發(fā)動(dòng)機(jī)臺架測試技術(shù)課件

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測試技術(shù),清華大學(xué)汽車工程系 金振華 2005.12,主要內(nèi)容,概述 發(fā)動(dòng)機(jī)測試的特點(diǎn) 測試技術(shù)的發(fā)展 測量參數(shù)及測試設(shè)備 動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)性 排放 數(shù)據(jù)采集及虛擬儀器技術(shù) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測試系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)臺架測試系統(tǒng) 排放法規(guī)及排放測試系統(tǒng),概述,試驗(yàn)技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn) 整車轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn) 整車道路試驗(yàn),性能指標(biāo) 動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)性 排放 振動(dòng)與噪聲,動(dòng)力系統(tǒng) 汽油機(jī) 柴油機(jī) LPG&NG 純電動(dòng) 內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力 燃料電池混合動(dòng)力,動(dòng)力系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)臺架,動(dòng)態(tài)臺架,發(fā)動(dòng)機(jī)測試特點(diǎn),測量參數(shù)多，如扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、流量、排放、噪聲、位移等，涉及的測試技術(shù)、測試設(shè)備和測試方法也多種多樣。 試驗(yàn)項(xiàng)目多，

2、包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放試驗(yàn)、可靠性、耐久性、熱沖擊試驗(yàn)、熱平衡試驗(yàn)等。,測試技術(shù)的發(fā)展,測試技術(shù)的發(fā)展,趨向于采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理的智能化測試。 試驗(yàn)臺架的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化。 從穩(wěn)態(tài)測試向動(dòng)態(tài)測試發(fā)展。,主要內(nèi)容,概述 發(fā)動(dòng)機(jī)測試的特點(diǎn) 測試技術(shù)的發(fā)展 測量參數(shù)及測試設(shè)備 動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)性 排放 數(shù)據(jù)采集及虛擬儀器技術(shù) 測試系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)臺架測試系統(tǒng) 排放法規(guī)及排放測試系統(tǒng),基礎(chǔ)知識,被測量獲取的基本概念,傳感器,測量電路,顯示記錄 裝置,被測量,觀察者,基礎(chǔ)知識,各部分功能 (1) 傳感器：把非電物理量按一定的物理規(guī)律轉(zhuǎn)換 成電量的裝置。它包括敏感元件、傳感元件及 轉(zhuǎn)換元件。 敏感元件：感受

3、被測物理量的變化； 傳感元件：傳遞被測物理量的變化； 轉(zhuǎn)換元件：把被測物理量轉(zhuǎn)換成電量。,基礎(chǔ)知識,(2) 測量電路：對傳感器輸出信號進(jìn)行放大、濾波、 轉(zhuǎn)換等處理，使之能夠被顯示記錄裝置記錄。 (3) 顯示記錄裝置：以人能感知的方式，輸出被測 量。如模擬表、數(shù)字表、顯示器、示波器、磁 帶機(jī)、計(jì)算機(jī)存儲裝置等。,基礎(chǔ)知識,電阻式傳感器 是將被測的量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓?一種傳感器。 工作原理 一個(gè)電導(dǎo)體的電阻值按如下的公式進(jìn)行變化： 式中：R為電阻，；為材料的電阻率，mm2/m； l為導(dǎo)體的長度，m；A為導(dǎo)體的截面積，mm2。,基礎(chǔ)知識,電阻式傳感器：直線位移型 圖中觸點(diǎn)C沿變阻器表面移動(dòng)的距離x與

4、A、C兩點(diǎn) 間的電阻值R之間有如下關(guān)系： 式中：kt為單位長度中的電阻，當(dāng)導(dǎo)線分 布均勻時(shí)為一常數(shù)，此時(shí)傳感器的輸出 （電阻）與輸入（位移）間為線性關(guān)系， 傳感器的靈敏度相應(yīng)地為：,基礎(chǔ)知識,電阻應(yīng)變式傳感器 當(dāng)金屬電阻絲受拉或受壓時(shí)，電阻絲的長度和橫 截面積將發(fā)生變化，且電阻絲的電阻率也發(fā)生變化 （這一現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)），因此導(dǎo)線的電阻值發(fā)生 變化。,基礎(chǔ)知識,電阻應(yīng)變式傳感器 粘貼式金屬絲應(yīng)變片可用于應(yīng)力分析，也可用作 為傳感器。由于可測的電阻值變化要求導(dǎo)線長度很 長，因而要將導(dǎo)線按一定的形狀（通常為柵狀）曲折 地貼在由浸漬過絕緣材料的紙襯或合成樹脂組成的載 體上。圖中給出這種應(yīng)變片的一種

5、典型結(jié)構(gòu)型式。,基礎(chǔ)知識,半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理： 基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。所謂的壓阻效應(yīng) 是指單晶半導(dǎo)體材料沿某一軸向受外力作用時(shí)，其 電阻隨之發(fā)生變化。從半導(dǎo)體物理可知，單晶半導(dǎo) 體在外力作用下，原子點(diǎn)陣排列規(guī)律會發(fā)生變化， 導(dǎo)致載流子遷移率及載流子濃度產(chǎn)生變化，從而引 起電阻率的變化。,基礎(chǔ)知識,電阻式溫度計(jì) 純金屬及大多數(shù)合金的電阻率隨溫度的增加而 增加，即它們具有正的溫度系數(shù)。這些金屬及合金 的電阻值隨溫度的變化關(guān)系符合以下公式: 式中：R1為溫度t1時(shí)的電阻值；為金屬材料溫度系數(shù)； 。,功率測量,Pe=Ttn/9550 Pe 有效功率kW Tt 輸出扭矩N.m n 輸出軸轉(zhuǎn)速r/

6、min,功率測量,測功器 在發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)中作為負(fù)載，實(shí)現(xiàn)測定工況的調(diào)節(jié)。由制動(dòng)器，測力機(jī)構(gòu)，測速裝置和控制系統(tǒng)組成。 制動(dòng)器調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，把吸收功率轉(zhuǎn)換為熱能或電能 測力機(jī)構(gòu)和測速裝置測量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩及輸出軸轉(zhuǎn)速 測功器帶有自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的閉環(huán)控制,功率測量,測功器按通常按照制動(dòng)器的工作原理 不同分類 水力測功器 電力測功器 電渦流測功器（EC） 直流電力測功器（DC） 交流電力測功器（AC）,功率測量,測功器的基本要求 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速和扭矩范圍內(nèi)形成穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)工況 能平順而足夠精細(xì)的調(diào)節(jié)負(fù)載 能足夠準(zhǔn)確的測定負(fù)載 操作簡單安全可靠,水力測功器 - 工作原理 制動(dòng)

7、器由轉(zhuǎn)子和外殼組成，外殼由滾動(dòng)軸承支撐，可以自由擺動(dòng) 在制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子和外殼之間充滿水，工作時(shí)水由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)獲得動(dòng)量矩并傳遞給外殼，并從測力機(jī)構(gòu)指示出力的大小 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率以水分子摩擦生熱的形式帶走 制動(dòng)力矩的大小通過改變水層厚度來調(diào)節(jié),功率測量,功率測量,水力測功器 特點(diǎn)及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格相對比較便宜 主要應(yīng)用于產(chǎn)品出廠檢測和耐久性試驗(yàn),功率測量,電渦流測功器 工作原理 制動(dòng)器由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以自由擺動(dòng)的定子外殼伸出力臂以測量扭矩 直流電通過勵(lì)磁繞阻產(chǎn)生磁通，感應(yīng)子旋轉(zhuǎn)時(shí)渦流環(huán)相應(yīng)部位磁通不斷變化，在渦流環(huán)表面產(chǎn)生感應(yīng)電勢而形成渦電流，阻止磁通的變化，從而引起感應(yīng)子的制動(dòng)作用 制動(dòng)器吸

8、收的功率全部轉(zhuǎn)化成熱量，通過冷卻水帶走,功率測量,電渦流測功器 特點(diǎn)及應(yīng)用 低慣量，精度高，穩(wěn)定性好 結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，便于自動(dòng)控制 多用于內(nèi)燃機(jī)的開發(fā)與研究試驗(yàn),功率測量,1.直流電力測功機(jī) 結(jié)構(gòu)： 由轉(zhuǎn)子，定子外殼（浮動(dòng)于支座），測力機(jī)構(gòu)（拉壓力傳感器）構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡圖如下：,功率測量,直流電力測功機(jī) 測功機(jī)作發(fā)電機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩平衡。制動(dòng)力矩的反力矩作用于定子，欲使定子轉(zhuǎn)動(dòng)，但被測力機(jī)構(gòu)約束住。發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩即可通過測力機(jī)構(gòu)測出。 測功機(jī)作電動(dòng)機(jī) 電樞繞組內(nèi)通入電流，在定子，勵(lì)磁繞組的磁場作用下，轉(zhuǎn)子受到一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)力矩的作用而旋轉(zhuǎn)（反拖），該驅(qū)動(dòng)力矩

9、的反力矩作用于定子，通過測力機(jī)構(gòu)測出。,功率測量,交流電力測功機(jī) 常用的三相交流發(fā)電機(jī)組可以看作最簡單的交流電力測功機(jī)。由發(fā)電機(jī)的電壓u、電流I、功率因數(shù)cos和效率可知發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率為： 如果將電機(jī)的定子外殼用軸承浮動(dòng)起來，使之可以繞軸擺動(dòng)，并在外殼與底座之間安裝測力機(jī)構(gòu)，則可直接測量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 交流電力測功器可工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)或發(fā)電機(jī)狀態(tài)，目前控制器多采用IGBT技術(shù)和電流矢量控制技術(shù)。,功率測量,電力測功器 - 特點(diǎn)及應(yīng)用 響應(yīng)速度塊，測量精度高 可工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，能進(jìn)行倒拖試驗(yàn) 所吸收的能量可以轉(zhuǎn)換成電能并入電網(wǎng) 可用于發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和高動(dòng)態(tài)試驗(yàn),電力測功機(jī),電力測功機(jī),BME/E

10、MCON,APA machine,Power Cabinet,Automation system,測功器選型,選用測功機(jī)時(shí)應(yīng)考慮下述要求。 1.工作范圍 所選用的測功機(jī)必須能夠覆蓋被測機(jī)械的工作范圍。 2.測量精度 測功機(jī)測量精度應(yīng)符合測量的要求，在滿足上述工作范圍的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用滿量程標(biāo)定值較小的測功機(jī)，通常應(yīng)使被測最大功率與測功機(jī)的最大功率之比不低于3：4。 3.響應(yīng)速度 通常外形尺寸小的測功機(jī)響應(yīng)速度快，另外測功機(jī)的測力機(jī)構(gòu)及其選用的力傳感器的動(dòng)態(tài)特性要好，動(dòng)態(tài)誤差要小，這樣才能迅速，準(zhǔn)確地反映被測動(dòng)力機(jī)械的性能。,測功器工作穩(wěn)定性,要使發(fā)動(dòng)機(jī)和測功機(jī)形成的系統(tǒng)正常工作，必須同時(shí)滿足

11、下列兩個(gè)條件： 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線與測功機(jī)制動(dòng)特性曲線相交 當(dāng)運(yùn)行工況偏離交點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)產(chǎn)生回復(fù)力矩,測功器擴(kuò)大量程的方法,采用組合式測功器 采用變速器,測功器扭矩測量,拉壓力傳感器 扭矩法蘭,測功機(jī)控制方式,Control Modes Dyno Engine N/ Alpha Speed Throttle T / Alpha Torque Throttle N / T Speed Torque T / N Torque Speed,扭矩測量,轉(zhuǎn)矩儀分為:相位差式 ,應(yīng)變式 ,磁致伸縮式 應(yīng)用： 測量實(shí)際運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的扭矩 發(fā)動(dòng)機(jī)與齒輪箱,發(fā)電機(jī),水泵等機(jī)械一起工作需要測定各自的工作效率

12、 測量順態(tài)扭矩,扭矩測量,扭矩儀工作原理： 通過測量某些傳遞轉(zhuǎn)矩的零件（如軸、特制的聯(lián)軸器或?qū)嶋H的傳動(dòng)軸等）在轉(zhuǎn)矩的作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形來測量轉(zhuǎn)矩。圓軸在轉(zhuǎn)矩Tt(Nm)的作用下，相距L（m)的兩個(gè)截面的相對扭轉(zhuǎn)角(rad)為：,光電式轉(zhuǎn)矩儀,測量原理: a. 無轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，A、B光柵相互遮擋，光電管輸出為零； b. 轉(zhuǎn)矩T作用時(shí)，軸的A、B端扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，A、B光柵也錯(cuò)開角度，透過部分光線。T 越大，也越大，光電管的輸出越大。 c. 轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)矩的測量無影響,磁電式轉(zhuǎn)矩儀,測量原理： 彈性軸轉(zhuǎn)動(dòng)受扭后，相距L的2只外齒輪扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，發(fā)出的兩列磁電脈沖信號產(chǎn)生相位差。 實(shí)際所得兩列脈沖波形間的

13、相位差，是由兩列脈沖的初始相位差與軸扭轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的相位差之和。所以扭矩儀應(yīng)設(shè)有補(bǔ)償初始相位差的調(diào)零裝置或者標(biāo)定相應(yīng)于初始相位差的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)予以消除。,應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀,測量原理: 轉(zhuǎn)軸承受轉(zhuǎn)矩時(shí)要產(chǎn)生切應(yīng)力（變），最大切應(yīng)力（變）發(fā)生于圓周，方向?yàn)?5度和135度。它與轉(zhuǎn)矩成正比。應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀在轉(zhuǎn)軸這兩個(gè)方向粘貼應(yīng)變片，用電橋測出其最大應(yīng)變，從而測得轉(zhuǎn)矩。 為了提高測量靈敏度，可用4個(gè)應(yīng)變片，按承受的拉、壓應(yīng)力平均分配按照上述原理的位置粘貼。這樣可組成全橋回路，以保證測量值為純扭矩。 電橋信號的輸出方式基本上有滑環(huán)接觸式和旋轉(zhuǎn)變壓器無接觸感應(yīng)式兩種，由應(yīng)變儀測出平均應(yīng)變值，也可采用遙測應(yīng)變儀來測量扭

14、矩。后者的測量精度高，而采用滑環(huán)接觸式的精度較低。,磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩儀,測量原理: 當(dāng)軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，軸上有應(yīng)力分布，使軸表面的磁導(dǎo)率發(fā)生變化。拉應(yīng)力+使磁阻R1,R4減小，磁導(dǎo)率增加；壓應(yīng)力-使R2,R3增加，磁導(dǎo)率減小，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)不平衡磁通，在感應(yīng)線圈C,D中產(chǎn)生與軸上所受轉(zhuǎn)矩T1有關(guān)的電動(dòng)勢，根據(jù)標(biāo)定得出的此電動(dòng)勢信號與轉(zhuǎn)矩T1的關(guān)系可測出轉(zhuǎn)矩T1。原理圖如下:,扭矩測量,扭矩儀選用和使用時(shí)的注意事項(xiàng) 所有扭矩儀在選用時(shí)，其彈性軸的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)能承受內(nèi)燃機(jī)的最大瞬時(shí)扭矩的作用； 使用時(shí)，應(yīng)安裝在內(nèi)燃機(jī)與負(fù)荷吸收裝置之間，其相互聯(lián)接最好采用彈性聯(lián)軸節(jié)，并注意保持同軸度； 所有負(fù)荷吸收裝置應(yīng)能

15、無級調(diào)節(jié)負(fù)荷吸收量； 扭矩儀在安裝后，各感應(yīng)元件之間的相對位置應(yīng)保持恒定，以消除安裝不良帶來的誤差。,轉(zhuǎn)速測量,光電式轉(zhuǎn)速傳感器 分類: 照射式、 反射式 結(jié)構(gòu): 光源，遮光盤（反光盤），光電管，測頻電路。 特點(diǎn): 高速時(shí)，光信號減弱,轉(zhuǎn)速測量,磁電式轉(zhuǎn)速傳感器 結(jié)構(gòu)： 齒輪（導(dǎo)磁材料，齒數(shù)z），磁頭磁鐵，線圈，距齒頂約2mm 原理： 齒輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一齒，就切割一次磁力線，在線圈中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢的脈沖信號。每轉(zhuǎn)將產(chǎn)生z個(gè)電脈沖信號: 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，轉(zhuǎn)速越高，輸出信號越強(qiáng)。,轉(zhuǎn)速測量,電磁脈沖轉(zhuǎn)速表 原理: 通過電磁感應(yīng)和脈沖計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)汽油機(jī)的高壓點(diǎn)火脈沖的頻率，再根

16、據(jù)汽油機(jī)的沖程數(shù)和氣缸數(shù)得到發(fā)動(dòng)機(jī)每傳一圈所發(fā)出的點(diǎn)火脈沖數(shù)，由此可以計(jì)算出汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速。 特點(diǎn)： 非接觸測量 準(zhǔn)確度高 體積小，使用方便。,轉(zhuǎn)速測量,采用基于振動(dòng)和噪聲的測量原理的轉(zhuǎn)速傳感器 采用了先進(jìn)的數(shù)字濾波以及DSP算法技術(shù) 同時(shí)適合汽油機(jī)和柴油機(jī) 不需要校準(zhǔn)和標(biāo)定 使用十分方便，車內(nèi)都可以測量 可提供數(shù)字輸出以及LCD顯示 配備RS-232C數(shù)字串行通信接口,轉(zhuǎn)速測量,紅外測速傳感器,原理： 依靠紅外發(fā)射的紅外線射向轉(zhuǎn)軸，并接收從轉(zhuǎn)軸反射過來的紅外線脈沖來進(jìn)行測速，右圖為測量近距離用的一種反射式傳感器。 優(yōu)點(diǎn)： 不受可見光的干擾，如用大功率的紅外發(fā)光二極管，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測速。,轉(zhuǎn)速

17、測量,霍爾傳感器,原理：霍爾效應(yīng) 在半導(dǎo)體薄片的垂直方向加磁感強(qiáng)度B的磁場，當(dāng)薄片兩端有控制電流I流過時(shí)薄片兩端產(chǎn)生與控制電流I和磁感強(qiáng)度B成正比的電動(dòng)勢UH。 霍爾元件通以恒定的電流，齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使元件上的磁通量發(fā)生變化，輸出反映轉(zhuǎn)速高低的脈沖信號。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)特性好，壽命長，應(yīng)用廣泛。,轉(zhuǎn)速測量,編碼器,脈沖式角度數(shù)字變換器是一種常用的增量編碼器，主要用來測量轉(zhuǎn)速。開有等角度縫隙的圓盤與被測軸一起旋轉(zhuǎn)，圓盤兩側(cè)分別裝有一對光電元件。當(dāng)圓盤開有等角度60條槽時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)360度就有60個(gè)脈沖產(chǎn)生。,轉(zhuǎn)速測量,測頻法 原理: 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間發(fā)生器產(chǎn)生準(zhǔn)確的時(shí)間間隔T，計(jì)

18、測在T時(shí)間間隔內(nèi)有N個(gè)脈沖信號,轉(zhuǎn)速測量,測周法 原理: 在一個(gè)輪齒信號的周期TX內(nèi)，計(jì)測有N個(gè)周期為T0的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖。,轉(zhuǎn)速測量,測量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的運(yùn)用：故障診斷。根據(jù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的變化，確定哪一缸工作異常。 1.用測頻法測量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 測頻法可測門控開啟時(shí)間T內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速。減小T，該平均轉(zhuǎn)速趨近于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。為了保證準(zhǔn)確度，此時(shí)要求齒數(shù)z也要相應(yīng)增加。 2. 用數(shù)字編碼器測量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 數(shù)字編碼器每轉(zhuǎn)一圈可以給出10050000個(gè)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)角位置信號，接入計(jì)算機(jī)后，可以得出任一時(shí)刻、任一轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速，特別適合于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測量。,燃料消耗量測量,容積法測定裝置,結(jié)構(gòu)原理：使用葫蘆形玻璃量瓶，它用連通管

19、與燃料箱相通，中間裝一個(gè)三通閥進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果已知量瓶上刻線A與下刻線B之間的容積，則測定燃料液面由A下降到B所需的時(shí)間，即可按下式求出單位時(shí)間的燃料消耗： G3.6Vt 式中G為燃料消耗量（kg/h）；V為量瓶量刻線間的容積（mL）；t為液面通過兩刻線之間所需時(shí)間（s）； 為燃料的密度（g/mL）； 容積法自動(dòng)測定燃料消耗裝置是利用在刻線A、B兩處各裝上一組光電系統(tǒng)，利用燃料對光線的光折作用產(chǎn)生光電信號，并用電磁三通閥實(shí)現(xiàn)控制油路的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到自動(dòng)測量的目的。,燃料消耗量測量,重量法測定裝置,這種方法的實(shí)質(zhì)是測定消耗一定重量燃料的時(shí)間，原理如右圖所示。進(jìn)行測量前先將三通轉(zhuǎn)到狀態(tài)II，在給發(fā)動(dòng)機(jī)

20、供油的同時(shí)給天平油杯充油直到略重于砝碼重量W0W。然后將三通閥轉(zhuǎn)到狀態(tài)III，是發(fā)動(dòng)機(jī)完全由油杯供油。在天平達(dá)到平衡的時(shí)刻，開始測定時(shí)間并取掉砝碼W。當(dāng)油杯端重量再次與砝碼W0平衡時(shí)，測定結(jié)束并將三通轉(zhuǎn)到狀態(tài)I。這樣就測出了消耗重量為W的燃油時(shí)間。通過下式即可算出發(fā)動(dòng)機(jī)的單位燃料消耗量： G=3.6W/t 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測定可將油杯放在靈敏度極高的壓力傳感器上，直接得到重量變化的信號以及相應(yīng)的時(shí)間信號，配上計(jì)算機(jī)后還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)過程的連續(xù)測量燃油消耗量。,燃料消耗量測量,科氏力質(zhì)量流量計(jì),如右圖所示，截取一根支管，流體在其內(nèi)以速度V從A流向B，將此管置于以角速度旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中。設(shè)旋轉(zhuǎn)軸為X，與管的交點(diǎn)

21、為O，由于管內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在軸向以速度V、在徑向以角速度運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)切向科氏力Fc。這個(gè)力作用在測量管上，在O點(diǎn)兩邊方向相反，大小相同，為：Fc 2Vm 。因此，直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體所產(chǎn)生的科氏力就可以測得質(zhì)量流量。,在商品化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，通過測量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生科氏力是不切合實(shí)際的，因而均采用使測量管振動(dòng)的方式替代旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以此同樣實(shí)現(xiàn)科氏力對測量管的作用，并使得測量管在科氏力的作用下產(chǎn)生位移。由于測量管的兩端是固定的，而作用在測量管上各點(diǎn)的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在測量管上形成一個(gè)附加的扭曲。測量這個(gè)扭曲的過程在不同點(diǎn)上的相位差，就可得到流過測量管的流體

22、的質(zhì)量流量。,燃料消耗量測量,電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗測量 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，輸油泵不斷向供油系統(tǒng)供油，使油壓保持不變。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，有多余的燃油回流到油箱中。因此真正的燃油消耗量是供油減去回油的質(zhì)量。這兩個(gè)郵路的壓力和溫度不同，必須采用專用的油耗儀。,排氣分析的取樣方法,直接取樣法： 取樣探頭插入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)直接采集部分廢氣然后進(jìn)行分析的方法。 氣體通過氣泵引入分析儀，進(jìn)入分析儀之前須經(jīng)過冷凝過濾等處理出去水分和污穢物。 適于觀察連續(xù)工況變化引起的排氣組分變化。用于怠速試驗(yàn)規(guī)范和重型車試驗(yàn)規(guī)范。,排氣分析的取樣方法,直接取樣 在常溫或低溫時(shí)，蒸氣壓第的高沸點(diǎn)物質(zhì)易溶于水，給測量帶來誤差。一般采

23、用加熱管路系統(tǒng)，測定汽油機(jī)排氣成份 時(shí)溫度保持在150度左右，測定柴油機(jī)排氣成份 時(shí)溫度保持在200度以上。,排氣分析的取樣方法,全量取樣法： 將試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)的全部排氣收集在一個(gè)袋子里然后進(jìn)行分析的方法 易測定排氣有害成分的平均濃度易于進(jìn)行重量計(jì)算 氣袋太大不能用于實(shí)際道路運(yùn)行工況的測定,排氣分析的取樣方法,比例取樣法：根據(jù)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣量之間存在一定的關(guān)系，用進(jìn)氣量測量代替較為困難的排氣量測量。用容量約50L的小袋子連續(xù)收集排氣量1/10001/1500，按此取樣比例，自動(dòng)控制進(jìn)氣量和排氣采取量的比例。,排氣分析的取樣方法,定容取樣法（CVS）：一種稀釋取樣方法，它有控制的用周圍空氣對汽車排氣

24、進(jìn)行連續(xù)稀釋，是一種接近于汽車排氣向大氣擴(kuò)散這一實(shí)際過程的取樣方法。CVS采樣系統(tǒng)有以下三種形式： 帶容積泵的變稀釋度系統(tǒng)（PDP-CVS） 臨界流量文杜里管變稀釋度系統(tǒng)（CFV-CVS） 用量孔控制恒定流量的變稀釋度系統(tǒng)（CFO-CVS）,排氣分析的取樣方法,排氣成分分析方法,要求：較高的靈敏度，能進(jìn)行高低濃度的精確分析，線性好反應(yīng)快讀數(shù)穩(wěn)定可靠。 CONDIR HC FID,HFID NOxCLD,排氣成分分析方法,NDIR（Nondispersive Infrared Analyzer）分析法,工作原理：基于某些待測氣體對特定波長的紅外輻射能的吸收程度來測定它的濃度的，其基本組成如右圖所

25、示。 NDIR是目前測定CO的最好方法。其測量上限為100，下限可進(jìn)行微量（ppm級）以至痕量（ppb級）分析；在一定量程范圍內(nèi)，即使氣體濃度有極小變化也能檢測出來；當(dāng)CO排放濃度較高時(shí)，排氣中干擾成分對測定值影響可略去不計(jì)；采用連續(xù)取樣系統(tǒng)，能觀察隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化而引起的排氣組成的變化。 NDIR還可用來測定CO2和HC的濃度，也能分析NO的濃度，但測量精度遠(yuǎn)不及測定CO時(shí)的精度。,排氣成分分析方法,FID及HFID分析法(Flame Ionization Detector),FID是目前測定內(nèi)燃機(jī)排氣中碳?xì)浠衔锏淖钣行У姆椒?。其檢測極限最小可達(dá)ppb數(shù)量級，有很高的靈敏度，對環(huán)境溫度

26、及大氣壓力不敏感，除單獨(dú)作為碳?xì)浠衔锟偭繙y定之用外，還常常作為氣相色譜儀的監(jiān)測器附件，利用色譜分析的條件，對各種碳?xì)浠衔锖糠謩e進(jìn)行檢測。 FID的工作原理是基于大多數(shù)有機(jī)碳?xì)浠衔镌跉浠鹧嬷挟a(chǎn)生大量電離的現(xiàn)象來測定HC的。電離度與引入火焰中的碳?xì)浠衔锓肿犹荚訑?shù)成正比。此法對不同類型的烴沒有選擇性，只能測定HC總量。其結(jié)構(gòu)組成如右圖所示： 在采用CVS取樣法對柴油機(jī)的HC排放進(jìn)行取樣分析時(shí)，還應(yīng)對包括監(jiān)測器在內(nèi)的整個(gè)附加設(shè)備進(jìn)行保溫處理，此時(shí)所用的氫火焰離子檢測器即為加熱式（HFID）,排氣成分分析方法,CLD（Chemiluminescent Detector）分析法,CLD是目前測

27、定NOx的最好方法，它具有感度高（約0.1ppm），反應(yīng)速度快（24s），在01104ppm范圍內(nèi)輸出特性呈線性關(guān)系，適合低濃度連續(xù)分析等優(yōu)點(diǎn)。 化學(xué)發(fā)光通常出現(xiàn)在放熱化學(xué)反應(yīng)中。在這些反應(yīng)中，某些過量的能量將引起反應(yīng)物集聚到激發(fā)的電子態(tài)和振動(dòng)態(tài)。隨著這些產(chǎn)物衰減到基態(tài)的同時(shí)，將發(fā)射出一定的輻射能hv。 CLD雖然只能直接測定NO，如將NO2現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)化呈NO，再用O3檢測，可以測定NOx；然后利用NOx與NO的差值，可以測定NO2的濃度。將NO2轉(zhuǎn)換成NO，是利用轉(zhuǎn)換器的表面熱反應(yīng)（加熱至600oC）使NO2分解成NO的。轉(zhuǎn)換器的效率應(yīng)經(jīng)常檢查，當(dāng)效率低于90時(shí)，需更換新的轉(zhuǎn)換器。,排氣

28、成分分析方法,氣相色譜分析法,氣相色譜分析法簡稱GC法（Gas Chromatography），它具有高靈敏度、高選擇形和高分析效能，時(shí)目前廣泛用以測量內(nèi)燃機(jī)排氣中每一種碳?xì)浠衔锖康囊环N方法。 GC法的特點(diǎn)時(shí)將混合物中沸點(diǎn)在400以下的各組分在色譜柱中進(jìn)行分離，并加以鑒別和定量測定。氣相色譜分析裝置是分離混合氣各種成分并能獨(dú)立分析每一成分的儀器，其基本組成與流程如下圖所示：,排氣成分分析方法,色譜分析過程： 流動(dòng)相流經(jīng)固定相時(shí)，不同成分被固定分離，然后依次進(jìn)入檢測室。 在檢測室內(nèi)，按進(jìn)入檢測室先后順序?qū)Ω鲉我怀煞诌M(jìn)行測量，測量結(jié)果按時(shí)間順序輸出，形成一組以時(shí)間為橫軸的信號組，即為色譜圖。,

29、內(nèi)燃機(jī)排煙的產(chǎn)生與成分： 黑煙：主要是不完全燃燒生成的碳煙顆粒，還含有硫酸霧、多環(huán)芳香烴等液體成分和各種金屬及鹽類微粒； 白煙：是高沸點(diǎn)的未燃烴和水蒸汽混合而成的液態(tài)顆粒，它的直徑一般在1.0微米左右，主要是在冷起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，溫度低于250度 蘭煙：主要是未燃燒的烴，有燃油和潤滑油，以及燃燒中間產(chǎn)物，藍(lán)煙主要是在暖機(jī)時(shí)產(chǎn)生，溫度在250650度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度提高后，藍(lán)煙就會消失。,煙度測定,煙度測量分類： 透光度法： 利用煙氣對光的吸收作用，即通過測量光從煙氣中的透過度來確定煙度的，儀器主要有哈特里奇煙度計(jì)。 濾紙法： 先用濾紙收集一定量的煙氣，再通過比較濾紙表面對光的反射率的變化來測量煙度，也

30、稱反射法，儀器主要有波許煙度計(jì)，馮布蘭式煙度計(jì)。,煙度測定,濾紙式煙度計(jì)：通過濾紙吸收一定量的排煙，再利用此濾紙的光反射作用進(jìn)行測定。 透光式煙度計(jì)：讓排煙的部分或全部連續(xù)不斷的與光接觸，用透光度來測定排氣煙度。 重量式煙度計(jì)：測定排氣中煙粒的重量，用單位體積排氣中所含煙粒重量來表示煙度。,煙度測定,波許（Bosch）式煙度計(jì),波許式煙度計(jì)是典型的濾紙式煙度計(jì)，其結(jié)構(gòu)原理示意圖如右圖所示。 這種煙度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，使用可靠，測量精度較高，可在實(shí)驗(yàn)室和野外廣泛使用，宜于作穩(wěn)定工況的煙度測定；但不能直接連續(xù)測量煙度數(shù)值，不能在非穩(wěn)態(tài)工況下測量，也不能測量藍(lán)煙和白煙，且所用濾紙品質(zhì)對測量結(jié)果有影響。,煙度測定,哈特立奇（Hartridge）式煙度計(jì),哈特立奇式煙度計(jì)是典型的透光式煙度計(jì)，