汽车发动机试验学_第二章_发动机台架试验系统

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2.1 测试系统 测功机制动特性与发动机功率特性的匹配与调控 发动机的制动负载是由测功机及其控制回路构成的 ，测功机在不同的控制模式下运行，即意味着为发动机 提供了不同的制动负载特性。对发动机而言，油门执行 器控制回路运行于不同的控制模式时，也可使发动机具 有不同的输出特性。因此，要获得发动机的不同特性曲 线，需采用不同的控制模式。 1. 测功机恒扭矩/油门恒位置控制模式（M/P） 2. 测功机恒转速/油门恒位置控制模式（n/P）
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先进的发动机试验系统是保证发动机开发 和试验研究的基础
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发动机试验系统介绍 1. 试验测试系统
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发动机试验系统介绍
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发动机试验系统介绍 2. 实验室环境系统
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2.1 测试系统 加载与测量装置——测功机 发动机在所需工况下正常运行，给被测发动机加上 模拟的负载，控制并吸收其输出的能量，通过扭矩及转 速的测量计算出发动机输出功率。 主要包括三部分： 1. 用于吸收发动机功率的加载装置 2. 负载调控装置，用来改变测功机的制动负载特性并与 被测发动机的动力输出特性相匹配，以形成所需测试工 况 3. 扭矩、转速测量装置，从而获得功率值。
3. 测功机恒扭矩/油门恒转速控制模式（M/n）
4. 测功机恒转速/油门恒扭矩控制模式（n/M）
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2.1 测试系统 测功机的选配 1. 被测发动机的工况范围应在测功机允许运行的工作范围 内，并处于性能较佳的位置 2. 测功机的响应速度和动态特性应满足被试发动机的要求 3. 在满足性能要求的前提下，应具有良好的性价比
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2.1 测试系统 测功机的种类及结构原 理 1.水力测功机 以水作为工质，利 用固、液体之间相对运 动的摩擦力，将发动机 的机械能转为水的热量 的一种液力测功装置
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2.1 测试系统 测功机的种类及结构原理 2.电力测功机 电力测功机的原理与普通发电机基本相同，即把发 动机的机械能转换为发电机的电能，发电机就起到制动 机的作用，包括直流电力测功机和交流电力测功机
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2.1 测试系统 控制系统 发动机台架控制系统是完成各类发动机常规性能试验 、测量和数据处理的计算机系统。可手动或自动进行发 动机测试，也可以在两种控制方式之间平稳切换。 控制系统的功能为：对发动机油门和测功机负载调节 装置实施控制，以便于进行发动机各种各样的试验；由 被测试的工况计算出理想的油门位置，理想的测功机负 载调节装置位置，并结合当前传感器的反馈信号不断地 测量实际工况与理想工况值之间的偏差，通过PID算法 ，计算出实际的发动机油门位置和测功机负载调节装置 位置的大小，再驱动它们向理想值方向调整。
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2.1 测试系统 数据采集及处理系统 2. 数据采集处理系统的硬件
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2.1 测试系统 数据采集及处理系统 3. 数据采集处理系统的软件
主控计算机系统软 件主要任务包括传感器 及测试设备的数据采集 和计算，控制外围设备 实现法规规定的试验流 程以及原始数据及计算 结果表格的打印输出。
汽车发动机试验
第二章 发动机台架试验系统
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发动机试验系统介绍 发动机试验系统主要组成 1. 试验测试系统——对发动机进行加载与测量装置， 包括测功机、燃料供应系统、空气供给系统、冷却 系统、控制系统和数据采集系统。 2. 实验室环境系统——保证发动机在正常环境中运行 ，避免室内外噪声和排放物的污染，包括通风系统 、发动机排气系统、消声与隔声以及隔振系统。
（2）应采取有效的隔振措施，减少试验台振动能量向外 界传递。简单的办法是在混凝土墓础下面垫一层黄沙， 并在基础四周开防振槽，用木屑或沪渣充填，并用沥青 盖顶。
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2.1 测试系统 测功机、发动机机组安装 2. 测功机与发动机的安装
在紧固测功机地脚螺栓前，需用水平仪校正测功机 在两个互相垂直方向的水平度，其安装精度为1/1000。 发动机的支架固定在底座上，支架一般需要3～4个，固 定发动机的支架与发动机之间有弹性减振块。被测试发 动机经常变换时，发动机最好安装在3个自由度均可变 位的附件支架上，使安装和调整更方便。发动机安装油 门执行器时，要确保发动机调速手柄行程在油门执行器 行程之内。
2. 随着电子控制技术的发展，测功机应能快捷、方便地 调整其内部控制参数，改变测功机内部的特性，从而扩 展测功机的应用范围，提高试验的质量 3. 被测发动机的工况范围应在测功机工作范围（允许运 行的工况范围）之内，即发动机输出的机械能应全部被 测功机吸收，机组运行要安全，而且应处于性能较佳， 误差较小的部位
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2.1 测试系统 测功机的种类及结构原理 3.电涡流测功
电涡流测功机的基本原理是旋转时引起磁路中磁通 变化，从而产生电涡流来吸收发动机的功率，并转化为 热量，由冷却水带走
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2.1 测试系统 测功机的调控与选配 测功机的选配要求：
1. 测功机的特性与发动机特性要良好配合，以保证发动 机能稳定运行
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2.2 实验室环境系统 发动机进、排气系统 1. 发动机进气 一般情况下，发动机的进气可直接采用台架室的空气， 也可以采用专用空气源供给系统。专用气源供给方式有两 种：一种是采用直接管道法取得室外新鲜空气，此时应考 虑有足够的流通截面，同时要考虑进气滤清和消声；另一 种是采用进气调节系统供气，通过该系统来调节进气状况 （温度、湿度和压力），并保证进气的洁净度 2. 发动机排气 为减小发动机的排气背压，实验室的排气管直径要大于 发动机排气管直径。废气应排到室外排气坑内进行消声、 防爆及一些废气过滤处理。有些时候为了模拟整车的实际 使用状况，要用节气门等节流装置改变背压。
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2.1 测试系统 冷却系统 实验室冷却水系统主要用于冷却下列部分：
（1）来自试验台架的热量
（2）测功机热量 （3）发动机冷却系统热量
（4）燃料及润滑油温度控制
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2.2 实验室环境系统 通风系统 为把汽车发动机台架室内发动机辐射出来的热量和泄 漏的废气排出室外和保持控制室内空气的温度和废气浓 度在规定的范围内，实验室需要通风系统。 发动机室内的气流组织有两种方式： （1）上送下排式，有利于发动机泄漏于室内的废气和烟 尘直接被吸人地下室排出室外，减少废气对室内的污染 ； （2）下送上排式，使进人室内的空气直接冷却发动机， 可得到较好冷却效果，且通风系统简单，投资较少。
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2.1 测试系统 测功机、发动机机组安装 1. 台架基础
（1）台架基础应有足够的质量，以使发动机试验时的 振动降至最低限度。使安装好的测功机能适用于在其测 试范围内的各种型号的发动机。试验台基础及其上的底 板与支架应有足够的刚性，尤其要注意结构件的谐振频 率应避开发动机运行时的频率范围。
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2.1 测试系统 测功机、发动机机组安装 3. 测功机与发动机的连接
发动机与测功机的连接件一般采用万向联轴器或弹 性联轴器。发动机与测功机连接后，要进行找正工作， 以保证旋转轴的同轴度，一般要求同轴度在Φ0.05 mm 以内。无论哪种连接方式，要尽可能减少作用于测功机 上的附加力矩和轴向力，以免引起发热或发生设备人身 事故，无法正常测试。在发动机与测功机的联轴器处加 装安全罩，以防机件七出伤人。
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2.1 测试系统 发动机——测功机机组稳定运行的条件 1. 发动机输出特 性曲线与测功 机制动特性曲 线应在测试的 工况点上相交， 如图的交点A就 是所控制的测 试工况点。
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2.1 测试系统 发动机——测功机机组稳定运行的条件
2. 当运行工况偏 离交点时，系 统应能产生回 复力矩，使其 快速自动收敛 到工作点，而 不是发散到其 他位置或者不 正常地往复摆 动。
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2.1 测试系统 数据采集及处理系统 1. 数据采集及处理系统的任务、结构与特点 发动机进行试验时，数据采集系统的任务就是完成 试验台实时数据采集、记录、处理和输出功能，以完全 反映发动机现场运行特性。试验过程中所需要测量的参 数很多，如发动机的扭矩、转速、燃料消耗量、燃油温 度、润滑油压力和温度、进气压力和温度、排气温度和 压力、冷却水的进出口温度等
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2.2 实验室环境系统 实验室消声与隔声系统 实验室一般只是在实验室墙壁周围装用吸音材料。另 外为降低发动机控制间的噪声，在控制台前面的观察窗 是双层、加厚、高强度的玻璃窗。 用于发动机噪声试验和开发研究的实验室，必须经过 特别的消声处理，以降低背景噪声。如有特殊需要，可 建设专用的消声室。发动机消声室有两类：一类是用于 发动机整机试验的大型消声室；另一类为消声器试验用 的小消声系统。
发动机试验系统设计的基本原则是要从试验对象、试 验目的和要求出发，达到技术上合理，经济上节约的效 果
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结束
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