汽车动力性和燃油经济性检测.ppt

汽车动力性和燃油经济性检测,第一节 发动机动力性检测,教学目的及要求：,1，掌握稳态测功方法及稳态测功测功原理。 2，掌握无负荷测功方法及无负荷测功原理。 3、掌握用无负荷测功仪进行的单缸功率检测方法及作用。 4，掌握用发动机转速降进行的单缸功率检测方法及作用。 5，认知发动机综合检测仪的，掌握其作用及使用方法,教学重点和难点分析：,重点： 无负荷测功原理及无负荷测功方法； 转速信号的检测原理 根据发动机转速降进行的单缸功率检测； 发动机综合检测仪的认知，作用及使用 难点：无负荷测功方法及无负荷测功原理 发动机综合检测仪的认知，作用及使用 课时：2,知识的引入,一 术语与概念,1，发动机的动力性名词,用有效功率即轴功率来评价，是综合性指标,1）发动机的动力性,2）发动机额定功率： 一般来说，就是指发动机运动部件正常运转时的最大功率，一般对新机器而言,3），发动机最大输出功率Pmax 发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下用来带动维持运转所必须的附件时所输出的功率，又称总功率。 此时被测发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的功率。 在国外有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。常在额定功率后注有“净”字，以示区别。净功率是直在全负荷状态下，发动机带有全套附件时所输出的功率。,汽车发动机最大输出功率是汽车动力性的基本参数。汽车在使用一定时期后，技术状况发生变化，发动机的最大输出功率变小，所以用其变小的差值评价发动机技术状况下降的程度。 但应注意，在汽车综合性能检测站用无外载测功法或底盘测功机所测定的发动机功率，必须换算为总功率后才能与额定规律比较。,2，汽车动力性,定义：,指标：,汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度，是汽车各性能中最基本重要的性能,最高车速，加速时间，最大爬坡度,1）汽车的最高车速指汽车在良好的水平路面上汽车能达到的最高行驶速度。 2）汽车的加速时间常用汽车原地起步加速时间和超车加速时间来评价。汽车加速时间指汽车原地起步后以最大加速度到某一预定距离或车速所需要的时间。超车加速时间指汽车从某一较低车速全力加速至某一较高车速需要的时间。 3）汽车所能爬的最大坡度是指汽车在良好路面上满载时的最大爬坡度，表示汽车的上坡能力。,3，燃油经济性,定义：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量来完成经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性,指标：,等速百公里油耗（L/100KM），循环工况百公里油耗,二，汽车经济性和动力性检测框图,三，发动机功率测量方法,1，发动机特性曲线,负荷特性：转速不变，发动机性能参数数值随节气门开度变化规律。 速度特性：节气门开度一定，发动机性能参数随转速的变化关系。,如：在不换档情况下，汽车上坡时加大油门，下坡时关小油门，而维持发动机转速n不变，这时发动机以负荷特性工作。,如：汽车爬坡或阻力变化时，节气门（或油门）开度不变，转速n随外界负荷的变化而变化。外界负荷大，n，外界负荷小，n，这时发动机沿速度特性工作。,发动机有效功率（轴功率、额定功率、标准功率）和发动机有效扭矩、最大扭矩、标定转速都是动力性的评价指标。,2，发动机动力性的评价指标,测功试验：测量功率的试验叫测功试验,发动机的动力性主要通过发动机的功率即轴功率评价 发动机功率是诊断发动机技术状况的综合性指标 发动机功率检测分为稳态测功和动态测功两种类型,3，发动机功率标准,极限植： 在用车，发动机功率不得低于额定功率的75% 大修竣工后，发动机功率不得低于额定功率的90%,发动机台架试验时测功机给发动机加载，能测动力性、经济性、排放，称为稳态测功。而检测中常用无负荷测功。,4，发动机功率的测试方法,稳态测功（无负荷测功）,无负荷测功,发动机功率的测试方法,四，稳态测功：,1），定义： 亦称有负荷测功，是指节气门开度一定、转速一定和其他参数不变的稳定状态下，通过给发动机加一定的模拟负载，来测量发动机的转速、转矩和功率的方法 2），优点：结果准确 3），缺点：专门台架，费时费力 4），适用部门：汽车制造厂，科研部门,实际为一负荷特性,5），稳态测功公式依据：,6），稳态测功所用设备,水力测功机 Water Power Dynamoter 电力测功机 Electric Power Dynamoter 电涡流测功机 （Eddy Current Dynamater）,水力测功器,电涡流测功机,7），稳态测功的方法,在台架试验中，发动机装在专用试验台架上，在节气门全开时，由试验台的测功器给发动机施加负荷使其在额定转速下稳定运转，根据测功器施加的转矩值和转速，利用上述公式变可得到发动机的有效输出功率值,稳态测功的结果准确可靠，通常多为汽车制造厂、高等院校和科研部门进行性能试验所采用。但测功一次需要吊装发动机，费时费力成本高，且需要在专门的试验台中进行，需安装固定的水力测功器、电力测功器或电涡流测功器，建主测功试验台。因此，汽车维修企业和道路运政管理机构不采用该方法。,8），稳态测功机工作原理,参阅下单元“底盘测功机”,五，无负荷测功 （动态测功）,亦称无负荷测功或无外载测功，是指发动机在不带负载的情况下，突然开大节气门，使发动机克服惯性和摩擦阻力而加速运转，通过测量发动机的加速性能来测量所发出的瞬时功率。 优点：简单，不用拆机，轻便 缺点：结果不准确 适用部门：一般检测站,常用,1，动态测功（无负荷测功）：,2，无负荷测功的基本思路,如果把发动机的所有运动部件都看成使一个绕曲轴中心线运动的回转体，当发动机与传动系统脱开，将没有任何外界负荷的发动机在怠速下突然将节气门打开至最大开度时，发动机产生的动力克服机械阻力矩和压缩汽缸内混合气阻力矩之后所剩余的有效转矩 ME 将全部用来使发动机运动部件加速，此时，发动机克服本身惯性力矩迅速加速到空载最大转速。 对同一发动机而言，有效功率愈大，运动部件的加速度也愈大,3，无负荷测功原理 无测功机加载，但发动机速度变化时会产生加速度，即力使某一惯量的旋转物体产生加速度，惯量一定，加速度大，功率大。或功的变化：,4，结论,由以上分析，可知： 通过测定发动机某一转速下的瞬时加速度或指定范围内的平均加速度、加速时间来确定发动机有效输出功率的大小,5，无负荷测功的两种分类,分类1：用测定瞬时角加速度的方法测定的瞬时功率 分类2：用测定加速时间的方法测定的平均功率,发动机无外载测功仪的基本原理是：在测量发动机功率时不加外负荷，而以发动机自身内部运动部件加速时的惯性为负荷。即在发动机节气门全开时，发动机产生的全部有效功率来克服加速时的惯性力矩。,6，瞬时功率测量原理,）、瞬时测功：当发动机结构确定J为常数。则引入k作为与稳态测功的修正系数。C1k=C结论：功率与瞬时加速度成正比。,在变工况条件下测试发动机功率时，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,上式表明，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。,7，用测定加速时间的方法测定的平均功率,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,其动能增量等于发动机所作的功。即: A=1/2J22-1/2J12 A=1/2J（n2/30)2-1/2J(n1/30)2 =C(n22-n12) Pem=A/T=C(n22-n12)/ T 功率与加速时间成反比。,结论：,在加速过程中，发动机在某一转速范围n1n2内的平均功率与加速度T成反比.测定转速范围内的平均功率,实质上成为测定该转速范围内的加速时间的问题,六，转速、角加速度、加速时间的测试方案,由无负荷测功原理可知，无论瞬时功率测量还是平均功率测量，都离部开转速n，角加速度或加速时间T，下面讲解转速、角加速度、加速时间的测试方案,）、转速： a 漏磁感应传感器：点火线圈内磁场变化在线圈中感应出信号，四缸四信号表示两转 b 电磁感应传感器：高压线电流变化磁场变化，线圈出信号，一信号二转 c 磁阻式：磁场变化切割磁力线。,磁感应式(无点火信号用，如柴油机),这类仪器通过非接触式的电磁感应传感器，在检测时与飞轮保持一定距离，当曲轴转动时，飞轮的每一个齿越过传感器时就产生一个脉冲信号，所以，每分钟的脉冲信号频率除以飞轮齿圈齿数，就是发动机的转速。,2）、角加速度： 基本思路：转速传感器的脉冲信号输入加速度计算器，计算一定时间内输入的脉冲数差值，正比角加速度。 时间间隔越小，所测出的有效功率愈接近瞬时有效功率,测瞬时加速度仪的电路原理,这是一种通过测量加速过程中某一转速下的瞬时加速度（dn/dt），从而获得瞬时功率的方法 传感器转速脉冲信号输入到信号放大处理装置放大，然后输入计算机。只有当发动机转速达到规定值n1时，计算机开始记时并工作，记录传感器输入的脉冲数，并把这些脉冲数累加起来。时间间隔由计算机内的时间信号发生器控制，每一时间间隔内的脉冲数与发动机转速成正比，而后一时间间隔与前一时间间隔的脉冲数差值与发动机的角加速度成正比，角加速度又与发动机的有效功率成正比。计算机将这些脉冲信号自动分析计算，通过显示器或打印机显示出发动机的功率。,3），测加速时间仪器的测量原理,该方法通过测量加速过程中某加速范围内的加速时间t ，从而获得平均加速功率。该仪器能把来自点火系初级电路中初级电流的感 应信号转为脉冲信号，经整形后变成矩形触发波，然后再把矩形的转速脉冲变为平均电压信号。当发动机节气门突然全开，加速到起始转速n1时，此时与起始转速对应的电压信号去触发计算与控制电路，使时标信号进入计算机并寄存。当发动机转速达到n2时，此时转速对应的电压信号又去触发计算与控制电路，使时标信号停止进入计算机，并把寄存中的时标脉冲数经数模转换成电流，通过显示器显示出来。,七，无负荷测功的检测仪器,无负荷测功的检测仪器有：,测角加速度的瞬时功率的无负荷测功的检测仪器天津YT416型发动机检测仪 测试加速时间的平均功率的测试济南WFJ-1 发动机综合测试仪测试加速时间的平均功率的测试EA100/ACD2000,1，测试加速时间的平均功率的测试济南WFJ-1 的使用,1），测试方法,发动机处于完好技术状况，预热至发动机正常温度 仪器调零 设置n1，n2 置入转动惯量J 可以进行测试,2），n1，n2和转动惯量J的确定,n1，一般取1000r/min， n2比额定转速低200-600r/min,转动惯量J的确定,发动机运动部件对曲轴转动中心线的当量转动惯量J，需要从原厂或实验方法测得 原厂获得：查资料 实验方法测得方法： 已知最大功率pemax,假设当量转动惯量为J1，实验后测得的最大功率为P测，择被测发动机的转动惯量J为 J= J1/ P测* pemax,3）仅能显示加速时间的无负荷测功仪的发动机功率计算,测得加速时间后，应到制造厂推荐得曲线图或表格上查处对应值，以便愈标准功率值对照,八，无负荷测功的测试方法,（1）怠速加速法 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，发动机转速突然上升，当转速达到所确定的测试转速（测瞬时功率）或过终止转速n2时，仪表显示出所测功率值。此后应立即松开加速踏板，以避免发动机长时间高速运转。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。改测试方法既适用于汽油机，又适用于柴油机。,（2）启动法 首先将节流阀开至最大位置，再启动发动机加速运转，当转速达到确定值或超过终止转速后，仪表显示出测试值。启动法可用于化油器式汽油机，由于排除了化油器加速泵的附加供油作用，因此可检查化油器的调整状况。,局限性,因为瞬时功率和平均功率都含有包括转动惯量J在内的修正系数,因此需要予知发动机转动惯量并输入到仪器内.,2，发动机综合测试仪测试加速时间的平均功率的测试EA100/ACD2000,3、k值的确定：测定各转速下的稳态功率，在测加速到该转速下的瞬态功率（加速时间）。,八，单缸功率检测 （又称功率平衡测试、也叫各缸功率均匀性测试）,单缸断火检测转速下降值，下降幅度应相等，误差t。,单缸功率检测,检查各个汽缸的功率和各缸动力性能是否一致是动力检测的重要内容 各个汽缸的功率和各缸动力性能一致,发动机才能工作平稳 测试各个汽缸的功率和各缸动力性能,可以确定发动机动力下降的具体原因,各气缸功率均衡性检测,在发动机正常工作情况下，发动机输出功率应等于各缸功率之和，各缸输出功率应大致相等。但是由于结构、供油系以及点火系方面的差异，各气缸实际发出的功率还是会有所不同。特别是当某气缸有故障时，这种差异就会更大。例如在某一转速下，若某气缸火花塞突然断火，该气缸就不能做功，发动机总功率就会下降。,根据这种分析，我们就可以采用轮流将各缸断火的办法，来判断某缸技术状况是否良好。“单缸断火”的具体测试方法有两种： 一种是测量功率的变化； 另一种是测量转速的变化。,（1）单缸功率的检测方法,首先，利用无负荷测