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发动机功率怎么测试

发动机输出的有效功率是指发动机输出轴上发出的功率,是发动机一项综合性指标,通过检测,可掌握发动机的技术状况,确定发动机是否需要大修或鉴定发动机的维修质量。发动机功率的检测可分为稳态测功和动态测功。

稳态测功是指在发动机试验台上由测功器测试功率的方法。通过测量发动机的输出转矩和转速,由下式计算出发动机的有效功率:

式中:Pe—发动机功率,kw;

—发动机转速,r/min;

Me—发动机输出扭矩,N?m。

动态测功是指发动机在低速运转时,突然全开节气门或置油门齿杆位置为最大,使发动机加速运转,用加速性能直接反映最大功率。这种方法不加负荷,可在实验台上进行,也可就车进行,但测量精度比稳态测功要差。


一、发动机台架测功试验

在实验台上测量发动机输出功率的测试设备有转速仪、水温表、机油压力表、机油温度表、气象仪器(湿度计、大气压力计、温度计)、计时器、燃料测量仪及测功器等。

测功器作为发动机的负载,实现对测定工况的调节,模拟汽车实际行驶时外界负载的变化,同时测量发动机的输出转矩和转速,即可算出发动机的功率。

测功器是发动机性能测试的重要设备,主要的类型有水力式、电力式和电涡流式。水力测功器是利用水作为工作介质,调节制动力矩。电力测功器是利用改变定子磁场的激磁电压产生制动力矩。电涡流测功器是利用电磁感应产生涡电流形成制动作用。这里仅就电涡流测功器的结构和工作原理等作一介绍。

1.电涡流测功器的结构与工作原理

(1)电涡流测功器的结构

电涡流测功器因结构形式不同,分为盘式和感应子式两类。现在应用最多的是感应子式电涡流测工器。

图2-1为感应子式电涡流测功器的结构图。制动器由转子和定子组成,制成平衡式结构。转子为铁制的齿状圆盘。定子的结构较为复杂,由激磁绕组、涡流环、铁芯组成。电涡流测功器吸收的发动机功率全部转化为热量,测功器工作时,冷却水对测功器进行冷却。

图2-1 电涡流测功器结构图

1-转子;2-转子轴;3-连接盘;4-冷却水管;5-激磁绕组;6-外壳;

7-冷却水腔;8-转速传感器;9-底座;10-轴承座;11-进水管

(2)电涡测功器的工作原理

当激磁绕组中有直流电通过时,在由感应子、空气隙、涡流环和铁芯形成的闭合磁路中产生磁通,当转子转动时,空气隙发生变化,则磁通密度也发生变化。在转子齿顶处的磁通密度大,齿根处磁通密度小,由电磁感应定律可知,此时将产生感应电势,力图阻止磁通的变化,于是在涡流环上感应出涡电流,涡电流的产生引起对转子的制动作用,涡流环吸收发动机的功率,产生的热量由冷却水带走。

2.测试过程

(1)将发动机安装在测功器台架上,使发动机曲轴中心线与测功器转轴中心线重合。

(2)安装仪表并接上电器线路及接通各种管路。

(3)检查调整气门间隙、分电器的断电器触点间隙、火花塞电极间隙及点火提前角,紧固各部螺栓螺母。

柴油机要检查调整:喷油器的喷油提前角、喷油压力、喷油锥角及喷雾情况。

(4)记录当时气压和气温。

(5)起动发动机,操纵试验仪器,观察仪表工作情况,记录下数据,根据记录数据计算并绘制出Pe、Me、ge曲线。


二、在用发动机的无负荷测功

从汽车上卸下发动机时,将耗费时间和劳力,并增加汽车的停歇时间。另外配合件的拆装,不仅导致原走合面的改变,并且会造成密封件和连接件的损坏,同时将大大缩短机构的工作寿命。在用发动机无负荷测功,可以在不拆卸发动机的情况下,快速测定发动机的功率。

1.发动机无负荷测功的原理

发动机无负荷测功仪不需外加载装置,其测量原理是:对于某一结构的发动机,它的运动件的转动惯量可以认为是一定值,这就是发动机加速时的惯性负载,因此,只要测出发动机在指定转速范围内急加速时的平均加速度,即可得知发动机的动力性能。或者说通过测量某一定转速时的瞬时加速度,就可以确定出发动机的功率大小。瞬时加速度愈大,则发动机功率愈大。

2.发动机无负荷测功方法

进行无负荷测功时,首先使发动机与传动系分离,并使发动机的温度与转速达到规定值,然后把传感器装入离合器壳的专用孔中,快速打开节气门(汽油机),使发动机加速,此时功率表便可显示被测发动机的功率。为了取得较准确的测量值,可重复试验几次,取平均值。

测试时的加速方法,对汽油机有两种,一种是通过快速打开节气门加速;另一种是在发动机运转时切断点火电路,待发动机转速下降后再接通点火电路加速。后一种加速方法排除了化油器加速泵的附加供油作用,因而可以检查化油器的调整质量。

无负荷测功仪可以测定发动机的全功率,也可测定某一气缸的功率(断开某一缸的点火或高压油路测得的功率和全功率比较,二者之差即为该缸的单缸功率)。各单缸功率进行对比,可判断各缸技术状况(主要是磨损情况)。

3.无负荷测功仪的使用方法

无负荷测功仪既可以制成单一功能的便携式测功仪,又可以和其他测试仪表组合成为台式发动机综合测试仪。无负荷测功仪的使用方法如下:

(1)仪器自校、预热

按使用说明书,仪器预热0.5h,然后进行自校(其面板图如图2-2所示)。把计数检查旋钮1拨向“检查”位置,左边时间(T)表头指针1s摆动一次。把旋钮1拨向“测试”位置,把旋钮3拨向“自校”位置,再缓慢旋转“模拟转速”旋钮2,注意转速(n)表头指针慢慢向右偏转(模拟增加转速)。当指针偏转至起始转速n1=1000r/min位置时,门控指示灯即亮。继续增加模拟转速至n2=2800r/min时,“T”表即指示出加速时间,以表示模拟速度的快慢。按下“复零”按钮,仪器表针回零,门控指示灯熄灭,表示仪器调整正常。否则,微调n1、n2电位器。

图2-2 便携式无负荷测功仪面板

(2)预热发动机,安装转速传感器

预热发动机至正常工作温度(85℃~95℃),并使发动机怠速正常。变速器空档,然后把仪器转速传感器二接线卡分别接在分电器低压接柱和接铁线路上。

(3)测加速时间

操作者在驾驶室内迅速地把加速踏板踩到底,发动机转速猛然上升,当“T”表指针显示出加速时间(或功率)时,应立即松开加速踏板,切忌发动机长时间高速空转。记下读数,仪器复零。重复操作三次,读数取平均值。

袖珍式无负荷测功仪,带有伸缩天线,可收取发动机运转时的点火脉冲信号,而不必与发动机采取任何有线联接。使用时,用手拿着该测功仪,只要面对发动机侧面拉出伸缩天线,发动机突然加速运转,即可遥测到加速时间和转速。然后翻转测功仪,查看壳体背面印制的主要机型的功率、时间对照表,便可得知发动机功率的大小。

不少无负荷测功仪还配备有检测柴油机的传感器,以便对柴油机的功率进行检测。

4.检测结果分析

根据测定结果进行分析,对发动机技术状况作出判断。

在用车发动机功率不得低于原额定功率的75%,大修后发动机功率不得低于原额定功率的90%。

(1)若发动机功率偏低,系燃料供给系调整状况不佳,点火系技术状况不佳,应对油、电路进行调整。若调整后功率仍低时,应结合气缸压力和进气歧管真空度的检查,判断是否是机械部分故障。

(2)对个别气缸技术状况有怀疑时,可对其进行断火后再测功,从功率下降的大小,诊断该缸的工作情况。

也可利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值,来评价各缸的工作情况。工作正常的发动机,在某一转速下稳定空转时,发动机的指示功率与摩擦功率是平衡的。此时,若取消任一气缸的工作,发动机转速都会有相同的下降值。要求最高与最低下降之差不大于平均下降值的30%。如果转速下降值低于一定规定值,说明断火之缸工作不良。转速下降值愈小,则单缸功率愈小,当下降值等于零时,单缸功率也等于零,即该缸不工作。

发动机单缸功率偏低,一般系该缸高压分火线或火花塞技术状况不佳、气缸密封性不良、气缸上油(机油)等原因造成,应调整或检修。

(3)发动机功率与海拔高度有密切关系,无负荷测功仪所测结果是实际大气压力下的发动机功率,如果要校正到标准大气压下的功率,应乘以校正系数。

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