第十一章-发动机试验

1、2021/7/41 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 2021/7/42 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

2、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。 2021/7/43 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应的内燃机或发动机试验标准世界上各国都制定了相应的内燃机或发动机试验标准, , 这些标准通常都是按内燃机种类和用途分类制定的。这些标准通常都是按内燃机种类和用途分类制定的。我国制定我国制定 的内燃机和发动机的试验标准有的内燃机和发动机的试验标准有: :1987年制定颁布的年制定颁布的内燃机内燃机 台架性能试验方法试验方法台架性能试验方法试验方法(GB 1

3、105.21987), ,内燃机内燃机 台架性能试验方法测量方法台架性能试验方法测量方法(GB 1105.31987), ,国家国家 汽车行业标准汽车行业标准汽车发动机性能试验方法汽车发动机性能试验方法( 1999), ,汽车发动机可靠性试验方法汽车发动机可靠性试验方法(QC525 ), ,汽车发动机定型试验规程汽车发动机定型试验规程(QC526), , 其中对性能试验、可靠性试验和现生产的发动机抽查试验等有其中对性能试验、可靠性试验和现生产的发动机抽查试验等有 关事项关事项, ,如功率标定、性能试验项目、可靠性耐久性试验规范、如功率标定、性能试验项目、可靠性耐久性试验规范、 出厂试验内容、测

4、试设备方法和精度等都作了较详细的规定。出厂试验内容、测试设备方法和精度等都作了较详细的规定。 2021/7/44 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-发动机试验台架简图发动机试验台架简图 2021/7/45 2.监测仪器监测仪器 包括包括冷却水温度计、机油温度计、机油压冷却水温度计、机油温度计、机油压 力计、排气温度指示器、气压计、室内温度力计、排气温度指示器、气压计、室内温度 计、湿度计等。计、湿度计等。 2021/7/46 3.特殊设备特

5、殊设备 包括包括示功器、空气流量计、冷却水流量计、示功器、空气流量计、冷却水流量计、 废气分析仪、烟度计、声级计、测振仪废气分析仪、烟度计、声级计、测振仪等。等。 目前目前, ,台架试验越来越多地采用自动控制系统。台架试验越来越多地采用自动控制系统。 如公司的如公司的PUMA系统、申克公司的系统、申克公司的-系系 统、西门子公司的系统都是产品化的计算机统、西门子公司的系统都是产品化的计算机 控制的测试系统控制的测试系统, ,这些系统对试验台架进行控制和数这些系统对试验台架进行控制和数 据采集据采集, ,同时也将相关数据传送给用户网络系统的上同时也将相关数据传送给用户网络系统的上 位计算机系统位

6、计算机系统, ,自动完成主要参数监控、试验结果显自动完成主要参数监控、试验结果显 示、曲线拟合、测量点配置等工作示、曲线拟合、测量点配置等工作, ,提高了测量的精提高了测量的精 度和速度。度和速度。 2021/7/47 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 2021/7/48 图图11-4气电示功器的点迹测录及气电示功器的点迹测录及?图图 图图11-3气电

7、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 2021/7/49 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 2021/7/410 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 2021/7/4

8、11 (二)有效功率的测量 1.水力测功器 图11-7PSI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 2021/7/412 图11-8PSI22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 2021/7/413 图11-9PSI型水力测功器的特性曲线图 2021/7/414 2.直流电力测功器 图11-0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 2021/7/415 图11-1电力测功器

9、特性曲线 2021/7/416 3.电涡流测功器 图11-2电涡流制动器工作原理简图 2021/7/417 图11-3电涡流测功器的特性曲线 2021/7/418 三、燃油消耗率的测量 (一)容积法 1)打开油箱开关打开油箱开关,三通阀置于三通阀置于A位置位置,发动机由油箱供油。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位置位置,油箱同时向发动机和量瓶供油箱同时向发动机和量瓶供 油。油。 3)测量开始时测量开始时,将三通阀转至将三通阀转至C位置位置,发动机直接由量瓶供油。发动机直接由量瓶供油。 4)测量完毕测量完毕,将三通再次转回将三通再次转回B位置位置,向量瓶再次充油向量

10、瓶再次充油,准备下准备下 次测量。次测量。 2021/7/419 图11-4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 2021/7/420 (二)质量法 )打开油箱开关打开油箱开关,将三通阀将三通阀4置于位置置于位置,油箱向发动机供油。油箱向发动机供油。 )三通阀转至位置三通阀转至位置,油箱向发动机供油并向量杯充油。油箱向发动机供油并向量杯充油。 )测量时测量时,将三通阀置于位置将三通阀置于位置,柴油机用量杯内燃油柴油机用量杯内燃油,当天平指当天平指 针指零瞬间针指零瞬间,起动秒表起动秒表,然后取下一定质量的砝码。然后取下一定质量的砝码。 )当天平指针再次到零位瞬时当天平指针再

11、次到零位瞬时,停止秒表停止秒表,记录用去的燃油量记录用去的燃油量 和相应的时间。和相应的时间。 )将取下的砝码放回天平上将取下的砝码放回天平上,将三通置于位置将三通置于位置,在量杯再次充在量杯再次充 好油后好油后,将三通转至位置将三通转至位置,准备下次测量。准备下次测量。 2021/7/421 图-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 2021/7/422 图-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 2021/7/423 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

12、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。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。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。发动机带动测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功机主轴每旋转一周,捡拾器内的线圈就产生捡拾器内的线圈就产生60

13、次感次感 应电脉冲应电脉冲,这个信号送到指示仪表这个信号送到指示仪表(相当于一个频率相当于一个频率 计外加时间开关计外加时间开关)。 2021/7/424 (二二)电气式转速表电气式转速表 电气式转速表主要有发电机式电气式转速表主要有发电机式 和脉冲式两种。和脉冲式两种。发电机式做成直流或发电机式做成直流或 交流发电机结构交流发电机结构, ,利用感应电压与转速利用感应电压与转速 成正比的原理进行测量。成正比的原理进行测量。脉冲式是利脉冲式是利 用转速与频率成正比的原理用转速与频率成正比的原理, ,做成一种做成一种 多级的发电机结构多级的发电机结构, ,利用感应电压的频利用感应电压的频 率进行测

14、量。率进行测量。 2021/7/425 (三三)机械式转速表机械式转速表 机械离心式手持转速表是利用机械离心式手持转速表是利用 重块的离心力与转速的平方成正重块的离心力与转速的平方成正 比的原理而工作的。比的原理而工作的。由于其使用由于其使用 方便方便, ,价格低廉价格低廉, ,测量范围广测量范围广, ,在试在试 验室仍有一定的应用。验室仍有一定的应用。 2021/7/426 五、流量的测量 图-节流式流量计工作原理 2021/7/427 图-旋涡流量计工作原理 2021/7/428 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

15、倒拖法 试验时发动机在给定工况稳定运行试验时发动机在给定工况稳定运行,冷却液及冷却液及 机油温度达到规定要求。机油温度达到规定要求。然后切断油路然后切断油路,使管路中使管路中 的剩余燃油迅速烧尽的剩余燃油迅速烧尽,汽油机还需切断点火电源。汽油机还需切断点火电源。 同时同时,用直流电力测功器反拖发动机用直流电力测功器反拖发动机,以原给定转速以原给定转速 使发动机空转使发动机空转,并尽量使冷却液温度和机油温度保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。持给定工况的温度不变。电力测功器所测得的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功率。可根据率即为发动机该工况下的机械损失

16、功率。可根据 测得数据计算机械效率。测得数据计算机械效率。 2021/7/429 2.灭缸法灭缸法 灭缸法仅适用于多缸发动机。灭缸法仅适用于多缸发动机。首先将发首先将发 动机调整到给定工况稳定工作动机调整到给定工况稳定工作, ,测定其有效测定其有效 功率功率; ;然后停止向一个气缸供油然后停止向一个气缸供油, ,并调并调 整测功器整测功器, ,使发动机恢复到原来的转速使发动机恢复到原来的转速, ,再再 测定发动机的有效功率。由于有一个气测定发动机的有效功率。由于有一个气 缸不工作缸不工作, ,第二次测得的有效功率比第一次第二次测得的有效功率比第一次 测得的小测得的小, ,两者之差即为停油气缸的

17、指示功两者之差即为停油气缸的指示功 率。率。 2021/7/430 3.油耗线法油耗线法 测量时柴油机保持一定的热力状测量时柴油机保持一定的热力状 态态, ,测取不同转速下空载油耗测取不同转速下空载油耗, ,再测再测 取上述转速下、标定功率取上述转速下、标定功率 工况下的燃油消耗量工况下的燃油消耗量, , 即为不同转速、不同即为不同转速、不同 下的燃油消耗量。下的燃油消耗量。 2021/7/431 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 ()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

18、匀性。 试验时切断油路试验时切断油路,将剩余燃油烧尽将剩余燃油烧尽,再切断点火电再切断点火电 源源,用电力测功机拖动发动机。节气门全开用电力测功机拖动发动机。节气门全开,在额定在额定 转速下转速下,仅拆下一个缸的火花塞仅拆下一个缸的火花塞,其他缸的火花塞均其他缸的火花塞均 装好装好,测量该缸的最大压缩压力测量该缸的最大压缩压力,然后同样测量其他然后同样测量其他 各缸。降低转速各缸。降低转速,进行同样的测量进行同样的测量,直到最低转速直到最低转速,适适 当分布当分布10个以上的测量点。个以上的测量点。 2021/7/432 ()各缸废气的测定各缸废气的测定 这个试验的目的是评定汽油机各缸混合这个

19、试验的目的是评定汽油机各缸混合 气分配的均匀性。气分配的均匀性。 试验时节气门全开试验时节气门全开, ,从最低转速开始从最低转速开始, ,测量各缸测量各缸 排气中的浓度排气中的浓度(或空燃比或空燃比), ,逐渐增加转速进行同逐渐增加转速进行同 样测量样测量, ,直至额定转速。适当分布直至额定转速。适当分布8个以上测量点。个以上测量点。 试验中主要试验中主要测量项目测量项目: :进气状态、各缸浓进气状态、各缸浓 度度(或空燃比或空燃比)、转矩、燃料消耗量及汽油馏程。、转矩、燃料消耗量及汽油馏程。并并 可绘制汽油机各缸混合气分配均匀性曲线可绘制汽油机各缸混合气分配均匀性曲线(浓度浓度 随发动机转速

20、的变化关系随发动机转速的变化关系)。 2021/7/433 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 试验目的是评定非增压柴油机各缸工作试验目的是评定非增压柴油机各缸工作 均匀性均匀性。 试验时油门全开试验时油门全开, ,在额定转速下进行测量在额定转速下进行测量, ,第一第一 缸熄火缸熄火, ,调整测功器使转速恢复调整测功器使转速恢复, ,进行测量。同样方进行测量。同样方 法进行其他各缸熄火和测量。法进行其他各缸熄火和测量。 试验中主要试验中主要测量项目测量项目: :进气状态、转速、转矩进气状态、转速、转矩 及单缸熄火后的发动机转矩。及单缸熄火后的发动机转矩。计算各缸的实测近似计算

21、各缸的实测近似 指示功率指示功率(即发动机实测功率与单缸熄火后的发动机即发动机实测功率与单缸熄火后的发动机 实测功率之差实测功率之差)、柴油机工作不均匀系数、柴油机工作不均匀系数(即单缸指即单缸指 示功率的最大差值与单缸平均指示功率的百分比示功率的最大差值与单缸平均指示功率的百分比)。 2021/7/434 三、空燃比的测定 )分别测量空气流量和燃油消耗量,据此来确定空 燃比。 )导热系数法。 3)密度法。 4)废气分析法 2021/7/435 图-不同空燃比下废气的成分与导热系数 2021/7/436 图-导热系数式空燃比测量仪 2021/7/437 图-不同空燃比下废气的成分与密度 202

22、1/7/438 图-密度式空燃比测定仪 1废气室2电动机3比较气室 2021/7/439 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 ()制定试验大纲制定试验大纲 )提出试验内容及其评定指标。提出试验内容及其评定指标。 )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。 )试验的组织和安排试验的组织和安排,包括试验条件如何组包括试验条件如何组 合、试验的次序和进行的次数等。合、试验的次序和进行的次数等。 2021/7/440 ()发动机、仪器设备的准备工作发动机、仪器设备的准备工作 对于试验发动机要检查零部件对于试验发动机要检查零部件 是

23、否合格是否合格, ,装配是否正确装配是否正确, ,检查各油路、检查各油路、 水路等是否通畅水路等是否通畅, ,有无异响。有无异响。对新发动对新发动 机要进行磨合运转机要进行磨合运转, ,磨合后应进行预调磨合后应进行预调 试验试验, ,使影响性能的各种因素调整到最使影响性能的各种因素调整到最 佳状态。佳状态。 2021/7/441 ()试验中注意的问题试验中注意的问题 )连续试验时连续试验时,需定时按规定的工况检查发动机性能指标需定时按规定的工况检查发动机性能指标,以判断以判断 其技术状况是否良好。其技术状况是否良好。 )比较性试验应在较短时期内完成比较性试验应在较短时期内完成,以免由于环境状态

24、变化而引以免由于环境状态变化而引 起误差。起误差。 )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。 )每种试验工况的全部参数应同时测量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而每个参数应相继至少 测取测取2次。次。 )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个均匀分布的试验点,在难以判在难以判 断曲线形状和趋向处断曲线形状和趋向处,应增加中间点。应增加中间点。 )必要时必要时,试验中应绘制监督曲线试验中应绘制监督曲线,即绘制主要原始数据与试验中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。选定的变化参数之间的关系曲线。

25、)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。 2021/7/442 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试验目的是在规定转速下,评定发动机部分负荷评定发动机部分负荷 的经济性。的经济性。 试验时试验时,发动机在的额定转速下发动机在的额定转速下 运行运行,保持转速不变保持转速不变,从小负荷开始逐渐增大负荷从小负荷开始逐渐增大负荷,相相 应增大油门开度至油门全开。适当分布个以上测应增大油门开度至油门全开。适当分布个以上测 量点量点,绘制负荷特性曲线。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主要项目有:进气状态、转速、转进气状态、转速、转 矩、燃料消耗量、排气温度、汽油机进气管真空度矩、燃料消耗量、排气温度、汽油机进气管真空度 等。等。 2021/7/443 2.万有特性试验万有特性试验 ()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 以上的转速以上的转速,在选定的各种转速下进行负荷在选定的各种转速下进行负荷 特性