上册第二章汽车动力性和经济性检测

河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测第一节发动机动力性检测一、发动机功率测试方法两种基本形式：台架稳态试验和就车动态试验两种基本形式。二、无负荷测功原理无负荷测功是基于动力学的原理。当发动机在怠速或某一空载低转速运转时，突然全开节气门加速运转，此时发动机产生的动力，除克服各种内部运动阻力矩外，将使曲轴加速运转，即发动机以自身运动机件为载荷加速运转。如果被测发动机的有效功率愈大，则曲轴的瞬时角加速度也愈大，而加速时间愈短。所以，只要测得角加速度和加速时间，就可以间接获得发动机功率。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测三、转速、角加速度和加速时间测试方案1．转速260nfτ——发动机气缸数柴油机，z——飞轮齿圈齿数znf60河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测2．测角加速度转矩与角加速度的关系为dtdnIdtdIMe30式中：Me—发动机的有效转矩，N·m；I—发动机运动机件对曲轴中心线的当量转动惯量，kg·m2；n—发动机转速，r/min；dω/dt—曲轴的角加速度，rad/s2；dn/dt—曲轴的加速度，1/s2。把Me代入式Pe=Men/9550整理得:式中：K——修正系数。（由于发动机加速过程是一个非稳定工况，所以实际测得功率值是小于同一转速下的稳态测功值的，因而进行修正）上式表明，发动机加速过程中，在某一转速下的有效功率与该转速下的瞬时加速度成正比。因此，只要测出加速过程中的这一转速和对应的瞬时加速度，即可求出该转速下的有效功率。对于一定型号的发动机，其转动惯量I为一常数。修正系数K的数值可通过台架对比试验得出。dtdnCnPe河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测2．测加速时间根据功能原理，发动机在某一转速范围的加速过程中，发动机驱动曲轴转动所做的功等于曲轴旋转动能的增量：21222121IIA式中：A——发动机所作的功，J；ω1、ω2——测定区间起始角速度和终止角速度，rad/s。若发动机从ω1上升到ω2的时间为ΔT（s），则发动机在这段时间内的平均功率Pem为TITAPem212221河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测并以千瓦(KW)作为平均功率的单位，则有：TCPem1已知转动惯量I，并确定测量时的起始转速和终止转速n1、n2，则C1为常数，称为平均功率测功系数。由上式可知，发动机在起止转速范围内的平均有效加速功率与其加速时间成反比。即当发动机的节气门突然全开时，发动机由起始转速加速到终止转速的时间越长，则其有效加速功率越小；反之则越大。因此，只要测得发动机在设定转速范围内的加速时间，便可得出平均有效加速功率。另外，还需要通过台架试验，找出稳态特性平均功率与外特性最大功率之间的关系。其中加速时间ΔT与最大功率之间的关系可对无负荷测功检验仪进行标定，并输入微机，以便通过测加速时间而能直接读出功率数，也有的把它们之间的关系绘制成曲线图或排成表格，以便测出加速时间后能在图中或表中查出对应的功率值。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测四、无负荷测功仪的使用方法介绍无负荷测功仪的一般使用方法1．测试前的准备(1)仪器自校、预热(2)预热发动机，安装转速传感器(3)测加速时间2．功率测试方法（1）怠速加速法（2）起动法图便携式无负荷测功仪面板河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测五、单缸功率检测单缸功率检测的两种方法：（1）用无负荷测功仪测定（2）利用断火试验时的发动机转速下降值判断单缸动力性六、发动机综合性能检测仪及其使用（一）发动机综合性能检测仪的基本功能常用的无负荷测功仪很多，以EA3000便携式发动机综合性能分析仪为例，介绍仪器的结构、功能及无负荷测功方法。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测1．EA3000便携式发动机综合性能分析仪结构、原理和主要功能（1）结构与组成①信号提取系统。②带液晶触摸屏主机（内置高速采集卡、通讯卡）。③喷墨打印机。④废气分析仪（选配）。⑤机架。⑥诊断SMART-BOX等（选配）。（2）系统起动、自检及退出。打开主机电源开关，WIN98系统运行完毕后，系统起动并自动执行EA3000便携式发动机综合性能分析仪程序，主机将对预处理器通讯、1280401—1280412适配器逐一进行自检。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测（3）一般测试步骤①开机。在测试前先开机预热20分钟。②输入用户及车辆信息。③连接④测试界面说明⑤打印测试结果⑥技术指导⑦汽车数据库2．用EA3000便携式发动机性能综合分析仪测功率的方法（1）无负荷测功河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测将一缸信号适配器器夹在一缸高压线上。在“汽油机测试菜单”下点击“无外载测功”图标，系统即进入无外载测功测试界面，或点击“方式选择”图标选择P进入无外载测功界面。设定怠速转速n1（发动机怠速转速）、额定转速n2（发动机额定转速）和当量转动惯量（当量转动惯量可在同型号的车上通过测试得到——但此车必须保证处于良好的工作状态，一般小型车的当量转动惯量在0.1-0.5之间，大货车的当量转动惯量在1.0-5.0之间）。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测点击“测试”，系统开始倒记数（“测试”被点击后变为“停止”，再次按下后“停止”恢复为“测试”，且系统停止测试）。记数为零时，请迅速踩下汽车油门踏板，使发动机尽可能快的将转速迅速提高，当发动机转速超过设定的额定转速n2时，迅速松开油门，使发动机回到怠速工况；系统将自动检测发动机的输出功率并显示，如图5.16所示。测试过程转速变化曲线。测试过程扭矩变化曲线，点击“保存数据”图标可将检测有效结果进行保存。点击“打印”图标可对无外载测功的结果当前界面进行打印。点击“返回”图标可返回上级菜单。点击“帮助”图标，将进入帮助系统相关部分查看操作指导。点击“显示专家分析”图标，可显示本项目测试的智能提示内容。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测（2）转动惯量测试在“汽油机检测菜单”下点击“无外载测功”图标，系统即进入无外载测功测试界面。选择“方式选择”图标，在弹出的窗口中选择测试转动惯量测试图标“J”，即进入转动惯量测试。设定怠速转速n1（发动机怠速转速）、额定转速n2（发动机额定转速）和待测车辆额定功率。点击“测试”，系统开始倒记数（“测试”被点击后变为“停止”，再次按下后“停止”恢复为“测试”，且系统停止测试）。记数为零时，请迅速踩下汽车油门踏板,使发动机尽可能快的将转速迅速提高，当发动机转速超过设定的额定转速n2时,迅速松开油门，使发动机回到怠速工况；系统将自动检测发动机的转动惯量并显示，如图5.17所示。点击“帮助”图标，将进入帮助系统。点击“返回”图标可返回上级菜单。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测发动机综合检测仪河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测3．汽油机单缸功率的检测无负荷测功仪既可以检测发动机的整机功率，也可以检测某汽缸的单缸功率。方法是：先测出发动机整机功率，再测出某单缸断火情况下的发动机功率，两功率差即为断火之缸的单缸功率。技术状况良好的发动机，各单缸功率应是一致的，亦即各缸功率差应是相等的，否则造成发动机运转不平稳。比较各单缸功率，可判断各缸工作状况。也可利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值，来评价各缸的工作状况。工作正常的发动机，在某一转速下稳定运转时，发动机的指示功率与摩擦功率是平衡的。此时，若取消任一汽缸的工作，发动机转速都会有相同下降值。当发动机在800r/min下稳定工作时，取消一个汽缸工作致使转速正常的平均下降值如表5.1所列，要求最高与最低下降值之差不大于平均下降值的30％。如果下降值低于表中所列，说明断火之缸工作不良。转速下降值愈小，则单缸功率愈小，当下降值等于0时，单缸功率也等于0，即该缸完全不工作。发动机单缸功率偏低，一般系该缸高压分线、分线插座或火花塞技术状况不佳，汽缸密封性不佳，汽缸窜润滑油等原因造成，应更换、调整或维修。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测第二节底盘输出功率检测一、底盘测功机的功能和构造1．底盘测功机的功能汽车底盘测功机的基本功能为：①测试汽车驱动轮输出功率。②测试汽车的加速性能。③测试汽车的滑行能力和传动系统的传动效率。④检测校验车速表。⑤辅以油耗计、废气分析仪等设备，还可以对汽车的燃油经济性和废气排放性能进行检测。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测2．底盘测功机的构造国产DCG-10C型汽车底盘测功机机械部分结构图底盘测功试验台机械部分结构示意图1-框架；2-测力杠杆；3-压力传感器；4-从动滚筒；5-轴承座；6-速度传感器；7-举升装置；8-传动带轮；9-飞轮；10-电刷；11-离合器；12-联轴器；13-主动滚筒；14-变速器；15-电涡流测功器；16冷却水入口河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测(1)滚筒装置滚筒相当于连续移动的路面，被检汽车的车轮在其上滚动，滚筒有单滚筒和双滚筒两种。图滚筒式底盘测功试验台a)单轮单滚筒式；b)双轮双滚筒式；c)单轮双滚筒式河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测(2)功率吸收装置(即加载装置)功率吸收装置用来模拟车辆在道路上行驶所受的各种阻力。常用的功率吸收装置有水力测功器、直流电机电力测功器和电涡流测功器，目前多采用电涡流测功器。电涡流测功器见图。主要由定子和转子组成，定子四周装有励磁线圈，转子与试验台主动滚筒相连，在励磁线圈之间转动，而定子是可以摆动的。当励磁线圈通电时，两极间便产生磁场，转子在励磁线圈磁场中转动，因而在转子上产生了涡电流，该涡电流与产生它的磁场相互作用而产生了对转子的制动力矩，因此测功器吸收了驱动车轮的输出功率，同时也对滚筒加了载，形成了阻力矩（制动力矩）河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测(3)测量装置测功器不能直接测出汽车驱动轮的输出功率值，它需要测出旋转运动时的转速与扭矩，或直线运动时的速度与牵引力，再换算成其功率值。所以，测功试验台必须配有测力装置与测速装置。(4)控制装置底盘测功试验台的控制装置和指示装置往往制成一体，形成柜式结构测力装置有机械式、液压式和电测式三种形式，目前应用较多的是电测式。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测图国产DCG-10C型底盘测功试验台控制柜面板图1-取样盒插座；2-打印机数据线插座；3-打印机电源线插座；4-报警灯测速装置多为电测式，一般由速度传感器、中间处理装置和指示装置组成。功率指示装置在微机控制的底盘测功试验台，测力传感器和速度传感器输出的电信号送人微机处理后，指示装置直接显示驱动轮的输出功率。河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测二、底盘测功机的工作原理1．汽车驱动轮输出功率测试原理二、底盘测功机的工作原理1．汽车驱动轮输出功率测试原理式中：PK——驱动轮输出功率（KW）；F——驱动轮驱动力N；v——试验车速3600vFPK河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测第三节汽车燃料经济性检测汽车燃油经济性，是指汽车以最少的燃油消耗完成单位运输工作量的能力，它是汽车的主要使用性能之一河北师范大学——王忠良第二章汽车动力性和燃油经济性检测影响汽车燃料经济性的主要因素从汽车燃料消耗量方程式可以看出，汽车的燃料经济性主要取决于以下两方面的因素。1．发动机有效燃料消耗率发动机有效燃料消耗率越低，汽车的燃料经济性越好。发动机有效燃料消耗率与发动机结构的先进性、燃烧过程的完善程度、发动机运行工况等有关，一切有利于降低发动机有效燃料消耗率的措施都可以提高汽车燃料经济性。2．汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力越小，燃料经济性越好。