第十一章 发动机试验

图１１-１５ 质量法测量燃油消耗量 1—油箱 2—开关 3—滤清器 4—三通阀 5—量油杯
6—天平
图１１-１６ 容积式数字油耗仪原理 1—光源 2—整形放大 3—触发器 4—门电路 5—脉冲发生器 6—计数器 7—量程选择开关 —光电源 —光电管
四、转速的测量
(一)电子数字式转速表
电子数字式转速表有固定式及手持式两种。 固定式电子转速表由传感器及指示仪两部分组 成。传感器是一只脉冲发生器(可以是磁电式或光电 式)。如磁电式传感器由一个齿盘及一个电磁捡拾器 组成。齿盘是固定在测功机主轴上带有60个齿的盘 (或齿轮)，电磁捡拾器靠近齿盘固定。发动机带动 测功机主轴每旋转一周，捡拾器内的线圈就产生60 次感应电脉冲，这个信号送到指示仪表(相当于一个 频率计外加时间开关)。
第十一章
第一节
发动机试验
发动机试验的种类及有关标准
第二节
第三节 第四节
功率与燃油消耗率的测量
发动机其他参数的测量 发动机台架试验
第一节 发动机试验的种类及有关标准
一、发动机试验的种类 汽车发动机试验一般可分为常规试 验和单项专题性研究试验两大类。在 常规试验中又可分为性能试验和可靠 性试验。对发动机的常规试验根据不 同的对象又可分为定型、验证和抽查 三种类型。
2.柴油机单缸熄火功率的测定
试验目的是评定非增压柴油机各缸工作均匀性。 试验时油门全开，在额定转速下进行测量，第 一缸熄火，调整测功器使转速恢复，进行测量。同 样方法进行其他各缸熄火和测量。 试验中主要测量项目：进气状态、转速、转矩 及单缸熄火后的发动机转矩。计算各缸的实测近似 指示功率(即发动机实测功率与单缸熄火后的发动机 实测功率之差)、柴油机工作不均匀系数(即单缸指 示功率的最大差值与单缸平均指示功率的百分比)。
(二)电气式转速表
电气式转速表主要有发电机式和脉
冲式两种。发电机式做成直流或交流
发电机结构，利用感应电压与转速成
正比的原理进行测量。脉冲式是利用
转速与频率成正比的原理，做成一种 多级的发电机结构，利用感应电压的
频率进行测量。
(三)机械式转速表 机械离心式手持转速表是利用 重块的离心力与转速的平方成正 比的原理而工作的。由于其使用 方便，价格低廉，测量范围广， 在试验室仍有一定的应用。
2.灭缸法
灭缸法仅适用于多缸发动机。首先将发 动机调整到给定工况稳定工作，测定其有 效功率Ｐｅ；然后停止向一个气缸供油， 并调整测功器，使发动机恢复到原来的转 速，再测定发动机的有效功率Ｐ。由于有 一个气缸不工作，第二次测得的有效功率 比第一次测得的小，两者之差即为停油气 缸的指示功率。
3.油耗线法 测量时柴油机保持一定的热力状态，
第二节 一、试验台简介 1.基本设备
功率与燃油消耗率的测量
包括测功器、转速表、油耗测量装置。
图11-１
发动机试验台架简图
2.监测仪器
包括冷却水温度计、机油温度计、机油压 力计、排气温度指示器、气压计、室内温度 计、湿度计等。
3.特殊设备
包括示功器、空气流量计、冷却水流量计、废气 分析仪、烟度计、声级计、测振仪等。
目前，台架试验越来越多地采用自动控制系统。 如ＡＶＬ公司的PUMA系统、申克公司的Ｘ-ＭＯＴ系 统、西门子公司的ＣＡＴＳ系统都是产品化的计算机 控制的测试系统，这些系统对试验台架进行控制和数 据采集，同时也将相关数据传送给用户网络系统的上 位计算机系统，自动完成主要参数监控、试验结果显 示、曲线拟合、测量点配置等工作，提高了测量的精 度和速度。
1—阴极
图11-6 阴极示波器原理简图 2—膜片 3—阳极 4—偏转极 5—偏转极
6—荧光屏
(二)有效功率的测量
1.水力测功器
1—机体部件
图11-7 PSI—２２型水力测功器的外形示意图 2—进排水部件 3—自动调节装置部件 4—拉压力传感器部件
图11-8 PSI—22型水力测功器制动器结构图 1—底座 2—左右轴承座 3—转子轴 4—万向节 5—密封组件 6—骨架油封 7—轴套 8、9—双金属轴套 10—左右轴承外壳 11—定子 12—转子 13—外壳 14—封水圈 15—测速齿轮 16—测速传感器
图11-9 PSI—２２型水力测功器的特性曲线图
2.直流电力测功器
图11-１0 平衡式电机结构 1—转子 2、6—滚动轴承 3、5—滑动轴承 4—定子外壳 7—基座
图11-１1 电力测功器特性曲线
3.电涡流测功器
图11-１2 电涡流制动器工作原理简图
图11-１3 电涡流测功器的特性曲线
三、燃油消耗率的测量
三、试验结果的整理
试验数据的整理工作是整个试验工作最 后一个重要环节，只有对测得的大量数据进 行认真科学地整理，才能揭示出试验对象本
身所固有的规律，以便用于指导工作。试验
结果的整理中包括试验数据的误差分析；发 动机各性能参数的计算；有效功率、转矩和 有效燃油消耗率等参数的标准进气状态校正； 试验曲线的绘制及建立经验公式等内容。
图11-4
气电示功器的点迹测录及ｐ—ϕ图
图11-5 常规的压电晶体 传感器结构图 1—晶体 2—电极 3—绝缘体 4—管子 5—外壳 6—弹簧 7—菌形杆 8—膜片
2.电子式示功器
图11-5 常规的压电晶体 传感器结构图 1—晶体 2—电极 3—绝缘体 4—管子 5—外壳 6—弹簧 7—菌形杆 8—膜片
少测取2次。
５)一般每一条试验曲线应至少取8个均匀分布的试验点，在难以 判断曲线形状和趋向处，应增加中间点。
６)必要时，试验中应绘制监督曲线，即绘制主要原始数据与试
验中选定的变化参数之间的关系曲线。 ７)试验中发生各种异常现象应及时记录。
二、发动机台架试验方法
1.负荷特性试验 试验目的是在规定转速下，评定发动机部分负 荷的经济性。 试验时，发动机在５０％～８０％的额定转速 下运行，保持转速不变，从小负荷开始逐渐增大负 荷，相应增大油门开度至油门全开。适当分布８个 以上测量点，绘制负荷特性曲线。 试验中测量的主要项目有：进气状态、转速、 转矩、燃料消耗量、排气温度、汽油机进气管真空 度等。
二、功率的测量
(一)示功图、指示功率的测定
1.气电式示功器
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1—转筒
图11-2 气电示功器工作原理简图 2—记录笔 3—小阀 4—测压头 5—连接孔 6—控制阀 7—高压气瓶 8—手泵
图11-3 气电示功器的测压头 1、3—阀座 2—滑阀 4—导向杆 5—外壳 6—绝缘体 7—管接头 8—进水口 9—开关
(一)容积法
1)打开油箱开关，三通阀置于A位置，发动机由油箱供油。 2)测量前将三通阀置于B位置，油箱同时向发动机和量瓶 供油。 3)测量开始时，将三通阀转至C位置，发动机直接由量瓶 供油。 4)测量完毕，将三通再次转回B位置，向量瓶再次充油， 准备下次测量。
图11-１4 容积法测量燃油消耗量 1—油箱 2—开关 3—滤清器 4—三通阀 5—量瓶
(２)各缸废气的测定
这个试验的目的是评定汽油机各缸混合气分配 的均匀性。 试验时节气门全开，从最低转速开始，测量各 缸排气中的ＣＯ浓度(或空燃比)，逐渐增加转速进 行同样测量，直至额定转速。适当分布8个以上测 量点。 试验中主要测量项目：进气状态、各缸ＣＯ浓 度(或空燃比)、转矩、燃料消耗量及汽油馏程。并 可绘制汽油机各缸混合气分配均匀性曲线(ＣＯ浓度 随发动机转速的变化关系)。
水路等是否通畅，有无异响。对新发
动机要进行磨合运转，磨合后应进行
预调试验，使影响性能的各种因素调 整到最佳状态。
(３)试验中注意的问题
１)连续试验时，需定时按规定的工况检查发动机性能指标，以
判断其技术状况是否良好。 ２)比较性试验应在较短时期内完成，以免由于环境状态变化而
引起误差。
３)必须在工况稳定时测取试验数据。 ４)每种试验工况的全部参数应同时测量，而每个参数应相继至
二、发动机试验的有关标准
世界上各国都制定了相应的内燃机或发动机试验标准，这
些标准通常都是按内燃机种类和用途分类制定的。我国制定的 内燃机和发动机的试验标准有：1987年制定颁布的《内燃机台 架性能试验方法 架性能试验方法 试验方法》(GB 1105.2—1987)，《内燃机台 测量方法》(GB／Ｔ 1105.3—1987)，国家汽
五、流量的测量
图１１-１７
节流式流量计工作原理
图１１-１８ 旋涡流量计工作原理
第三节
1.倒拖法
发动机其他参数的测量
一、机械损失功率的测定 试验时发动机在给定工况稳定运行，冷却液 及机油温度达到规定要求。然后切断油路，使管 路中的剩余燃油迅速烧尽，汽油机还需切断点火 电源。同时，用直流电力测功器反拖发动机，以 原给定转速使发动机空转，并尽量使冷却液温度 和机油温度保持给定工况的温度不变。电力测功 器所测得的功率即为发动机该工况下的机械损失 功率。可根据测得数据计算机械效率。
车行业标准《汽车发动机性能试验方法》(ＱＣ／Ｔ５２４—1 999)，《汽车发动机可靠性试验方法》(QC／Ｔ525—１９９９)， 《汽车发动机定型试验规程》(QC／Ｔ526—１９９９)，其中 对性能试验、可靠性试验和现生产的发动机抽查试验等有关事 项，如功率标定、性能试验项目、可靠性耐久性试验规范、出 厂试验内容、测试设备方法和精度等都作了较详细的规定。
2.万有特性试验
(１)负荷特性法
在发动机工作转速范围内均匀地选择8种
以上的转速，在选定的各种转速下进行负荷
特性试验。
(２)速度特性法 根据额定功率的百分数，适当地选择8种 以上的油门开度。
图１１-２３ 万有特性曲线的作法示意图
3.柴油机的调速特性试验及调速率测定
试验目的是评定柴油机的稳定调速率。试验可与 外特性试验结合在一起进行。 试验时卸除全部负荷，油门全开，使发动机达到 最高空转转速，然后逐渐增加负荷，使转速逐渐下降， 直到最大扭矩转速附近为止。选取10个以上测量点， 使较多的点分布在转折区。 试验中需测量的项目：进气状态、转速、转矩、 调速器开始起作用的转速、最高稳定空转转速。根据 所得数据计算稳定调速率，绘制调速特性曲线。
三、空燃比的测定
１)分别测量空气流量和燃油消耗量，据此来确定 空燃比。 ２)导热系数法。 3)密度法。
4)废气分析法
图１１-１９
不同空燃比下废气的成分与导热系数
图１１-２０ 导热系数式空燃比测量仪
图１１-２１
不同空燃比下废气的成分与密度
图１１-２２ 密度式空燃比测定仪 1—废气室 2—电动机 3—比较气室
第四节 一、试验前的准备
发动机台架试验
(１)制定试验大纲 １)提出试验内容及其评定指标。 ２)确定试验方法、设备、仪表和试验日期。
３)试验的组织和安排，包括试验条件如何
组合、试验的次序和进行的次数等。
(２)发动机、仪器设备的准备工作 对于试验发动机要检查零部件是否
合格，装配是否正确，检查各油路、
测取不同转速下空载油耗Ｂ，再测取
上述转速下、４％～５％标定功率ΔＰ
工况下的燃油消耗量Ｂ１，
Ｂ１－Ｂ＝ΔＢ即为不同转速、不同ΔＰ 下的燃油消耗量。
二、各缸工作均匀性试验
1.汽油机
(１)压缩压力的测定
压缩压力的测定目的是评定汽油机各缸进气分 配的均匀性。 试验时切断油路，将剩余燃油烧尽，再切断点 火电源，用电力测功机拖动发动机。节气门全开， 在额定转速下，仅拆下一个缸的火花塞，其他缸的 火花塞均装好，测量该缸的最大压缩压力，然后同 样测量其他各缸。降低转速，进行同样的测量，直 到最低转速，适当分布10个以上的测量点。
(二)质量法
１)打开油箱开关，将三通阀4置于Ａ位置，油箱向发动机供油。 ２)三通阀转至Ｂ位置，油箱向发动机供油并向量杯充油。 ３)测量时，将三通阀置于Ｃ位置，柴油机用量杯内燃油，当 天平指针指零瞬间，起动秒表，然后取下一定质量的砝码。 ４)当天平指针再次到零位瞬时，停止秒表，记录用去的燃油 量ｍ和相应的时间ｔ。 ５)将取下的砝码放回天平上，将三通置于Ｂ位置，在量杯再 次充好油后，将三通转至Ａ位置，准备下次测量。