实验教学系列课件 ---- 发动机性能测试实验重庆交通大学交通运输工程实验教学中心 2011 年 3 月编制

实验教学系列课件 ----发动机性能测试实验重庆交通大学交通运输工程实验教学中心 2011年3月编制

发动机性能测试实验主要内容 • 实验一发动机功率测试 • 实验二发动机点火系统测试 • 实验三发动机燃料供给系统测试 • 实验四发动机冷却系统测试 • 实验五发动机润滑系统测试 • 实验六发动机气缸密封性测试 • 实验七电喷发动机测试

实验一发动机功率测试 • 本节主要内容： • 汽车发动机功率检测方法，功率检测试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验步骤。 • 重点：实验设备的工作原理

功率测试 一、理论基础（1/4） 1、稳态测功法：用测功机对发动机进行加载，在节气门开度一定和其他参数保持不变的稳定状态下，测定发动机功率。 • 特点：准确、可靠；费时费力、成本较高；需要测功器。 • 用途：多用于发动机设计、制造、院校和科研单位做性能试验。在一般的汽车运输企业、汽车维修企业和汽车检测站中采用不多。

功率测试 一、理论基础（1/4） • 稳态检测原理：汽车发动机功率可用发动机自动测控系统检测。检测发动机功率时，通过调节发动机节气门开度和加载装置的负荷，使发动机达到规定的测试工况，在该稳定工况下测出发动机输出功率(kW)。

功率测试 一、理论基础（1/4） 2、动态测功法：在发动机节气门开度和转速均变化的状态下，测定发动机功率，由于测功时不对发动加载，故又称无载测功。 • 特点：可用无负荷测功仪就车检测；无负荷测功仪精度稍差；测量时省时、省力、方便 • 用途：多用于旧车测量

功率测试 一、理论基础（1/4） 2、动态测功法：发动机动态测功的基本原理是把发动机的所有运动部件看作是一个没有外界负荷并绕曲轴中心转动的简单回转体，在节气门突然全开后，发动机所产生的有效转矩将全部用来加速发动机部件的运动，只要测出发动机急加速过程中曲轴的加速运动情况就可得知发动机的动力性能。

功率测试 二、实验目的及要求 (1) 了解电涡流测功机的测功原理。 (2) 了解发动机自动测控系统的测控功能及选择的原则。 (3) 掌握发动机自动测控系统的使用方法。

功率测试 三、实验所用的主要仪器和设备 (1) 了解电涡流测功机的测功原理。 (2) 了解发动机自动测控系统的测控功能及选择的原则。 (3) 掌握发动机自动测控系统的使用方法。

功率测试 四、实验设备的工作原理 1．电涡流测功机及其原理测功机的主要作用： 1—磁轭 2—磁力线 3—励磁线圈 4—涡流环 5—空气隙 6—感应子 7—滚筒

功率测试 四、实验设备的工作原理 1．电涡流测功机及其原理当测功机转子以转速n(r/min)转动，且给励磁线圈加一定的电流时，可摆动的定子外壳就产生一定的阻力矩T(N·m)，通过式2-1可得到发动机的输出功率。

功率测试 四、实验设备的工作原理 1．电涡流测功机及其原理 1—磁轭 2—涡流环 3—端盖 4—轴承 5—测速传感器 6—联轴器 7—主轴 8—摆动轴承 9—进水管 10—进水口 11—出水口 12—油杯 13—出水管 14—感应子 15—励磁线圈

功率测试 四、实验设备的工作原理 2．FC2010测控仪

功率测试 五、实验方法和步骤 1．FC2010参数设置 (1) 打开测控仪电源，液晶显示屏显示主界面

功率测试 五、实验方法和步骤 1．FC2010参数设置 (2) 按动SET键，出现选项界面

功率测试 五、实验方法和步骤 1．FC2010参数设置 (3) 按移位键，选中“参数设置”项，选中的项目底色变深

功率测试 五、实验方法和步骤 1．FC2010参数设置 (4) 按确认键确认，出现报警参数设置界面，所需设置报警参数的项目底色将变深

功率测试 五、实验方法和步骤 1．FC2010参数设置 (5) 按移位键，黑框自左到右，自上到下移动，当移到需要修改的项目下，停止按动，被黑框选中的项目即为需要修改的项目； (6) 按数值增加键，被黑框选中的数值在原值基础上递加 (7) 按数值减小键，被黑框选中的数值在原值基础上递减 (8) 以上操作完毕，按确认键，仪器回到主界面，当前设置的报警参数被存入CPU，在没有新的设置前将被永久保存。

功率测试 五、实验方法和步骤 2．控制方式设定 (3) 转动“n”旋钮：设定发动机的转速值，从而测出发动机在设定转速下，发动机的转矩值和功率值。 (4) 转动“P”旋钮：设定的转速值，从而设定被测发动机所出的工况。通过改变节气门测量值，使被测发动机处于不同的工况。

功率测试 五、实验方法和步骤 2．控制方式设定 (5) 起动被测发动机 (6) 重新通过转动“P”旋钮改变发动的节气门位置，测出不同工况下，发动机在不同转速下的转矩值和功率值。 (7) 关闭发动机和FC2000发动机自动测控系统

功率测试 六、实验报告的基本内容和要求 (1) 实验过程的详细记录。 (2) 实验数据的记录和数据处理。 (3) 根据实验数据分析发动机的动力性。

功率测试 七、设计性实验设计出用无负荷测功仪测量发动机功率（动态测功）的方法与步骤，并进行实验，根据测量结果，综合评价无负荷测功机和发动机自动测控系统的优缺点。

功率测试 七、设计性实验 1、测瞬时角加速度方案——测瞬时加速功率功率与角加速度的关系测定发动机转速在极短时间内的变化量，即可求得加速度，算出功率。

功率测试 七、设计性实验 1、测瞬时角加速度方案——测瞬时加速功率 • 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。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。 • 测试方法：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，此时发动机产生的动力，除克服自身惯性和各种内部运动阻力矩外，将使曲轴加速运转，曲轴的瞬时角加速度愈大，发动机的有效功率也愈大。

功率测试 七、设计性实验 2、测加速时间方案——测平均加速功率 • 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。所以，只要测得和加速时间，就可以获得发动机功率。

实验二发动机点火系统测试 • 本节主要内容： • 汽车发动机点火系统检测方法，点火提前角和点火波形检测试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验步骤。 • 重点：实验设备的工作原理

点火测试 一、理论基础（1/10） • 点火系统技术状况好坏，不仅严重影响发动机的动力性和经济性，还决定了发动机能否正常工作。 • 发动机点火系统的检测诊断主要分为点火波形的检测与分析和点火正时检测两个方面。

点火测试 一、理论基础（2/10） 1．常用的点火系统类型 1) 传统点火系统 2) 电子点火系统（半导体点火系统）：无断电器 3) 计算机控制点火系统（电控点火系统）：无分电器，点火时刻由微机控制。

点火测试 一、理论基础（3/10） 2．点火电压波形测量原理把实际测得的点火系统点火电压波形与正常工作情况下的点火电压波形进行比较并分析，可判断点火系统的技术状况好坏

点火测试 一、理论基础（4/10） 2．点火电压波形测量原理 • AB：AB线也称为点火线。B点的高度，表明点火系克服火花塞间隙、分火头间隙和高压导线各电阻并将可燃混合气点燃的实际二次电压。

点火测试 一、理论基础（5/10） 2．点火电压波形测量原理 • BC：在击穿火花塞间隙时，火花塞两电极间要出现火花放电，同时二次电压骤然下降，C为此时的放电电压。

点火测试 一、理论基础（6/10） 2．点火电压波形测量原理 • CD：CD的高度表示火花放电的电压，CD的宽度表示火花放电的持续时间。 CD线称为火花线。

点火测试 一、理论基础（7/10） 2．点火电压波形测量原理 • DE：当保持火花塞持续放电的能量消耗完毕，电火花在D点消失，点火线圈和电容器中的残余能量以低频振荡的形式耗完。

点火测试 一、理论基础（8/10） 2．点火电压波形测量原理 • EF：断电器触点闭合，点火线圈一次电路又有电流通过，二次电路导致一个负压。 • FA：触点闭合后，先是产生二次闭合振荡，而后二次电压由一定负值逐渐变化到零。

点火测试 一、理论基础（9/10） 3．点火正时的检测 • 点火提前角对发动机的动力性、经济性和排放性能有很大影响，因此应重视对发动机点火提前角的检测。 • 发动机的最佳点火提前角应随转速、负荷而变化。 • 点火提前角应随发动机转速增高而增大；随发动机负荷(节气门开度)的增大而减小。

点火测试 一、理论基础（10/10） 3．点火正时的检测 • 传统点火系统，发动机点火提前角是否正确往往决定于初始点火提前角，即点火提前装置进入工作状态前的点火提前角。 • 计算机控制点火时刻，除根据发动机转速和负荷两个因素外，还根据发动机的工作温度、海拔高度、爆燃倾向等有关因素，常用的检测方法是闪光法和缸压法。

点火测试 二、实验目的及要求 (1) 了解点火系统的类型及特点。 (2) 掌握点火电压波形测量原理及波形分析方法。 (3) 掌握发动机综合性能检测仪的工作原理和使用方法。三、实验所用的主要仪器和设备发动机综合检测仪，点火正时灯

点火测试 四、实验设备的工作原理 1．发动机综合性能检测仪的基本功能 (1) 无负荷测功功能，即加速测功法； (2) 检测点火系统，一次与二次点火波形的采集与处理，平列波、并列波和重叠角的处理与显示，断电器闭合角和开启角，点火提前角的测定等； (3) 机械和电控喷油过程各参数(压力、波形、喷油、脉宽、喷油提前角等)的测定； (4) 进气歧管真空度波形测定与分析；

点火测试 四、实验设备的工作原理 1．发动机综合性能检测仪的基本功能 (5) 各缸工作均匀性测定； (6) 起动过程参数(电压、电流、转速)测定； (7) 各缸压缩压力测定； (8) 电控供油系统各传感器的参数测定； (9) 万用表功能； (10) 排气分析功能 (11)异响检测

点火测试 四、实验设备的工作原理 2．发动机综合性能检测仪的工作原理 • 结构：一般由信号提取系统(各种传感器)、信号处理系统、中央控制器(主机)和显示系统组成。核心是示波器，配合不同的传感器、夹持器和测试探头，能实现对多种电量、非电量参数（温度、压力、真空、转速等）的检测、分析与判断。

点火测试 四、实验设备的工作原理 2．发动机综合性能检测仪的工作原理 • 结构

点火测试 四、实验设备的工作原理 3．发动机综合性能检测仪中各类传感器的作用 1) 点火传感器 (1) 转速传感器：在各检测项目中，通过分缸线上的高压电取得发动机的转速信号，并确定波形的相位。 (2) 白金信号黑、红鱼夹：取得一次点火电压信号，控制单缸断火和达到设定的转速或测试时间后，使发动机熄火，在全面检测起动系统时取得发动机的转速信号，同时黑鱼夹也是电压传感器的搭铁极。 (3) 点火高压传感器：取得二次点火电压信号。

点火测试 四、实验设备的工作原理 3．发动机综合性能检测仪中各类传感器的作用 2) 电流传感器测量起动电流和充电电流。根据气缸压缩时电流的变化，可以反映出各缸压力的相对值。 3) 电压传感器测量起动电压和充电电压。 4) 缸压传感器测量标准缸的气缸压力。气缸压缩压力最大值出现的时刻即为活塞到达上止点的时刻，依此来检测点火提前角。

点火测试 四、实验设备的工作原理 3．发动机综合性能检测仪中各类传感器的作用 5) 振动传感器取得发动机各种异响的振动信号。通过进排气门落座时振动，可以在动态下分析配气相位。 6) 油压传感器测量供油压力。在供油提前角检测时，确定供油时刻。根据供油频率确定发动机的转速。 7) 喷油外卡传感器喷油外卡传感器有两个，一个作为标准缸传感器，另一个作为检测缸传感器，在分析喷油波形时用。

点火测试 四、实验设备的工作原理 4．发动机综合性能检测仪的分类 • 按使用方式：台式、便携式 • 按示波器型式：模拟、数字 • 按控制方式：电子控制式、微机控制式、模块控制式 5．发动机综合性能检测仪的使用方法（自学）

点火测试 四、实验设备的工作原理 6、点火正时灯（枪）的工作原理 • 结构：正时灯一般由灯(氖灯或灯)、传感器、中间处理环节和指示装置等组成。 1—外卡传感器 2—正时灯 3—电源卡

点火测试 四、实验设备的工作原理 6、点火正时灯（枪）的工作原理原理：在发动机的旋转部件上——飞轮或曲轴传动带上刻有正时标记，在与其相邻的固定机壳上(如发动机缸体)也有一标记。当曲轴旋转到使两标记对齐时，第1缸活塞刚好到达上止点位置。

点火测试 四、实验设备的工作原理 6、点火正时灯（枪）的工作原理原理：由于正时灯闪亮时1缸活塞尚未到达上止点，因此曲轴皮带轮上的标记和发动机缸体上的标记还没有对齐，上述两标记之间出现一个比较稳定的角度差，即为发动机的点火提前角。

点火测试 四、实验设备的工作原理 6、点火正时灯（枪）的工作原理 • 测量原理：调整电位器，使闪光时刻推迟至转动部分上的标记正好对准固定标记。

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