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现代汽车检测与故障诊断技术2.2发动机功率检测与故障检测

稳态测功和动态测功之分:
稳态测功也称有负荷测功,它必须在专门台 架上进行,需要专门的检测设备给发动机加载, 其特点是测功准确、测试时间长、测试费用高, 不能适应汽车不解体检测的要求;动态测功也称 无负荷测功或无外载测功,可以在汽车不解体条 件下就测定发动机功率,其特点是所用仪器轻便、 测功速度快、方法简单,但测功精度较低。对于 汽车维修企业和交通管理部门,目前应用较多的 是无负荷测功。
率,与该转速和其转速变化率呈正比。因此,只要得 知被测发动机的n值,就可以通过测取发动机转速变 化率来判断发动机的动力性能。由于是瞬态参数,所 以式(2-2)计算得到的是n转速下的瞬时功率。
2. 平均功率检测原理
瞬时功率的检测在实际操作中有一定的困难, 实际应用时往往测量发动机加速过程中的平均功率。 根据功能原理知,发动机驱动曲轴所作的功A等于 曲轴旋转动能的增量,其数学表达式为:
(2-1)
式中:Ttq —发动机转矩(N˙m);
J —发动机运动部件与附带的旋转部件对曲轴中
心线的当量转动惯量(kg˙m2);
dw dt
n
—曲轴的角加速度(rad/s2); —发动机转速(r/min);
dn dt
—曲轴转速变化率(r/s2)。
将Ttq代入有效功率计算式得:
式中:Pe —发动机瞬时功率(kW);
A

1
2
J
(w2
2
w2 1
)
A 12J (w2 w1) Tn2n1C30
J 式中: —发动机当量转动惯量;
w1,w2 —发动机加速过程测定区间的曲轴起始
角速度和终止角速度(1/s)。
设曲轴角速度加速测定区间w1 ~w2 ,对应的发
动机转速为n1~n2,加速所经历的时间为T ,则这一
2)起动加速法
首先将节气门开至最大位置,再起动发动机自由加速运转,当转 速达到确定值或超过终止转速后,仪表显示出测试值。起动加速法可 避免因迅猛加速操作发动机引起的误差,也可排除化油器式汽油机加 速泵附加供油作用的影响。
3. 测试注意事项
(1)发动机当量转动惯量的选取对测量精 度的影响较大,其J值的确定至关重要。仪器生产 厂家提供的某些车型的J值多为发动机台架试验时 取得的。这种试验一般不带风扇和空气滤清器, 与就车测试的条件不同。因此,必须使用有关部 门提供的就车测试的发动机当量转动惯量J值。对 于新型或初次测试的车型,必须经过大量的试验, 并与出厂数据和发动机台架试验数据对比后,才 能得出适当的当量转动惯量J值。
一、无负荷测功原理
根据检测方法的不同,无负荷测功分为瞬时 功率检测和平均功率检测:
瞬时功率是指发动机在加速运转时某一转速 所对应功率;
平均功率是指发动机在加速运转时某一指定转 速范围内的平均功率。
1. 瞬时功率检测原理
把发动机的所有运动部件等有效地看作一个 绕曲轴中心旋转的回旋体。没有外界负荷的发动机, 在怠速情况下突然加大油门时,发动机发出的动力 除克服各种机械阻力矩外,其有效转矩将全部用来 加速发动机运动部件。其加速时的惯性阻力矩为该 工况下的唯一负载,因此其加速过程的运动方程为:
时间间隔的平均功率为:
令 C
1 2
J
(
30
)2(
n2
2n12
)

J 对于一定的发
动机,视作常量,n1 、n2 为给定值,因 C 而为常
量。
因此可以得出
(2-3)
该式表明,发动机在加速过程中的平均功率与加 速时间成反比,即节气门突然全开时,发动机由转 速加速到转速的时间越长,表明发动机功率越小; 反之,加速时间越短,表明发动机功率越大。实际 应用中,只要测量出某一转速范围内的加速时间, 就可计算出发动机相应的平均功率,便可间接评价 发动机的动力性能。
(2)采用平均功率检测法时,发动机加速区间 的转速n1、n2的选取要适当。通常起始转速n1应高 于发动机怠速转速,以减少怠速和加速泵的影响,常 取发动机怠速转速的150%;终止转速n2宜取额定转 速,以便增加测试时间,提高测量精度。
(3)检测时,踩加速踏板的速度和力度要均匀, 且要求重复性好。
(4)无负荷测功所测得的发动机加速性能,仅仅 是动力性的一个侧面,而不是全部。众所周知,功率 指标高的发动机其加速性能不一定优良。
二、无负荷测功方法
在国产发动机检测仪中,有的采用了通过测 试加速时间来测定平均功率,有的采用通过测角 加速度以确定瞬时功率。无负荷测功仪既可以制 成单一功能的便携式测功仪,又可以与其他测试 仪表组合成发动机综合检测仪。无负荷测功仪的 一般使用方法如下。
1. 测试前的准备
(1)调整发动机配气机构、供油系统和点火系统, 使之处于技术完好状态;预热发动机至正常工作温度 (80℃~90℃);调整发动机怠速,使之在规定范围内 稳定运转。
2. 总功率测试方法
常用的测试方法有怠速加速法和起动加速法两种。
1)怠速加速法
发动机在怠速下稳定运转,然后突然将油门开到最大位置,发动 机转速急速上升,当转速达到所确定的测试转速(测瞬时功率)或超 过终止转速时,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。该测试方法既适用于汽油机,又适用于柴油机。

C1 30

J 9549
;对于一定的发动机,视作常量,
因而为常量。
由于在动态测试时,发动机的进气、燃烧状况与
稳态时不同,其有效功率相对小些,因而应进行功率
修正,设动态测量时功率的修正系数为,则
Pe k C1 n
dn dt
令 C0 k C1

Pe

C0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n
dn dt
(2-2)
该式表明,发动机在加速过程中某一转速下的功
(2)接通电源,预热仪器并调零,把传感器按要求 连接在规定部位。
(3)对测加速时间—平均功率的仪器应按要求设 置、。
(4)需置入转动惯量的仪器,要把被测发动机的转 动惯量置入仪器内。若被测发动机的转动惯量未知时,则 应先测定其转动惯量。
(5)操作其他必要的键位,如机型(汽油机、柴油 机)选择键、缸数选择键和“测试”键等。
(5)无负荷测功精度一般不高,但作为发动机维 修调整后的质量判断或一‘般车况分析,无负荷测功 常常是十分有效的方法。
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