第十一章-发动机试验..ppt

第一节　发动机试验的种类及有关标准第一节　发动机试验的种类及有关标准第二节　功率与燃油消耗率的测量第二节　功率与燃油消耗率的测量第三节　发动机其他参数的测量第三节　发动机其他参数的测量第四节　发动机台架试验第四节　发动机台架试验第十一章　发动机试验第十一章　发动机试验第一节　发动机试验的种类及有关标准第一节　发动机试验的种类及有关标准一、发动机试验的种类一、发动机试验的种类　　 汽车发动机试验一般可分为汽车发动机试验一般可分为常规试常规试验验和和单项专题性研究试验单项专题性研究试验两大类在两大类在常规试验中又可分为常规试验中又可分为性能试验性能试验和和可靠可靠性试验性试验对发动机的常规试验根据不对发动机的常规试验根据不同的对象又可分为同的对象又可分为定型、验证和抽查定型、验证和抽查三种类型三种类型二、发动机试验的有关标准二、发动机试验的有关标准 世界上各国都制定了相世界上各国都制定了相应的内燃机或的内燃机或发动机机试验标准，准，这些些标准通常都是按内燃机种准通常都是按内燃机种类和用途分和用途分类制定的我国制定的我国制定的内燃机和内燃机和发动机的机的试验标准有：准有：1987年制定年制定颁布的布的《《内燃机台内燃机台架性能架性能试验方法　方法　试验方法方法》》(GB 1105.2—1987)，，《《内燃机台内燃机台架性能架性能试验方法　方法　测量方法量方法》》(GB／Ｔ／Ｔ 1105.3—1987)，国家汽，国家汽车行行业标准准《《汽汽车发动机性能机性能试验方法方法》》(ＱＣ／Ｔ５２４ＱＣ／Ｔ５２４—1999)，，《《汽汽车发动机可靠性机可靠性试验方法方法》》(QC／Ｔ／Ｔ525—１９９９１９９９)，，《《汽汽车发动机定型机定型试验规程程》》(QC／Ｔ／Ｔ526—１９９９１９９９)，，其其中中对性能性能试验、可靠性、可靠性试验和和现生生产的的发动机抽机抽查试验等有关等有关事事项，如功率，如功率标定、性能定、性能试验项目、可靠性耐久性目、可靠性耐久性试验规范、范、出厂出厂试验内容、内容、测试设备方法和精度等都作了方法和精度等都作了较详细的的规定。

定第二节　功率与燃油消耗率的测量第二节　功率与燃油消耗率的测量一、试验台简介一、试验台简介1.基本设备基本设备包括测功器、转速表、油耗测量装置包括测功器、转速表、油耗测量装置图图11-１　发动机试验台架简图１　发动机试验台架简图2.监测仪器监测仪器　包括　包括冷却水温度冷却水温度计、机油温度、机油温度计、机油、机油压力力计、排气温度指示器、气、排气温度指示器、气压计、室内温度、室内温度计、湿度、湿度计等3.特殊设备特殊设备 包括包括示功器、空气流量示功器、空气流量计、冷却水流量、冷却水流量计、、废气气分析分析仪、烟度、烟度计、声、声级计、、测振振仪等　　目前，台架　　目前，台架试验越来越多地采用自越来越多地采用自动控制系控制系统如ＡＶＬ公司的如ＡＶＬ公司的PUMA系系统、申克公司的Ｘ、申克公司的Ｘ-ＭＯＴ系ＭＯＴ系统、西、西门子公司的ＣＡＴＳ系子公司的ＣＡＴＳ系统都是都是产品化的品化的计算机算机控制的控制的测试系系统，，这些系些系统对试验台架台架进行控制和数行控制和数据采集，同据采集，同时也将相关数据也将相关数据传送送给用用户网网络系系统的上的上位位计算机系算机系统，自，自动完成主要参数完成主要参数监控、控、试验结果果显示、曲示、曲线拟合、合、测量点配置等工作，提高了量点配置等工作，提高了测量的精量的精度和速度。

度和速度二、功率的测量二、功率的测量(一一)示功图、指示功率的测定示功图、指示功率的测定1.气电式示功器气电式示功器图图11-2　气电示功器工作原理简图　气电示功器工作原理简图1—转筒　转筒　2—记录笔　记录笔　3—小阀　小阀　4—测压头　测压头　5—连接孔连接孔6—控制阀　控制阀　7—高压气瓶　高压气瓶　8—手泵手泵图图11-4　气电示功器的点迹测录及ｐ　气电示功器的点迹测录及ｐ—ϕ图图图图11-3　气电示功器的测压头　气电示功器的测压头1、、3—阀座　阀座　2—滑阀　滑阀　4—导向杆导向杆5—外壳　外壳　6—绝缘体　绝缘体　7—管接头管接头8—进水口　进水口　9—开关开关图11-5　常规的压电晶体传感器结构图1—晶体　2—电极　3—绝缘体4—管子　5—外壳　6—弹簧7—菌形杆　8—膜片2.电子式示功器图图11-6　阴极示波器原理简图　阴极示波器原理简图1—阴极　阴极　2—膜片　膜片　3—阳极　阳极　4—偏转极　偏转极　5—偏转极　偏转极　6—荧光屏荧光屏图图11-5　常规的压电晶体　常规的压电晶体传感器结构图传感器结构图1—晶体　晶体　2—电极　电极　3—绝缘体绝缘体4—管子　管子　5—外壳　外壳　6—弹簧弹簧7—菌形杆　菌形杆　8—膜片膜片(二)有效功率的测量1.水力测功器图11-7　PSI—２２型水力测功器的外形示意图1—机体部件　2—进排水部件　3—自动调节装置部件　4—拉压力传感器部件图11-8　PSI—22型水力测功器制动器结构图1—底座　2—左右轴承座　3—转子轴　4—万向节　5—密封组件6—骨架油封　7—轴套　8、9—双金属轴套　10—左右轴承外壳　11—定子12—转子　13—外壳　14—封水圈　15—测速齿轮　16—测速传感器图11-9　PSI—２２型水力测功器的特性曲线图2.直流电力测功器图11-１0　平衡式电机结构1—转子　2、6—滚动轴承　3、5—滑动轴承4—定子外壳　7—基座图11-１1　电力测功器特性曲线3.电涡流测功器图11-１2　电涡流制动器工作原理简图图11-１3　电涡流测功器的特性曲线三、燃油消耗率的测量(一)容积法1)打开油箱开关，三通阀置于打开油箱开关，三通阀置于A位置，发动机由油箱供油。

位置，发动机由油箱供油2)测量前将三通阀置于测量前将三通阀置于B位置，油箱同时向发动机和量瓶供位置，油箱同时向发动机和量瓶供油3)测量开始时，将三通阀转至测量开始时，将三通阀转至C位置，发动机直接由量瓶供位置，发动机直接由量瓶供油4)测量完毕，将三通再次转回测量完毕，将三通再次转回B位置，向量瓶再次充油，准位置，向量瓶再次充油，准备下次测量备下次测量图11-１4　容积法测量燃油消耗量1—油箱　2—开关　3—滤清器　4—三通阀　5—量瓶(二)质量法１１)打开油箱开关，将三通阀打开油箱开关，将三通阀4置于Ａ位置，油箱向发动机供油置于Ａ位置，油箱向发动机供油２２)三通阀转至Ｂ位置，油箱向发动机供油并向量杯充油三通阀转至Ｂ位置，油箱向发动机供油并向量杯充油３３)测量时，将三通阀置于Ｃ位置，柴油机用量杯内燃油，当测量时，将三通阀置于Ｃ位置，柴油机用量杯内燃油，当天平指针指零瞬间，起动秒表，然后取下一定质量的砝码天平指针指零瞬间，起动秒表，然后取下一定质量的砝码４４)当天平指针再次到零位瞬时，停止秒表，记录用去的燃油当天平指针再次到零位瞬时，停止秒表，记录用去的燃油量ｍ和相应的时间ｔ量ｍ和相应的时间ｔ。

５５)将取下的砝码放回天平上，将三通置于Ｂ位置，在量杯再将取下的砝码放回天平上，将三通置于Ｂ位置，在量杯再次充好油后，将三通转至Ａ位置，准备下次测量次充好油后，将三通转至Ａ位置，准备下次测量图１１-１５　质量法测量燃油消耗量1—油箱　2—开关　3—滤清器　4—三通阀　5—量油杯　6—天平图１１-１６　容积式数字油耗仪原理1—光源　2—整形放大　3—触发器　4—门电路5—脉冲发生器　6—计数器　7—量程选择开关—光电源　—光电管四、转速的测量四、转速的测量(一一)电子数字式转速表电子数字式转速表电子数字式转速表有电子数字式转速表有固定式及手持式固定式及手持式两种　　　　固定式电子转速表由传感器及指示仪两部分组固定式电子转速表由传感器及指示仪两部分组成传感器是一只脉冲发生器传感器是一只脉冲发生器(可以是磁电式或光电可以是磁电式或光电式式)如磁电式传感器由一个齿盘及一个电磁捡拾器如磁电式传感器由一个齿盘及一个电磁捡拾器组成齿盘是固定在测功机主轴上带有组成齿盘是固定在测功机主轴上带有60个齿的盘个齿的盘(或齿轮或齿轮)，电磁捡拾器靠近齿盘固定发动机带动，电磁捡拾器靠近齿盘固定发动机带动测功机主轴每旋转一周，捡拾器内的线圈就产生测功机主轴每旋转一周，捡拾器内的线圈就产生60次感应电脉冲，这个信号送到指示仪表次感应电脉冲，这个信号送到指示仪表(相当于一个相当于一个频率计外加时间开关频率计外加时间开关)。

(二二)电气式转速表电气式转速表 电气式气式转速表主要有速表主要有发电机式和脉机式和脉冲式两种冲式两种发电机式做成直流或交流机式做成直流或交流发电机机结构，利用感构，利用感应电压与与转速成速成正比的原理正比的原理进行行测量脉冲式是利用脉冲式是利用转速与速与频率成正比的原理，做成一种率成正比的原理，做成一种多多级的的发电机机结构，利用感构，利用感应电压的的频率率进行行测量(三三)机械式转速表机械式转速表　　机械离心式手持机械离心式手持转速表是利用重速表是利用重块的离心力与的离心力与转速的平方成正比的速的平方成正比的原理而工作的原理而工作的由于其使用方便，由于其使用方便，价格低廉，价格低廉，测量范量范围广，在广，在试验室室仍有一定的仍有一定的应用五、流量的测量图１１-１７　节流式流量计工作原理图１１-１８　旋涡流量计工作原理第三节　发动机其他参数的测量第三节　发动机其他参数的测量一、机械损失功率的测定一、机械损失功率的测定1.倒拖法倒拖法 试验时发动机在给定工况稳定运行，冷却液试验时发动机在给定工况稳定运行，冷却液及机油温度达到规定要求及机油温度达到规定要求。

然后切断油路，使管然后切断油路，使管路中的剩余燃油迅速烧尽，汽油机还需切断点火路中的剩余燃油迅速烧尽，汽油机还需切断点火电源同时，用直流电力测功器反拖发动机，以电源同时，用直流电力测功器反拖发动机，以原给定转速使发动机空转，并尽量使冷却液温度原给定转速使发动机空转，并尽量使冷却液温度和机油温度保持给定工况的温度不变和机油温度保持给定工况的温度不变电力测功电力测功器所测得的功率即为发动机该工况下的机械损失器所测得的功率即为发动机该工况下的机械损失功率可根据测得数据计算机械效率可根据测得数据计算机械效率2.灭缸法灭缸法　　灭缸法缸法仅适用于多缸适用于多缸发动机首先将首先将发动机机调整到整到给定工况定工况稳定工作，定工作，测定其有定其有效功率Ｐｅ；然后停止向一个气缸供油，效功率Ｐｅ；然后停止向一个气缸供油，并并调整整测功器，使功器，使发动机恢复到原来的机恢复到原来的转速，再速，再测定定发动机的有效功率Ｐ由于有机的有效功率Ｐ由于有一个气缸不工作，第二次一个气缸不工作，第二次测得的有效功率得的有效功率比第一次比第一次测得的小，得的小，两者之差即两者之差即为停油气停油气缸的指示功率缸的指示功率3.油耗线法油耗线法 测量量时柴油机保持一定的柴油机保持一定的热力状力状态，，测取不同取不同转速下空速下空载油耗Ｂ，再油耗Ｂ，再测取取上述上述转速下、４％～５％速下、４％～５％标定功率定功率ΔＰＰ工况下的燃油消耗量Ｂ工况下的燃油消耗量Ｂ１１，，ＢＢ１１－Ｂ＝－Ｂ＝ΔＢ即Ｂ即为不同不同转速、不同速、不同ΔＰＰ下的燃油消耗量。

下的燃油消耗量二、各缸工作均匀性试验二、各缸工作均匀性试验1.汽油机汽油机(１１)压缩压力的测定　压缩压力的测定　 压缩压力的测定目的是评定汽油机各缸进气分压缩压力的测定目的是评定汽油机各缸进气分配的均匀性配的均匀性 试验时切断油路，将剩余燃油烧尽，再切断点试验时切断油路，将剩余燃油烧尽，再切断点火电源，用电力测功机拖动发动机节气门全开，火电源，用电力测功机拖动发动机节气门全开，在额定转速下，仅拆下一个缸的火花塞，其他缸的在额定转速下，仅拆下一个缸的火花塞，其他缸的火花塞均装好，测量该缸的最大压缩压力，然后同火花塞均装好，测量该缸的最大压缩压力，然后同样测量其他各缸降低转速，进行同样的测量，直样测量其他各缸降低转速，进行同样的测量，直到最低转速，适当分布到最低转速，适当分布10个以上的测量点个以上的测量点(２２)各缸废气的测定　各缸废气的测定　 这个个试验的目的是的目的是评定汽油机各缸混合气分配定汽油机各缸混合气分配的均匀性的均匀性　　　　试验时节气气门全开，从最低全开，从最低转速开始，速开始，测量各量各缸排气中的ＣＯ缸排气中的ＣＯ浓度度(或空燃比或空燃比)，逐，逐渐增加增加转速速进行同行同样测量，直至量，直至额定定转速。

适当分布速适当分布8个以上个以上测量点　　　　试验中主要中主要测量量项目目：：进气状气状态、各缸ＣＯ、各缸ＣＯ浓度度(或空燃比或空燃比)、、转矩、燃料消耗量及汽油矩、燃料消耗量及汽油馏程并并可可绘制汽油机各缸混合气分配均匀性曲制汽油机各缸混合气分配均匀性曲线(ＣＯＣＯ浓度度随随发动机机转速的速的变化关系化关系)2.柴油机单缸熄火功率的测定柴油机单缸熄火功率的测定 试验目的是目的是评定非增定非增压柴油机各缸工作均匀性柴油机各缸工作均匀性　　　　试验时油油门全开，在全开，在额定定转速下速下进行行测量，第量，第一缸熄火，一缸熄火，调整整测功器使功器使转速恢复，速恢复，进行行测量同样方法方法进行其他各缸熄火和行其他各缸熄火和测量　　　　试验中主要中主要测量量项目目：：进气状气状态、、转速、速、转矩矩及及单缸熄火后的缸熄火后的发动机机转矩计算各缸的算各缸的实测近似近似指示功率指示功率(即即发动机机实测功率与功率与单缸熄火后的缸熄火后的发动机机实测功率之差功率之差)、柴油机工作不均匀系数、柴油机工作不均匀系数(即即单缸指缸指示功率的最大差示功率的最大差值与与单缸平均指示功率的百分比缸平均指示功率的百分比)。

三、空燃比的测定１)分别测量空气流量和燃油消耗量，据此来确定空燃比２)导热系数法3)密度法4)废气分析法图１１-１９　不同空燃比下废气的成分与导热系数图１１-２０　导热系数式空燃比测量仪图１１-２１　不同空燃比下废气的成分与密度图１１-２２　密度式空燃比测定仪1—废气室　2—电动机　3—比较气室第四节　发动机台架试验第四节　发动机台架试验一、试验前的准备一、试验前的准备(１１)制定试验大纲制定试验大纲１１)提出试验内容及其评定指标提出试验内容及其评定指标２２)确定试验方法、设备、仪表和试验日期确定试验方法、设备、仪表和试验日期３３)试验的组织和安排，包括试验条件如何试验的组织和安排，包括试验条件如何组合、试验的次序和进行的次数等组合、试验的次序和进行的次数等(２２)发动机、仪器设备的准备工作　发动机、仪器设备的准备工作　 对于于试验发动机要机要检查零部件是否零部件是否合格，装配是否正确，合格，装配是否正确，检查各油路、各油路、水路等是否通水路等是否通畅，有无异响有无异响对新新发动机要机要进行磨合运行磨合运转，磨合后，磨合后应进行行预调试验，使影响性能的各种因素，使影响性能的各种因素调整到最佳状整到最佳状态。

(３３)试验中注意的问题试验中注意的问题１１)连续试验时，需定时按规定的工况检查发动机性能指标，以连续试验时，需定时按规定的工况检查发动机性能指标，以判断其技术状况是否良好判断其技术状况是否良好２２)比较性试验应在较短时期内完成，以免由于环境状态变化而比较性试验应在较短时期内完成，以免由于环境状态变化而引起误差引起误差３３)必须在工况稳定时测取试验数据必须在工况稳定时测取试验数据４４)每种试验工况的全部参数应同时测量，而每个参数应相继至每种试验工况的全部参数应同时测量，而每个参数应相继至少测取少测取2次５５)一般每一条试验曲线应至少取一般每一条试验曲线应至少取8个均匀分布的试验点，在难以个均匀分布的试验点，在难以判断曲线形状和趋向处，应增加中间点判断曲线形状和趋向处，应增加中间点６６)必要时，试验中应绘制监督曲线，即绘制主要原始数据与试必要时，试验中应绘制监督曲线，即绘制主要原始数据与试验中选定的变化参数之间的关系曲线验中选定的变化参数之间的关系曲线７７)试验中发生各种异常现象应及时记录试验中发生各种异常现象应及时记录二、发动机台架试验方法二、发动机台架试验方法1.负荷特性试验负荷特性试验 试验目的是在规定转速下，评定发动机部分负试验目的是在规定转速下，评定发动机部分负荷的经济性。

荷的经济性　　试验时，发动机在５０％～８０％的额定转速　　试验时，发动机在５０％～８０％的额定转速下运行，保持转速不变，从小负荷开始逐渐增大负下运行，保持转速不变，从小负荷开始逐渐增大负荷，相应增大油门开度至油门全开适当分布８个荷，相应增大油门开度至油门全开适当分布８个以上测量点，绘制负荷特性曲线以上测量点，绘制负荷特性曲线　　试验中测量的　　试验中测量的主要项目有：进气状态、转速、主要项目有：进气状态、转速、转矩、燃料消耗量、排气温度、汽油机进气管真空转矩、燃料消耗量、排气温度、汽油机进气管真空度等2.万有特性试验万有特性试验(１１)负荷特性法负荷特性法　在发动机工作转速范围内均匀地选择　在发动机工作转速范围内均匀地选择8种种以上的转速，在选定的各种转速下进行负荷以上的转速，在选定的各种转速下进行负荷特性试验特性试验２２)速度特性法速度特性法　根据额定功率的百分数，适当地选择　根据额定功率的百分数，适当地选择8种种以上的油门开度以上的油门开度图１１-２３　万有特性曲线的作法示意图3.柴油机的调速特性试验及调速率测定柴油机的调速特性试验及调速率测定 试验目的目的是是评定柴油机的定柴油机的稳定定调速率。

速率试验可与可与外特性外特性试验结合在一起合在一起进行　　　　试验时卸除全部卸除全部负荷，油荷，油门全开，使全开，使发动机达到机达到最高空最高空转转速，然后逐速，然后逐渐增加增加负荷，使荷，使转速逐速逐渐下降，下降，直到最大扭矩直到最大扭矩转速附近速附近为止选取取10个以上个以上测量点，量点，使使较多的点分布在多的点分布在转折区　　　　试验中需中需测量的量的项目：目：进气状气状态、、转速、速、转矩、矩、调速器开始起作用的速器开始起作用的转速、最高速、最高稳定空定空转转速根据所得数据所得数据计算算稳定定调速率，速率，绘制制调速特性曲速特性曲线三、试验结果的整理三、试验结果的整理　　 试验数据的整理工作是整个试验工作最试验数据的整理工作是整个试验工作最后一个重要环节，只有对测得的大量数据进后一个重要环节，只有对测得的大量数据进行认真科学地整理，才能揭示出试验对象本行认真科学地整理，才能揭示出试验对象本身所固有的规律，以便用于指导工作身所固有的规律，以便用于指导工作试验试验结果的整理中包括结果的整理中包括试验数据的误差分析；发试验数据的误差分析；发动机各性能参数的计算；有效功率、转矩和动机各性能参数的计算；有效功率、转矩和有效燃油消耗率等参数的标准进气状态校正；有效燃油消耗率等参数的标准进气状态校正；试验曲线的绘制及建立经验公式试验曲线的绘制及建立经验公式等内容。