第二章发动机性能检测分析

发动机测试仪上的正时灯
正时灯是一种频率闪光灯，每闪光一次表示 第1缸的火花塞发火一次，因此闪光与第1缸点火 同步。它一般由闪光灯、传感器、中间处理环节 和指示装置等组成。当正时灯对准发动机第l缸压 缩终了上止点标记，并按实际跳火时间进行闪光 时，若飞轮或曲轴传动带盘上的标记还未到达固 定指针，即第1缸活塞还未到达压缩终了上止点。 此时，可调整正时灯电位器，使闪光时机推迟至 转动部分上的标记正好对准固定指针之时，那么 推迟闪光的时间就是点火提前的时间，将其显示 到表头上，便可读出要测的点火提前角。
一般要求转速下降的最高、最低值之差，应不大
于平均值的30％。
3. 气缸效率测试
根据汽车发动机各缸间歇工作造成转速微观 波动的特点，来高速采集各缸点火的间隔时间，
通过计算各缸点火的间隔时间，求出各单缸的瞬
时转速与平均转速之差值，作为判断各气缸工作
能力及比较各缸工作均匀性的指标。
第三节 汽油机点火系统检测与波形分析
有一个缸是空点火，检测时应加以注意。
示波器与点火系的接线
二、点火波形分析
（一）次级电压波形分析 1. 次级电压的标准波形
2. 次 级 电 压 故 障 波 形 分 析
3. 次级点火电压波形的各种组合
（1）平列波 按点火次序将各缸点火波形首尾相联排 成一字形，称为平列波 。可用于分析次级电 压的故障，各缸次级击穿电压是否均衡，火 花电压是否有差异。
若发动机从转速n1加速到转速n2所用的时间为△t，则发 动机在这一加速过程发生的平均有效功率Peav为：
1 A 1 1 2 2 Peav J ( ) (n2 n12 ) / t 1000 t 1000 2 30 J 2 (n2 n12 ) / t C2 / t 60 9549.3
（三）采控与显示系统
台式和柜式发动机综合性能分析仪多采用彩色CRT 或LCD显示器，手提便携式则用小型LCD显示器，能 醒目地显示操作菜单，实时显示当前动态参数和波形， 十字光标可显示曲线任一点的数值，同时也可显示极 限参数的数值，并配以色棒显示以示醒目，用户可任 意设定显示范围和图形比例。 为捕捉喷油爆震等高频信号，采集卡一般具有高 速采集功能，采样率可达10MHz，量化精度不低于 10bit，并行2通道，有存储功能以供波形回取，锁定波 形供观察分析或输出、打印之用。
参数，而且还能主动地发出指令干预发动机工作，以完成 某些特定的试验程序，如断缸试验等。
一、发动机综合检测示系统
发动机分析仪的基本组成
发动机分析仪的外形图
（一）信号提取系统
（1）直接接触式 （2）非接触式
（3）非电量转变成电量传感器
（4）各种转接信号用的适配器
柴油机外卡式油压传感器
喷油嘴实际喷油开 始点落后于喷油泵 的供油开始点,有喷 油延迟，即在同一 瞬间喷油泵端的压 力和喷油嘴端的压 力是不同的。
喷油泵端和喷油嘴端的压力波
二、喷油提前角测定
1.上止点(TDC)传感器
上止点的确定对分析
喷油压力波形至关重要，
因此在测取压力波前,必须
正确安装调试TDC传感器，
Tn J dn dn Pse n C1 n 9549 .3 30 9549 .3 dt dt
上式表明，只要测出发动机在加速过程中的
转速n和对应的瞬时转速变化率dn/dt，即可求
出该转速下的瞬时有效功率。
（二）无外载加速时间测功法
当发动机在空载下，将油 门从怠速突然加至最大，
以供分析仪录取所测发动
机的上止点信号。
光学TDC传感器的安装
2. 喷油提前角测定
待夹持式油压传感器和TDC传感器安装就位 后，并使柴油机暖机达到正常温度，即可进行 喷油提前角测试。
发发发发发发发发发发 发发发发发发发发发发
（三）无外载测功的误差
造成无外载测功误差的主要原因由以下几方面： 1．发动机运转部件的当量转动惯量。对同型号发动机基本上是常量。 因此，J取值的精确度在很大程度上决定了测试的精确度。 2．无外载加速测功的负载。除发动机的惯性阻力外，发动机加速过 程中的负载还有其他阻力，即运动部件的摩擦阻力，驱动发动机 附件的阻力，进、排气过程的泵吸损失等 。
3. 单缸断火后的转速下降值、单缸转速降比(单缸转速降 波形)。
4. 发动机无负载加速时间、减速时间、平均功率、扭矩
(最大功率波形)。 5. 异响测试，包括主轴承响、连杆轴承响、活塞销响、 活塞敲缸响、气门响。 6. 进气管真空度(真空度波形)。 7. 绝对缸压波形(绝对缸压波形)。 8. 缸压法综合点火提前角(缸压法测综合点火提前角波 形)。
3．无外载加速测功受操作方法等人为因素的影响很大。测试时踩加
速踏板的快慢所引起的测试误差可高达20%。
三、各气缸工作均衡性检测
1. 单缸功率检测
用无外载测功原理测发动机总功率，然后 在某缸断火条件下，再测量发动机功率。两次
测量功率之差，就是断火气缸所发出的功率。
2. 单缸断火后转速的变化
某缸断火，发动机输出功率减少，转速降 低。各缸轮换断火，转速下降幅度应基本相同。
测量精度比稳态测功要差。
一、无外载测功的测量原理
无外载测功是基于动力学原理的一种测功 方法。当发动机与传动系脱开，并将发动机节 气门从怠速位置全开时，发动机将克服自身的 惯性力矩，迅速加速到空载最大转速。对某一 型号的发动机，其运动件的转动惯量可以认为 是一个定值，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，或测量从某 一转速时的瞬时加速度，就可以确定发动机输 出功率的大小。
第二章 发动机性能检测
第一节 发动机综合检测仪
基本功能：
–无外载测功功能即加速测功法 –检测点火系统 –机械和电控喷油过程各参数的测定 –进气歧管真空度波形测定与分析
–各缸工作均匀性测定 –起动过程参数测定 –各缸压缩压力判断 –电控供油系统各传感器的参数测定 –万用表功能
–排气污染物分析功能
发动机综合性能检测仪的特点：
（一）无外载角加速度测功法
发动机在无外载工况急加速下的负载是发动机转动
部件对曲轴中心线的当量转动惯量的惯性阻力矩T：
d dn TJ J dt 30 dt
d dt
dn dt
发 发 发 发 发 发 发 r ad/ s2发 发 发 发 发 发 发 r / s2发
发动机在无外载加速过程发出的瞬时功率Pse为：
M e ne Pe 9549 .3
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，Nm。
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
3.无分电器点火系统(Distributor-Less Ignition)是
当前运用越来越多的点火系统，曲轴传感器送 来的不仅有点火时刻信号，而且还有气缸识别
信号，从而使点火系统能向指定的汽缸在指定
的时刻送去点火信号，这就要求每缸配有独立 的点火线圈，但如果是六缸机则1，6缸、2，5 缸和3，4缸分别共用一个点火线圈，即共有三 个点火线圈，显然每一个点火线圈点火时，总
动态测功和稳态测功是不同的，通常通过台架对比
试验找出确定关系乘以修正系数C3 无外载角加速度测功法：
dn dn Pe C3C1 K2 dt dt
无外载加速时间测功法：
Pe C3C2 / t K1 / t
二、无外载测功的测试方法
（一）无负荷测功仪的电路原理
加速时间测量方案
（二）测量过程
工作的均匀情况等。一般重叠角不能超过 周期的5%。
次级电压重叠波
（二）初级电压波形分析 1. 初级电压的标准波形
2. 初 级 电 压 故 障 波 形 分 析
（三）点火提前角测试
点火提前角：从点火开始到活塞到达上止
点的这段时间，曲轴转过的角度。
点火提前角随转速、负荷和汽油辛烷值的 改变而变化。
（二）信号预处理系统
信号预处理系统又称前端处理器，是发动机综合 性能分析仪的关键部分，它可将所有传感器输出信号 经衰减、滤波、放大、整形后输入到计算机的多功能 信号采集卡。此外，发动机上装配的传感器是控制和
判断发动机故障的关键部件，但其输出的电信号千差
万别，不能被计算机直接使用，可通过信号预处理系 统处理后转换成标准的数字信号后送入计算机。
• 动态的测试功能：它的传感系统和信号采集与记忆存能迅
速准确地捕获发动机各瞬变参数的时间函数曲线，这些动 态参数才是对发动机进行有效判断的科学依据； • 通用性：测试过程不依据被检汽车数据卡(即测试软件)； 只针对基本结构和各系统的形式和工作原理进行测试；
• 主动性：发动机综合检测仪不仅能适时采集发动机的动态
测量时，将正时 灯的电源线接到蓄电 池正负极柱上，再将 传感器夹在第1缸分 高压线上，并事先擦 拭飞轮或曲轴带轮上 第1缸压缩终了上止 点标记，最好用粉笔 频闪灯测定点火提前角 或油漆将标记涂白。 发动机怠速下稳定运转，打开正时灯并对准飞轮壳或机体 前端面上的固定指针。调正时灯电位器，使飞轮或曲轴传 动带盘上的标记逐渐与固定指针对齐，此时表头的读数即 为发动机怠速运转时的点火提前角。
次级平列波
（2）并列波 如果将各缸的点火波形始点对齐而 由下而上按点火次序排列就形成并列波。
这一波形图可以看到各缸直列波的全貌，
分析各缸闭合角和开起角以及各缸火花
塞的工作状态十分方便。
次级并列波
（3）重叠波
重叠波是将多缸发动机次级电压的波 形重叠在一起。利用重叠波可以检查初级
电路的闭合角，断电器凸轮的状况，各缸
9. 正时法提前角。
10. 温度。
第二节 发动机功率的就车检测