发动机功率检测

发动机功率检测
一、概况
发动机输出的有效功率是指发动机输出轴上发出的功率，是发动机的综合性能评价指标。

发动机功率检测是汽车不解体检测中最基本的检测项目。

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。

根据外界提供阻力矩的性质，发动机功率测量方法可分为有负荷测功和无负荷测功。

也称为稳态测功和动态测功。

稳态测功：是指发动机在节气门开度一定，转速一定和其它参数都保持不变的稳定状态下在测功器上测定发动机功率的一种方法（利用发动机的负荷特性：节气门开度不变时，要保持发动机转速不变必须对曲轴施加一定的负荷，因此稳态测功又可称为有负荷测功或有外载测功）。

测功时，外界提供稳定的制动负载来平衡发动机的输出转矩，此时发动机转速维持不变，因此有负荷测功也称稳态测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；
n—发动机转速，r/min；
Me—发动机输出扭矩，N*m。

稳态测功特点：测试结果准确；需要专门的测功设备给发动机加载；试验时间长，测试费用高。

适用于发动机设计、制造和院校科研部门的性能试验。

动态测功是指发动机在节气门开度和转速等参数均处于变动
的状态下，测定发动机功率的一种方法（动态测功时无须对发动机施加外部载荷，因此又称为无负荷测功或无外载测功）。

无负荷测功时外界负载为零，只利用曲轴飞轮等旋转件的惯性力矩来平衡发动机的输出转矩，此时发动机转速必须变化，因此无负荷测功也称动态测功。

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。

动态测功不须把发动机从车上拆下，可实现就车不解体检测。

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。

动态测功特点：所用仪器轻便，价格便宜；测功速度快，方法简单；测功精度低；适用于汽车维修企业、检测站和交通管理部门。

二、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。

1、测功器分类
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。

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。

三、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。

测加速度（---节气门开度变化时发动机的加速度，加速度越大发动机功率性越好，反之亦然）间接得到瞬时功率（需稳态测功与动态测功对比实验才可间接得出结果，实验比较复杂，此方法使用较少）。

测加速时间（节气门开度变化时发动机从低速加速到高速所用的
时间）间接得到平均功率（平均功率与发动机加速时间成反比，即加速时间越短发动机功率性越好，反之亦然，此方法常用）。

测量加速时间的方法有怠速加速法和起动加速法两种。

（1）怠速加速法
启动发动机→预热→怠速稳定转速→节气门突然全开（急踩加速）→发动机加速到低转速n1（计时开始）→高转速n2（计时结束）→测量加速时间
注意：
1）发动机达到规定转速后，应立即松开加速踏板，以避免发动机长时间高速运转。

2）为保证测试结果可靠，一般重复测量3次取其平均值。

3）以上方法既适用于汽油机，又适用于柴油机。

（2）启动加速法
当节气门全开时，启动发动机，直接进入加速状态并计时（由于电控发动机当节气门全开时断油，无法启动发动机，所以此方法适用于化油器式发动机）。

特点：可避免因迅猛加速操作发动机引起的误差；排除化油器式汽油机加速泵附加供油作用的影响。

（3）使用注意事项
1）发动机当量转动惯量J值要准确；（仪器生产厂家提供的J值多为发动机台架试验测得，试验时通常不带风扇和空气滤清器，与就车测试时不同。

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。

）
2）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高于发动机怠速转速，终止转速n2取额定转速。

3）检测时，踩加速踏板的速度和力度要均匀，重复性要好；
4）无负荷测功的结果仅是发动机动力性的一个方面，不能全面
评价发动机的动力性。

5）无负荷测功的精度不高，作为发动机维修后的质量判断较为有效。

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。

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。

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。

四、各缸功率均衡性检测
各缸功率均衡性是判断发动机技术状况的另一个重要指标，是发动机检测诊断的一个重要内容。

各缸功率均衡性可通过单缸功率检测
和单缸断火后转速变化的检测来评价。

当测得发动机有效功率较小时，测试发动机的单缸功率，可以发现引起发动机动力性下降的具体原因和部位。

1、单缸功率检测
首先测出各缸都工作时的发动机功率，然后在某气缸断火（高压短路或柴油机输油管断开）情况下，再测量发动机功率。

两功率之差即为断火气缸的单缸功率。

采用将各缸轮流断火的方法，测试发动机各单缸功率，可以判断各缸技术状况是否良好。

各缸单缸功率相同，则说明发动机各缸功率均衡性好；若某缸断火后，测得的功率没有变化，则说明其单缸功率为零，该缸不工作；若发动机单缸功率偏低，则一般系该缸高压线、分线插座或火花塞技术状况不佳、气缸密封性不良所致。

2、单缸断火后转速变化的检测
发动机在一定转速下运行时，若某缸突然断火，则发动机的指示功率减少，导致克服原转速的摩擦功率不够，从而使发动机重新平衡运转的转速降低。

因此，可以利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值，来平价各缸的工作状况。

通常在发动机各缸工作都正常的情况下，以某一平衡转速下单缸断火时发动机转速下降的平均值作为诊断标准。

各缸轮换断火时，转速下降幅度大而且基本相同，由说明各缸工作状况良好，各缸功率均衡性好；若各缸转速下降的幅度差别很大，则说明各缸功率均衡性差，有些缸工作不正常；若某缸转速下降的幅度较标准小，由说明其单缸功率小，该缸工作状况不良；若某缸转速下降值等于零，则说明其单缸功率为零，该缸不工作。

当某缸断火或断油后，发动机依旧以原来的转速运转或转速下降
幅度不大，则说明该缸不工作或工作状况不良。

检测时，单缸断火后的转速下降值应符合诊断标准，且要求最高和最低下降值之差不大于转速下降平均值的30%。

对于缸数多的发动机不适宜作该检测，因为气缸数越多，单缸断火后的转速下降值就越小，测量误差就越大，判断各缸工作性能的难度就越大。

注意：
1）断火试验时，发动机转速下降的程度与起始转速有关；
2）对于汽油机，由于某缸断火后，进入该缸的汽油混合气不参与燃烧，汽油会洗刷气缸壁上的润滑油膜，使气缸磨损加剧；同时流入油底壳的汽油会稀释机油。

因此，断火试验时间不宜过长或频繁进行。

需要强调的问题：
1．无负荷测功通常情况下测量的是发动机的额定功率；
2．仪器数据库中未涉及的发动机，无法实施无负荷测功（转动惯量等参数未知）。

五、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。

(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。