汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗

第十三章發(fā)動機(jī)試驗§13.1

概述

§13.2試驗臺的要求與組成§13.3

發(fā)動機(jī)一般性能試驗

§13.4發(fā)動機(jī)性能匹配調(diào)整試驗第三篇汽車總成與零部件試驗汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!§13.1概述發(fā)動機(jī)性能試驗是發(fā)動機(jī)研究、設(shè)計及生產(chǎn)過程中重要的組成部分，它能測定發(fā)動機(jī)各項性能數(shù)據(jù)。在研究設(shè)計過程中，用試驗來檢驗設(shè)想的理論；對于發(fā)現(xiàn)的問題，通過測試找出存在問題的本質(zhì)和規(guī)律性，提供改進(jìn)的方向和依據(jù)；在生產(chǎn)過程中，通過測試檢驗產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)動機(jī)的性能包括：動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性和排放性。

動力性和經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)是：轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩、燃油消耗等。發(fā)動機(jī)性能試驗的內(nèi)容：分為一般性能試驗、性能匹配調(diào)整試驗和研究性試驗。

發(fā)動機(jī)性能試驗的主要內(nèi)容有：功率試驗、部分負(fù)荷性能試驗、性能匹配試驗、使用特性試驗、各種專項試驗及出廠試驗等。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!§13.2試驗臺的要求與組成13.2.1、試驗臺的基本要求1、安裝在試驗臺上的發(fā)動機(jī)能模擬實(shí)際的使用條件；2、全球安裝、調(diào)整、檢查和更換發(fā)動機(jī)零件；3、具有廣泛的適應(yīng)能力，能完成不同機(jī)型、不同試驗?zāi)康牡脑囼烅椖浚?、有發(fā)動機(jī)正常工作的監(jiān)測儀表和測定內(nèi)燃機(jī)各項性能參數(shù)的精密測量儀表；5、操作簡便可靠，自動化水平高，減輕試驗人員勞動強(qiáng)度；6、有良好的通風(fēng)、消音、消煙、隔振設(shè)施。發(fā)動機(jī)試驗臺簡圖汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!13.3.1發(fā)動機(jī)功率試驗

發(fā)動機(jī)功率試驗確定發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)，如最大功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩及最低燃油消耗率等，以及這些主要性能指標(biāo)的變化特性。功率試驗分為總功率試驗和凈功率試驗?？偣β试囼灂r，發(fā)動機(jī)僅帶有能保證其工作的附件，如化油器、潤滑油泵、點(diǎn)火組件等，沒有這些附件發(fā)動機(jī)就不能工作。它表示發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生的最大性能指標(biāo)。凈功率試驗時，發(fā)動機(jī)應(yīng)安裝在整車上工作時所配備的各種附件，而且這些附件應(yīng)該是原生產(chǎn)裝備件，安裝位置應(yīng)盡可能地與實(shí)際安裝情況相同。它表示發(fā)動機(jī)裝在汽車上運(yùn)轉(zhuǎn)時曲軸端能輸出的最大有效性能。隨著汽車排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，為了達(dá)到最佳排放值，提高動力性和經(jīng)濟(jì)性，匹配調(diào)整試驗必須在凈功率試驗狀態(tài)下進(jìn)行，所以現(xiàn)代發(fā)機(jī)的性能指標(biāo)常用凈功率指標(biāo)來表示?！?3.3發(fā)動機(jī)一般性能試驗汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!13.3.2部分負(fù)荷性能試驗及萬有特性試驗1、部分負(fù)荷性能試驗方法一般可分為三種：①在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，測量不同功率時的燃油消耗率和燃油消耗量，其曲線圖如圖所示?？捎脕碓u價發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!13.3.4燃油消耗量的測量燃油消耗量是發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。在評價燃油消耗多少時，則用燃油消耗率，它表示每千瓦小時消耗多少克燃油。測量的方法有：容積法、質(zhì)量法1、容積法

容積法常用的儀器由測量裝置和顯示儀兩部分組成。其測量裝置如圖13-3-8所示。在測量時，先選定計量單元的容積，按下測量鍵，自動打開電磁閥MV4，同時關(guān)閉進(jìn)油閥MV2，到測定開始時，記錄時間。測量結(jié)束后，即可知消耗計量單元容積的燃油和消耗的時間t，則可計算出燃油消耗量Gf。這種裝置多用于汽油發(fā)動機(jī)臺架試驗，由于是定容積測量時間，不能作瞬態(tài)油耗測量。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!還有一種是活塞型容積式油耗儀，燃油流過時推動活塞——曲軸組運(yùn)轉(zhuǎn)，曲軸帶動轉(zhuǎn)速檢測器，取出對應(yīng)流量的脈沖信號，計算出流量值。鄰接的活塞，起著三通閥的作用。對應(yīng)流量的脈沖信號，計算出流量值。由于這種測量裝置是連續(xù)計量的，能定時測量容積流量，所以它可用于測瞬時流量。2、質(zhì)量法質(zhì)量法是直接測出燃油消耗質(zhì)量。采用天平、秒表等汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!怠速工況點(diǎn)火提前角調(diào)整試驗足在保持怠速工況穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，測定最低排放值(CO、HC)的最佳點(diǎn)火角度和相應(yīng)的油耗量。依據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪制圖4—2．20所示的怠速點(diǎn)火調(diào)整特性曲線，對應(yīng)每種怠速的位置均可繪制一組曲線。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!系統(tǒng)的控制功能包括：噴油量控制——在發(fā)動機(jī)整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能精確地控制噴油量；怠速轉(zhuǎn)速等的控制——保證怠速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；起動噴油量的控制——保證低溫起動性能；噴油量各缸均勻性的控制——根據(jù)各缸轉(zhuǎn)速波動情況分別調(diào)整每一缸噴油量，使之噴油均勻；噴油定時的控制——依據(jù)柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境條件精確控制噴油定時；此外還可包括故障自動診斷及安全裝置等。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!功率試驗時，發(fā)動機(jī)節(jié)氣門全開或柴油機(jī)調(diào)速器處于最大位置，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均勻地選擇不少于8個點(diǎn)的穩(wěn)定工況點(diǎn)，其中必須包括最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)。測量各穩(wěn)定工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、油耗量，并計算功率和燃料消耗率等。繪制出如下圖所示的性能曲線圖。如果功率試驗時不能在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的試驗室內(nèi)進(jìn)行，則可用修正公式進(jìn)行修正，換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的數(shù)值。

汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!②在節(jié)氣門開度不變的條件下，進(jìn)行試驗，即部分速度特性試驗，多用于汽油機(jī)。③根據(jù)計算或道路試驗獲得的使用特性數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗，它代表汽車有使用工況，用于評價汽車使用的燃油經(jīng)濟(jì)特性，具有實(shí)用意義。2、萬有特性試驗萬有特性試驗是將發(fā)動機(jī)四個主要參數(shù)—轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率繪制在一個曲線圖上，它可以表示發(fā)動機(jī)在整個工作范圍內(nèi)主要參數(shù)的相互關(guān)系，用它可以確定發(fā)動機(jī)的最經(jīng)濟(jì)的工作區(qū)域。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!

13.3.3轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量

發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是直接測量得來的，而功率由計算得出。1、水力測功機(jī)水力測功機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，外殼作成搖擺式，內(nèi)腔流水，當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)軸上的葉輪攪動水，水獲得動能，靠摩擦力再將力傳給外殼，外殼獲得的力由載荷單元來平衡。即可測知轉(zhuǎn)矩的大小。載荷單元現(xiàn)都用一個精密拉壓力傳感器，它將力的信號傳遞給二次儀表，再乘以力臂即能得出轉(zhuǎn)矩值。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2、電力測功機(jī)

電力測功機(jī)根據(jù)交流電機(jī)或直流電機(jī)的不同可制成交流電力測功機(jī)或直流電力測功機(jī)。它們都是利用轉(zhuǎn)子與定子間的磁通作為工質(zhì)來傳遞轉(zhuǎn)矩的。它們與電機(jī)的最大不同是：將定子外殼制成搖擺式結(jié)構(gòu)。加有力臂，連著載荷單元，電力測功機(jī)既能拖動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能作為負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)用范圍大。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。 轉(zhuǎn)速的測定：現(xiàn)代的測功機(jī)都附有轉(zhuǎn)速測量裝置，用于測量轉(zhuǎn)速，進(jìn)行特性控制，還可為計算功率提供轉(zhuǎn)速信號。一般廣泛采用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)對動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、排放性的要求日益嚴(yán)格，提高和改善這些性能的關(guān)鍵足完善燃燒過程，其核心就是對一些重要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行合理的匹配凋整、優(yōu)化組合，找出最佳方案，使發(fā)動機(jī)能發(fā)揮出最大的性能潛力。13.4.1分電器特性匹配試驗分電器持性匹配試驗是指在發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件(轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度)一定的工況下，測試出發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放值隨點(diǎn)火提前角變化而變化的關(guān)系曲線，為分電器與發(fā)動機(jī)的性能匹配提供依據(jù)。分電器特性匹配試驗包括：怠速工況點(diǎn)火提前角調(diào)整試驗、離心特性點(diǎn)火提前角調(diào)整試驗和真空特性點(diǎn)火提前角調(diào)整試驗?！?3.4發(fā)動機(jī)性能匹配調(diào)整試驗

汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!13.4.2電控噴射汽油機(jī)的匹配試驗及標(biāo)定汽油機(jī)動力性能、經(jīng)濟(jì)性能、排放性能相互之間的制約使電控汽油機(jī)的匹配試驗非常復(fù)雜，需要對安裝電子控制系統(tǒng)的汽油機(jī)進(jìn)行噴油特性、點(diǎn)火提前特性、怠速穩(wěn)定性及瞬態(tài)過渡工況各參數(shù)的綜合試驗，令電子控制系統(tǒng)獲得最佳控制參數(shù)，使得在控制系統(tǒng)精確控制下的汽油機(jī)獲得滿意的性能。1、噴油特性MAP的制取2、點(diǎn)火特性MAP的制取汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!13.4.3電控柴油機(jī)的標(biāo)定電子控制的柴油噴射系統(tǒng)是對噴油量與噴油定時隨運(yùn)行工況的實(shí)時控制，是實(shí)現(xiàn)柴油噴射過程柔性控制的有效手段，而柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的標(biāo)定要解決在滿足一定約束的前提下，達(dá)到最佳的動力性或經(jīng)濟(jì)性、排放性目標(biāo)的各種優(yōu)化問題。汽車試驗學(xué)發(fā)動機(jī)試驗共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!電控柴油機(jī)優(yōu)化標(biāo)定的分類①局部優(yōu)化：局部優(yōu)化只在特定的發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，與其他運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)。這是一種比較簡單的情況，此時目標(biāo)函數(shù)與約束的變化只與控制參數(shù)的變化有關(guān)。例如，為尋找某一特定轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩時，選擇供油量為控制參數(shù)，其他控制參數(shù)如供油提前角不變，為保證發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需沒置一止匕約束條件如煙度限制、排溫限制、最大缸內(nèi)壓力限制等。這些約束被稱為狀態(tài)約束，它