2-1发动机功率检测

第二章 汽车发动机的检测与诊断
第一节 发动机功率的检测
一、概述
发动机输出的有效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。

Pe —发动机有效功率（kW ）; Tn —发动机转矩（N 〃m ）； n —发动机转速（r/min ）。

根据外界提供阻力矩的性质，发动机功率检测方法可分
1．有负荷测功
根据公式
分别测出T tq 和n ，通过计算而得。

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
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。

9550
n T Pe tq ⋅=
)(9550
kW n
T Pe tq ⋅=)
(kW
)
(kW dt
dn n
C Pe ⋅=2．无负荷测功
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。

无负荷测功不须把发动机从车上拆下，可实现就车不解体检测。

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。

※发动机功率的测量分为无负荷测功和有负荷测功。

※发动机功率的检测分为动态测功和稳态测功。

二、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。

瞬时功率检测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效地看作一个绕曲轴轴线旋转的回转体。

没有外界负荷的发动机，在怠速情况下突然踩下加速踏板时，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。

根据刚体定轴转动微分方程，发动机的有效转矩和角加速度间的关系为：
)
(30
m N dt
dn J
dt
d J
Ttq ⋅⨯
==π
ω
T tq —发动机转矩（N·m ）；
J —发动机运动部件对曲轴轴线的当量转动惯量（k g·m 2）； n —发动机转速，（r/min ）；
dt d ω—曲轴的角加速度，(l/s 2)； dt
dn —曲轴的转速变化率,(r/s 2)；
)(30
9550kW dt
dn n
J
Pe ⨯=
π
令 30
9550⨯=
J
C π
由于在动态测试时，发动机的进气、燃烧状况与稳态时不同，其有效功率相对小于稳态测功时，因此，引入修正系数k 。

则：
dt
dn n C k Pe ⋅
⋅⋅=
令 C k C ⋅=1 则 dt
dn n C Pe ⋅
⋅=1
结论1：发动机在加速过程中某一转速下的功率，与该转速及其转速变化率成正比。

因此，只要测出加速过程中的转速及其对应的转速变化率，则可求得该转速下的发动机功率。

实际应用中，通常通过测取发动机额定转速下的功率，来评定发动机的动力性。

2．平均功率检测原理
根据动能原理，发动机驱动曲轴转动所作的功等于曲轴旋转动能的增量。

即
1000
12
12
12
2⋅
-=
）J （A ωω
式中 A —发动机所作的功（kJ ）；
ω1、ω2—曲轴起始角速度和终止角速度（l/s ）；
设曲轴角速度加速过程测定区间ω1～ω2对应的发动机转速为n 1～n 2,加速经历的时间为ΔT ，则发动机在ΔT 时间内的平均功率为：
将 代入，则
令
则
结论2：发动机在加速过程中的平均功率与加速时间成反比。

由于测得的是一定转速范围内的平均功率，测试值与实际值存在差异，因
此，需通过稳态测功的方法进行修正。

三、无负荷测功仪及其使用方法 补充内容：转速传感器
（1）漏磁式 （2）电流感应式
发动机转速n(r/min)与感生电压脉动频率f (s -1)的关系为：
T
C
P em
∆⋅
=12
T ）J （T A P em ∆-⋅
=
∆=
21000121
22
ωω
n 30
π
ω=)
(30210001
2
1222
n n T J
P em -⋅⎪⎭
⎫ ⎝⎛⋅∆⋅=π1000
3021
2
1222
2
n n J C -⋅
⎪⎭⎫
⎝⎛⋅=
π
2
60τ
⋅
=
n
f
（3）磁阻式
电动势的交变频率f(s -1
)与发动机转速的关系为：
1．无负荷测功仪的组成及原理（以采用平均功率原理的无负荷测功仪为例）
1—断电器触点 2—转速信号传感器 3—转速脉冲整形装臵
4—起始转速n 1触发器 5—终止转速n 2触发器 6—时标
7—计算与控制装臵 8—显示装臵
2．无负荷测功仪的使用方法 （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
调整发动使之在规定范围内运转。

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）按检测仪器的要求设臵起始转速n 1和终止转速n 2。

4）将被测发动机的转动惯量臵入仪器内。

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）操作其它必要的键位，如机型（汽油机、柴油机）选择键、缸数选择键和“测试”键等。

（2）功率测试方法
发动机无负荷测功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
加速踏板踩到底，发动机转速急速
Z
⋅=
60n f 6
上升，当转速超过终止转速时，仪表显示出所测功率值。

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）起动加速法
首先将加速踏板踩到底，然后起动发动机使其自由加速运转，当转速超过终止转速后，仪表显示出测试值。

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。

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。

表2-1 发动机单缸断火后转速下降平均值
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）。

第二章要点
1.发动机功率检测的方法和特点。

2.简述发动机无负荷测功的原理。

3.简述发动机无负荷测功的一般方法。

4.如何利用无负荷测功仪检测发动机的各缸功率均衡性？针对检测结果如果判断发动机的单缸工作状况。

5.评价发动机气缸密封性的指标有哪些？如何判断气缸活塞组密封不良？
6.简述发动机气缸压缩压力的检测方法与步骤。

7.简述发动机进气管真空度的检测方法和步骤。

8.解释：发动机进气管真空度；
9.一般在什么转速状态下测量发动机的进气管真空度？为什么？
10.绘出汽油机传统点火系统点火次级电压标准波形，并做简要说明（要求会
进行典型故障波形分析）。

11.简述频闪法检测汽油机点火正时、柴油机供油正时的工作原理和方法。

12.怎样用点火正时仪检测触点式发动机点火系统的各种点火提前角。

13.绘出电控燃油喷射发动机喷油器喷油电压信号标准波形，并做简要说明。

14.解释：发动机电控燃油喷射系统的几种压力。

15.简述缸压法检测汽油机点火正时、柴油机供油正时的工作原理和方法。

16.绘出柴油机高压油管喷油压力标准波形，并做简要说明。

（要求会进行典型
故障波形分析）。

17.发动机润滑系统检测的主要项目有哪些？
18.如何进行发动机机油消耗量检测？
19.分析发动机机油压力过高\过低的原因?。