)無須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加外部負(fù)荷，所以又稱為無負(fù)荷測(cè)功或無外載測(cè)功。12把發(fā)動(dòng)機(jī)的所有運(yùn)動(dòng)部件看成一個(gè)繞曲軸中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系脫開，將沒有任何外界負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速下突然將節(jié)氣門打開至最大開度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力克服機(jī)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(dòng)機(jī)加速。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)克服本身慣性力矩迅速加速到空載最大轉(zhuǎn)速。對(duì)于某一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)定值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率愈大，其運(yùn)動(dòng)部件的加速度也就越大。2.1.2無外載測(cè)功的測(cè)量原理13無負(fù)荷測(cè)功測(cè)定瞬時(shí)角加速度的方法測(cè)定瞬時(shí)功率所謂瞬時(shí)功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)某一轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的功率測(cè)定加速時(shí)間的方法測(cè)定平均功率所謂平均功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)某一指定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的功率平均值。2無外載測(cè)功的分類14

一、瞬時(shí)功率檢測(cè)原理根據(jù)剛體定軸微分方程，發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩與角加速度間的關(guān)系為：

式中Ttp——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）

J——發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件對(duì)曲軸軸線的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）

——曲軸的角加速度（1／s2）n——發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)功率（kw）

C——系數(shù)，，對(duì)于一定的發(fā)動(dòng)機(jī)，J視作常量，因而C為常量。由于在動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣形成、燃燒狀況和熱狀況與穩(wěn)態(tài)時(shí)不同，其有效功率相對(duì)小些，因而應(yīng)進(jìn)行功率修正，其修正系數(shù)可由發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)測(cè)功和動(dòng)態(tài)測(cè)功的對(duì)比試驗(yàn)確定，如設(shè)功率修正系數(shù)為K，則發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率為：如令C1=k·C，則：（2-4）該式表明，發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)際應(yīng)用中，往往通過測(cè)取發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的功率來評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況的好壞。16測(cè)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(cè)原理

平均功率測(cè)試指在無負(fù)荷工況下根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)間，求得在加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效功率Pem

。加速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)功率客服自身加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力矩而做功，其動(dòng)能增量等于發(fā)動(dòng)機(jī)所作的功A（J）。

式中J——發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同前；

ω1，ω2——發(fā)動(dòng)機(jī)加速過程測(cè)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(dòng)機(jī)曲軸輸出的有效功(KJ).17設(shè)曲軸角速度加速過程測(cè)定區(qū)間ω1~ω2對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1~n2，加速所經(jīng)歷的時(shí)間為△T，則這一時(shí)間間隔的平均功率為：（2-6）

令，對(duì)于一定的發(fā)動(dòng)機(jī)。J為常量，n1、n2為檢測(cè)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(shí)間（s）。18結(jié)論：在加速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)n1~n2的平均功率與加速時(shí)間△T成反比，這樣，測(cè)某轉(zhuǎn)速范圍的平均功率，實(shí)質(zhì)上就成為測(cè)定該轉(zhuǎn)速范圍加速時(shí)間的問題。2.1.3無外載測(cè)功的測(cè)試方法一、無外載測(cè)功儀的組成及原理發(fā)動(dòng)機(jī)外載荷平均功率測(cè)功儀主要由轉(zhuǎn)速信號(hào)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(shí)標(biāo)、計(jì)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(diǎn)2—轉(zhuǎn)速信號(hào)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(shí)標(biāo)7—計(jì)算與控制裝置8—顯示裝置圖2—1無外載平均功率測(cè)功儀示意圖19無外載測(cè)功儀的工作原理轉(zhuǎn)速信號(hào)通過點(diǎn)火系電路感應(yīng)出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，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(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值起始觸發(fā)器觸發(fā)計(jì)算與控制電路，使時(shí)標(biāo)信號(hào)進(jìn)入計(jì)算器并寄存。20當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到終止轉(zhuǎn)速時(shí)，終止轉(zhuǎn)速觸發(fā)器觸發(fā)計(jì)算與控制電路，使時(shí)標(biāo)信號(hào)停止進(jìn)入計(jì)數(shù)器。寄存器中時(shí)標(biāo)脈沖經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過現(xiàn)實(shí)裝置顯示出加速時(shí)間或最大功率無外載測(cè)功儀既可以制成單一功能的便攜式測(cè)功儀，又可以與其他測(cè)試儀表組合成發(fā)動(dòng)機(jī)綜合檢測(cè)儀。它們的一般使用方法如下：（1）測(cè)試前的準(zhǔn)備

1）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)，使之處于技術(shù)完好狀態(tài)；預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)至正常工作溫度（80-90℃）；調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，使之在規(guī)定范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)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(cè)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(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量置入儀器內(nèi)。若被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量未知時(shí)，則應(yīng)先測(cè)定其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

5）操作其他必要的鍵位，如機(jī)型（汽油機(jī)、柴油機(jī)）選擇鍵、缸數(shù)選擇鍵和測(cè)試鍵等。二、無外載測(cè)功儀的使用方法211）怠速加速法發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，然后突然將加速踏板踩到底，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急速上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過終止轉(zhuǎn)速時(shí)，儀表顯示出所測(cè)功率值。此后應(yīng)立即松開加速踏板，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)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(cè)試結(jié)果可靠，一般重復(fù)測(cè)量3次取期平均值。該測(cè)試方法既適用于汽油機(jī)，也適用于柴油機(jī)。2）起動(dòng)加速法首先將加速踏板踩到底，然后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使其自由加速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過終止轉(zhuǎn)速后，儀表顯示出測(cè)試值。起動(dòng)加速法可避免因迅猛加速操作發(fā)動(dòng)機(jī)引起的誤差，也可排除化油器式汽油機(jī)加速泵附加供油作用的影響，但該方法不適合電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）功率測(cè)試方法常用的測(cè)試方法有怠速加速法和起動(dòng)加速法兩種。22發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)氣缸的功率級(jí)各缸動(dòng)力性能是否一致是動(dòng)力性檢