1、汽車發動機試驗汽車發動機試驗第三章 發動機主要性能參數的測量Page 1同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院發動機主要性能參數的測量發動機主要性能參數的測量 發動機試驗測量、計算后所需的參數項目主要分為以下幾種類型。（1）與常規動力、經濟性能直接有關的項目： 發動機的轉速、扭矩、功率、燃油消耗率、點火提前角、供油提前角、空氣消耗量、進氣壓力和溫度、排氣壓力與溫度、中冷前后溫度和壓力（對于增壓發動機），潤滑油的壓力和溫度，冷卻水溫度，燃油溫度、密度等。（2）與發動機尾氣排放有關的項目： 一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、柴油機的微粒(PM)和煙度等。 同濟

2、大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 2發動機主要性能參數的測量發動機主要性能參數的測量（3）與試驗環境有關的項目： 大氣壓力、溫度和濕度、排氣背壓等。（4）其他項目： 根據一些特殊要求進行的測試項目，如柴油發動機高壓噴油泵泵端和嘴端壓力、充氣效率、過量空氣系數，氣缸內的最高爆發壓力、平均有效壓力、壓力升高率、噪聲、振動等。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 33.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算 在汽車發動機中，功率是一個十分重要的性能參數。發動機某工況的有效功率是測定有效扭矩和轉速值后計算而得。計算公式如下：式中：Pe_有效功率，kW Me_實測

3、有效扭矩，Nm n_實測轉速，r/min同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 495501000602nMnMPeee3.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 轉速測量 轉速是單位時間內曲軸的平均旋轉次數，通常以每分鐘的轉數（r/min）作為計量單位同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 5 1. 磁電式轉速傳感器 磁電式轉速傳感器是通過磁電作用把被測參數轉換為感應電動勢的一種器件。它是利用帶齒的含鐵導磁材料在磁場中切割磁力線所產生的感應電動勢來計算轉速的。n發動機的轉速，發動機的轉速，r/min;Z信號盤齒數；信號盤齒數；f感應電動勢頻率，感應電動勢

4、頻率，s-1zfn60=3.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 轉速測量 2. 霍爾傳感器 當葉片進人永久磁鐵與霍爾元件之間的空隙時，由于霍爾元件的磁場被觸發葉片所旁路（或稱隔磁），霍爾元件不產生霍爾電壓；當觸發葉片同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 6離開空隙后，永久磁鐵的磁通便穿過霍爾兀件而產生霍爾電壓。利用霍爾電壓方波信號的頻率，可算出轉速值來。優點：一為輸出的電壓信號近似于方波信號；另一為輸出電壓與被測物體的轉速無關優點：一為輸出的電壓信號近似于方波信號；另一為輸出電壓與被測物體的轉速無關3.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計

5、算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 扭矩測量 根據扭矩測量原理的不同，測量扭矩的裝置分為傳遞法和平衡力法兩種類型。傳遞法主要應用扭矩儀（傳感器）在動力的傳遞過程中測出扭矩值；平衡力法利用作用在測功機上的作用扭矩與反作用扭矩大小相等、方向相反的原理來測量扭矩。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 73.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 扭矩測量1. 平衡力法 平衡力法的測量原理及結構簡圖如圖所示，將測功機的外殼通過軸承支撐在支架上，外殼能自由地回轉，在外殼上裝有力臂，連接載荷單元。工作時在發動機扭矩作用下，載荷單元承受的作用力W乘以力臂長度L就是扭矩值

6、。扭矩的表達式如下：同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 8WLMe式中：式中：M Me e實測有效扭矩，實測有效扭矩，NmNm；WW作用在載荷單元上的力，作用在載荷單元上的力，N N；LL力臂長度力臂長度,m,m3.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 扭矩測量 2. 傳遞法 轉軸受到扭矩作用時會產生變形，傳遞法就是通過測量軸變形，利用應力與應變的關系來測量扭矩。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 93.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 扭矩測量誤差及測功機的校正 平衡力法扭矩測量誤差除了非電量電測裝置帶來

7、的誤差外，主要是測功機的誤差。各種側功機的一個共同的主要誤差來源，就是浮動定子兩端軸承摩擦帶來的誤差。由于定子只在很小角度內擺動，長期和過載使用會造成局部的壓痕而帶來較大摩擦阻力。因此，除關心軸承的潤滑狀況外，應定期進行檢查和標定。 電力測功機多用風扇進行冷卻，形成鼓風損失，且隨轉速增加而大幅上升。這是一種系統誤差，可事先預估進行修正。 同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 103.13.1 發動機轉速、扭矩測量和功率計算發動機轉速、扭矩測量和功率計算o 扭矩測量誤差及測功機的校正 電力和電渦流測功機電線的剛性和水管、潤滑油的粘性會產生擺動阻力，帶來誤差，因此宜采用柔性管線，并盡可能從中心

8、引人。水力測功機水位的波動，也是誤差的來源之一。 由于測功機誤差隨使用時間和裝配情況而變化，所以長期使用和維修安裝后應重新進行校正標定。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 113.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油提前角測定o 曲軸位置及氣缸識別傳感器 同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 12 曲軸位置傳感器又稱為發動機轉速與曲軸轉角傳感器。其功用是采集曲軸轉動角度和發動機轉速信號，并輸人電子控制單元ECU，以便確定點火時刻和噴油時刻。3.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油提前角測定o 曲軸位置及氣缸識別傳感器 對于四沖程發動

9、機，由于每循環曲軸旋轉兩周，各缸都存在兩個上止點（壓縮行程和進氣行程），因此還需要識別是哪一缸哪一個上止點，即需要氣缸識別傳感器。該傳感器通常安裝在凸輪軸上，又稱凸輪軸位置傳感器。因為凸輪軸轉一圈正好是發動機的一個工作循環，只要它的位置信號與某缸壓縮上止點相對應，則該信號出現的時刻，必然對應于該缸的壓縮上止點 凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸人發動機電子控制單元，以便ECU識別順序排列的第1缸，再確定該缸的壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 133.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油

10、提前角測定o 曲軸位置及氣缸識別傳感器 4缸機凸輪軸信號轉子轉一圈(360凸輪軸轉角和720曲軸轉角）為一個周期。一個周期內，有4個均勻分布的正常齒，每缸對應一個，并有一個多齒，在第1缸正常齒與第3缸正常齒之間的1/5處，作為判缸標志。 曲軸信號轉子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒，57個小齒缺和1個大齒缺。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 143.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油提前角測定o 上止點真實位置確定 1. 氣缸壓縮線法（倒拖法或滅缸法）同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 153.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮

11、上止點與點火、噴油提前角測定o 上止點真實位置確定2. 活塞位置測量法 利用氣缸頭上的孔（噴油器孔或火花塞孔，不方便時，可卸下缸蓋）安裝深度百分尺測量活塞頂的位置。先順時針轉動曲軸，測定行程中段到頂點的幾個位置的尺寸，并記錄對應的曲軸相位或飛輪位置，然后逆時針轉動上行，記錄與上行時同樣位置尺寸所對應的曲軸相位或飛輪位置。各位置兩次測量值中點的平均值就是上止點的位置。此法簡易，還可消除活塞連桿接頭間隙所造成的誤差。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 163.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油提前角測定o 測定上止點位置的傳感器及其誤差與校正 同濟大學汽車學院同濟

12、大學汽車學院Page 17 由于傳感器安裝時不可避免地存在位置誤差，可以利用上止點位置確定的方法進行校正，當作系統誤差處理。要注意測試時的傳感器頻響問題。此外，曲軸扭轉變形也會造成成止點位置的誤差，特別是對距離飛輪端較遠的氣缸。3.23.2壓縮上止點與點火、噴油提前角測定壓縮上止點與點火、噴油提前角測定o 點火提前角與噴油提前角的判定 提前角的測定精度首先取決于上止點信號的位置精度，其次取決于記錄的點火或噴油始點信號是否準確，此外還取決于曲軸齒盤的分度精度。電控發動機的這些信號和真實的著火與噴油時刻有一定的延遲，而且隨不同工況而變同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 183.3 3.3 壓

13、力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 概述 在發動機試驗中，經常要進行壓力的測量，如各種介質（氣體、燃料、潤滑油和冷卻水）的壓力和大氣壓。具體來說各種發動機試驗過程中所需測量的壓力主要指：進氣管真空度及絕對壓力、噴油壓力、中冷前后壓力、渦輪增壓器的壓氣機進、出口壓力、排氣背壓與排氣管壓力、機油壓力、氣缸壓縮壓力、工作過程中的缸內壓力和曲軸箱壓力等。 同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 193.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 概述 發動機試驗中壓力的測量儀主要有液柱式壓力計和壓力傳感器等。1. 液柱式壓力計 液柱式壓力計是基于液體靜壓力作用原理，由已知重度的液體

14、高度測得壓強。液柱式壓力計結構簡單，價格低廉，精度較高，一般用于檢定或直接測量較小的靜壓力。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 203.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 概述2. 壓力傳感器 為實現壓力測量遠傳、記錄和控制，在壓力檢測中大量應用各種傳感器，將被測壓力參數轉換成電信號，供遠傳的電子儀表測量、控制。汽車發動機中的大多數壓力測量均采用壓力傳感器進行。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 213.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 223.3 3.3 壓力測量

15、與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取 示功圖或壓力圖涉及缸內動態壓力和曲軸轉角（可換算為活塞頂容積V）兩個參數的測量問題。制取示功圖所用的儀器有簡單示功儀、機械示功儀、氣電示功儀以及現代的應變式示功儀和壓電式示功儀。特別是壓電式示功儀，由于具有優良的特性而獲得廣泛的應用。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 233.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取 1. 測量的基本方法 壓電式示功儀是把氣缸壓力、曲軸轉角等非電量通過傳感器轉換為電量，經放大器放大和信號處理后，由信號采集系統進行采集，再由顯示記錄裝置

16、進行顯示的一種專用測量儀器。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 243.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 25 壓電晶體傳感器的結構形式，主要有水套冷卻的和無水套冷卻的兩種。此外，還有和火花塞做成一體的結構，由于無需在缸蓋上加工安裝孔，所以能為示功圖的制取帶來安裝上的方便。3.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取 2. 測量過程中應注意的問題n 壓電傳感器的標定 標定方法有靜態法和動態法兩種。n 傳感器的安裝 由于發動機結構非常緊湊，安裝

17、位置極其有限。一般要求傳感器承壓面能靠近燃燒室。長的壓力通道由于壓力波效應，會在示功圖上出現高頻的壓力波，主要出現在上止點附近。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 263.3 3.3 壓力測量與示功圖制取壓力測量與示功圖制取o 發動機缸內動態壓力測量與示功圖制取3. 示功圖的測量誤差 示功圖上封閉曲線面積的代數和（封閉面積有的代表正功，有的為負功，可參閱發動機原理相關圖書）反映發動機一個循環所做指示功的大小。試驗時，側得的是壓力圖，由壓力圖再轉為示功圖。壓力圖上壓縮上止點右側壓力做膨脹正功，而左側壓力則是壓縮負功，如果上止點定位略有偏差，則部分正功被算為負功。 測功誤差還包括壓力及轉角的

18、測定誤差以及壓力波形畸變帶來的誤差，可通過各種方法加以消除或校正。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 273.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定 發動機進行試驗時，除各種壓力測定外，還需測定各種溫度、大氣濕度和燃油密度。這些熱力狀態參數的不同會影響實際進人發動機氣缸的空氣量和燃料量，必然會對主要性能指標（功率、油耗、排放）產生較大的影響，使得測量的數據沒有可比性為此，需測定這些參數并根據這些參數對發動機性能進行修正。o溫度測量 發動機試驗中的溫度測量主要包括冷卻液溫度（進、出水溫度）、中冷前后進氣溫度、機油溫度、排氣溫度、燃油溫度和環境溫度等。 溫度的測量通常用熱電

19、阻和熱電偶傳感器。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 283.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o 溫度測量 1. 熱電阻溫度傳感器 金屬導體和半導體的電阻值是溫度的函數，只要知道了這種函數，并能測出導體的電阻值，就能知道熱電阻本身的溫度，從而知道該電阻所處的環境或介質的溫度。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 29001ttRRt式中：式中：Rt熱電阻在熱電阻在t（）時的電阻值；）時的電阻值； R0熱電阻在熱電阻在t0 （）時的電阻值；）時的電阻值； 熱電阻的電阻溫度系數，熱電阻的電阻溫度系數，13.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o

20、 溫度測量 1. 熱電阻溫度傳感器用來做熱電阻的材料應滿足以下要求： (1)電阻溫度系數a要大。電阻溫度系數越大，制成的溫度傳感器的靈敏度越高。 (2)材料應具有比較大的電阻率，這樣可使熱電阻體積較小，熱慣性較小。 (3)在測溫范圍內，材料應具有穩定的物理化學性質 (4)在測溫范圍內，電阻溫度系數a希望保持常數，便于電阻與溫度關系近于線性或為平滑的曲線，而且這種關系應有良好的重復性。 (5)易于加工復制。 同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 30比較適于制作熱電阻的材料有比較適于制作熱電阻的材料有鉑、銅、鐵及鎳鉑、銅、鐵及鎳3.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定2.

21、 熱電偶溫度計 熱電偶是利用兩種不同導體A和B之間的“熱電效應”制成的一種測溫元件，也就是說當兩個接點的溫度不同時，回路中就會產生熱電勢，即當A，B材料選定后，熱電勢EAB(t,t0)是溫度t和t0的函數差 若冷端溫度t0保持不變，則熱電勢EAB(t,t0)為t的單值函數，這樣就可以通過測量EAB(t,t0)測出被測溫度t。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 31)()(),(00tftfttEAB函數函數f的形式與兩種金屬的性質有關的形式與兩種金屬的性質有關3.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o 熱電偶主要特性 由于各種材料具有不同的物理化學性質，特別是不同的材

22、料所制成的熱電偶在相同的溫差下，所產生的熱電勢差別很大，因此，對制造熱電偶的電極材料有一定的要求。這些要求是能產生較高的熱電勢，性能穩定，抗氧化、抗腐蝕能力強，電導率高，制造容易等。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 323.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o 熱電偶冷端溫度的影響及其補償方法 如果要直接測出介質的溫度，則必須使測溫儀表所指示的數值只與熱端的溫度有關，這就得保持冷端的溫度恒定不變。這種保持冷端溫度恒定，以消除其溫度的變化而引起測量誤差的方法，就稱為冷端溫度補償。具體溫度補償方法很多，如冷端恒溫法、冷端溫度校正、補償導線法和熱電偶冷端補償器。同濟大學

23、汽車學院同濟大學汽車學院Page 33o 安裝與校正 熱電偶應選擇合適的安裝位置。由于熱電偶所測得的溫度僅僅是工作端周圍一小部分區域的溫度，所以在安裝時要選擇具有代表性的測量點，并應盡量避免熱輻射、強磁場和強電場的影響。測發動機排溫時，熱偶端頭應在離發動機排氣歧管出口或渦輪增壓器出口50 mm處測量，并位于排氣連接管的中心，逆氣流方向插人。 最后應該指出，溫度測量是一個復雜的問題，前面談到的主要是穩定溫度的測量問題。發動機試驗中，還會涉及高速脈動氣流，動態溫度等的測量，此時由于熱慣性的關系，測溫的動態響應問題十分突出。3.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定同濟大學汽車學院

24、同濟大學汽車學院Page 343.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o 大氣濕度和燃油密度的測定1.大氣濕度 常用的大氣濕度測量儀有：毛發濕度計、干濕球濕度計，還有電阻式和電容式濕度傳感器與變送器。n干濕球濕度 干濕球溫度測量中要用小風扇強制吹風，濕包測點處的風速保持為3-4 m/sn電子濕度計 利用某些金屬鹽（氯化鋰、氯化鈣等）在空氣中的強吸濕性特點進行測量同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 353.4 3.4 其他熱力狀態參數的測定其他熱力狀態參數的測定o 大氣濕度和燃油密度的測定2. 燃油密度測量 燃油密度的測量常采用兩種方法，一種是利用比重計進行測量，另一種

25、是采用天平法進行測量。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 363.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 進氣流量的測定 測量進氣流量的目的是計算空燃比、充氣效率和廢氣再循環等重要參數。進氣流量與發動機的動力、經濟性和排放特性都有直接或間接的關系。 充氣效率是決定發動機輸出功率的重要因素；廢氣再循環率則與排放、經濟性和動力性相關；而通過空燃比可分析發動機的燃燒過程。因此，發動機試驗時都要使用空氣流量計來測定進氣流量。 測量空氣流量的方法很多，如節流差壓法、測速法、熱線風速法、激光（光學多普勒效應）法、振蕩測頻法、柱塞法等。轉子流量計也是其中的一種，其測量誤差可

26、以小于1。對于這些氣體流量計，只要測量范圍及測量精度滿足試驗要求，都可以作為發動機穩態試驗的流量測量。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 373.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 進氣流量的測定1. 熱線式空氣質量流量計n 工作原理 當氣流通過加熱的電阻絲時，熱量被風吸收，電阻絲變冷，溫度下降，風速越大，下降越多，而電阻絲的電阻又隨溫度而變化，因此可以通過測量熱線電阻來確定氣流速度，這是熱線風速儀的基本原理。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 383.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 進氣流量的測定1. 熱線式空氣

27、質量流量計n 結構 熱線式空氣流量計由防護網、取樣管、白金熱線、溫度補償電阻、控制線路板等組成。白金熱線的作用是感知空氣流量，溫度補償電阻（冷線）的作用是根據進氣溫度進行空氣流量修正，熱線和冷線的電阻均隨溫度而變化，防護網的作用不僅是防止灰塵或異物進人，更重要的是前網用于進氣整流，后網用于防止發動機回火時把鉑絲燒壞。防護網控制線路板的作用是控制熱線電流并產生輸出信號。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 39前六后三前六后三3.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 進氣流量的測定2. 熱膜式空氣質量流量計 熱膜式空氣質量流量計的結構和工作原理與熱線式空氣流量計

28、基本相同，只是將發熱體由熱線改為熱膜。熱膜是由發熱金屬鉑固定在薄的樹脂上構成的，這種結構可使發熱體不直接承受空氣流動所產生的作用力，增加了發熱體的強度，提高了工作可靠性。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 40熱膜式空氣質量流量計對小流熱膜式空氣質量流量計對小流量敏感，響應時間短，量程范量敏感，響應時間短，量程范圍寬，測量精度高，特別適用圍寬，測量精度高，特別適用于流量測控精度要求高的場合于流量測控精度要求高的場合3.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定 評價發動機的性能，不僅要看它的動力性（即輸出功率的大小），還要看它的經濟性（即它在輸出

29、一定功時所消耗燃料的多少）發動機每小時消耗燃料的數量，叫做小時耗油量。 小時耗油量是整機在一小時內消耗的燃料量，不能用作相對比較的評價指標。因此，在評價發動機經濟性時多采用燃油消耗率，以發動機輸出固定功率時所消耗的燃油量來表示，單位是每千瓦小時消耗多少克燃油。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 413.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定 測量燃油消耗量的方法可分穩態測量和瞬態測量，具體來說有容積法、質量法、采用科里奧利質量流量計及碳平衡法。 容積法和質量法主要用于發動機在臺架試驗時油耗的穩態測量上，前者一般用于汽油發動機，后者一般用于柴油

30、發動機。 進行動態測試可采用科里奧利質量流量計；進行整車轉鼓試驗時，燃油發動機的油耗測量一般采用尾氣碳平衡法。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 423.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定1.容積法 容積法是使燃油通過一個已知容積的玻璃量瓶，然后測定消耗一定容積的燃油所需的時間來計算容積耗油量。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 43在發動機試驗臺上，油箱至少應在發動機試驗臺上，油箱至少應高于油耗儀高于油耗儀1. 5 m，以保證靠重，以保證靠重力自動供油。選定的原則是要保力自動供油。選定的原則是要保證每次測最的時間不得少于證每次測最

31、的時間不得少于20 s，應根據試驗時發動機輸出功率的應根據試驗時發動機輸出功率的大小來確定。大小來確定。3.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定2. 質量法 所謂質量法即是測量來自測量容器中的燃油，具體有二種方法，一是測量設定的燃油質量所需的時間，二是測量規定時間內所消耗的燃油量。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 44 上述的質量式油耗儀存在系統上述的質量式油耗儀存在系統誤差，即油杯中油面高度變化時，誤差，即油杯中油面高度變化時，伸入油杯中的油管浮力的反作用力伸入油杯中的油管浮力的反作用力也在變化，造成稱重時的系統誤差也在變化，造成稱重時

32、的系統誤差3.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定3. 科里奧利質量法 若流體在管內進行直線運動的同時處于一旋轉系中，則會產生與質量流量成正比的科里奧利力。利用這一原理制成的一種直接式質量流量儀表就稱為科里奧利流量計。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 45 因此，直接或間接測量在旋轉管道因此，直接或間接測量在旋轉管道中流動流體產生的科里奧利力就可以測中流動流體產生的科里奧利力就可以測得質量流量，這就是科里奧利流量計的得質量流量，這就是科里奧利流量計的基本原理。基本原理。3.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o

33、 燃料消耗率的測定3. 科里奧利質量法 這種油耗儀適用于動態測試，測試的響應頻率可達10 Hz，比常規的稱重法響應速度快，精度高若與空氣流量計結合使用可以計算出瞬時的空燃比此種測量方法，其管內壁磨損、腐蝕或沉積結垢會影響測量精確度，尤其對薄壁測量管的流量計更為顯著，而且油路內的氣泡也會影響測試，為此常在流量計前增加液壓泵。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 463.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定4. 碳平衡法 碳平衡法是利用所消耗燃油中的含碳量與排氣中CO, CO2、HC所含碳的總量應相等的特點，由排氣分析的結果來計算燃油消耗量的一種

34、方法，即通過對尾氣中CO, CO2、HC容積排放量的分析計算，得到排氣中單位里程內的碳元素含量，再與所用燃油中碳元素含量相比而間接得出燃油消耗量。碳平衡法的優點是不僅具有不解體測量油耗的優點，而且可獲得與容積法、質量法相類似的精度及相當高的試驗穩定性。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 473.5 3.5 進氣流量及燃油消耗率的測定進氣流量及燃油消耗率的測定o 燃料消耗率的測定4. 碳平衡法利用碳平衡法測量的計算公式如下。 汽油機： 柴油機：式中：Fe 燃油消耗量，L/100 km; SG 288 K（15）下試驗燃油的密度kg/L； wCO測得的CO的排出量，g/km; wCO2 測得

35、的CO2的排出量,g/km; wHC測得的HC的排出量,g/km. 上述公式來自國標GB/T 19233-20030同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 48SGwwwFHCCOCOe/ )866. 0429. 0273. 0(1154. 02SGwwwFHCCOCOe/ )866. 0429. 0273. 0(1155. 023.63.6空燃比的測量空燃比的測量 空燃比是一個可調參數，它對發動機動力、經濟和排放性能影響極大。 空燃比的表達式為：用過量空氣系數來表示：同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 49量單位時間內的燃料消耗空氣量單位時間內進人缸內的完全燃燒全燃燒理論實際供給的空

36、氣量03.63.6空燃比的測量空燃比的測量o 測量空燃比方法1. 由測量進氣量和燃料消耗量來計算空燃比 這種方法在發動機穩定工況時，具有高的可靠性，但它存在下列問題：一是不適用于瞬態空燃比的測量；二是對于多缸機，只能測量平均的總空燃比，不能測量各缸的空燃比。而這兩點對于控制排氣污染是非常重要的。 同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 503.63.6空燃比的測量空燃比的測量o 測量空燃比方法 2.直接用測量排氣成分來計算空燃比 這種方法應用簡單，不論何種燃料，只要知道它的組成，就可以應用，且它有明確的理論基礎。但關鍵問題是確立排氣成分與空燃比的關系。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page

37、 513.63.6空燃比的測量空燃比的測量同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 52o 測量空燃比方法3. 測量排放樣氣中氧的濃度來計算空燃比 在這種測量方法中，必須保證發動機運轉中在被測樣氣中存在有多余氧量，故在儀器中專門加入一定量的氧（空氣），進入710保溫取樣管路與樣氣混合，并由輸送泵送入600左右的催化室內完全燃燒，再進入750的氧化鋯傳感器室內測出多余的氧量。3.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污染物的檢測方法 汽車發動機的排放污染物主要包括氣態污染物和顆粒物。氣態污染物指氧化碳（CO，CO2）、碳氫化合物（HC)和氮氧化物（NOX）；顆粒物(PM)指在溫度不超過325

38、K(52）的稀釋排氣中，由規定的過濾介質上收集到的所有物質（包括碳粒及其吸附的可溶性有機物和硫酸鹽） 對污染物進行測量分析的方法一般有兩種：物理方法和化學方法。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 533.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污染物的檢測方法o CO、CO2的測量 測量CO、CO2時通常采用不分光紅外分析儀（non-dispersive infrared analyzer，NDIR）。它是基于某些氣體具有吸收某些特定波長的紅外線的能力，且吸收能力與氣體濃度有關這一原理進行測量的。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 543.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污

39、染物的檢測方法o THC的測量 測量THC（總碳氫）時采用氫火焰離子化分析儀(hydrogen flame ionization detector，FID)，它利用火焰導電的原理測量發動機排氣中HC的濃度。 HC的火焰產生比氫火焰高幾個數量級的離子，有較強的導電性。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 55 在缺氧的火焰中，在缺氧的火焰中，HC分解出離子。分解出離子。HC燃燒產生燃燒產生的離子在噴嘴和電極之間形成離子流，其強度與的離子在噴嘴和電極之間形成離子流，其強度與HC中中的碳原子數目成正比。通過對離子流的測量，即可測的碳原子數目成正比。通過對離子流的測量，即可測得碳原子的濃度，即總碳

40、氫得碳原子的濃度，即總碳氫(THC)3.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污染物的檢測方法o NOX的測量 測量NOX，采用的是化學發光分析儀（chemiluminescent detector，CLD）。測量NO的原理是基于NO與臭氧的反應。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 56 采用化學發光測定的被測氣體含有NO2時，NO2需要先在轉換器中還原為NO，然后進人反應室，進行與臭氧的反應過程。因此，通過該儀器測量得到的是NO和NO2的總和即NOX X。3.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污染物的檢測方法o 煙度和微粒的測量 關于炭煙和微粒可理解為，微粒是由黑炭煙、可溶性有

41、機物SOF以及包含在燃料中的硫燃燒后生成的微粒等組成的復合體。雖然微粒和煙度（即炭煙量）的測量是兩個不同的測量指標，但兩者有著密切的關系。1. 柴油機排氣微粒測量系統 該測量系統包括稀釋和取樣系統、濾紙、稱重室及精密天平。微粒測量稀釋和取樣系統可采用全流稀釋或分流稀釋取樣系統。所謂全流稀釋就是將全部排氣引人稀釋風道里，這種系統是權威認證的基準，測量精度高，但體積大、價格昂貴。分流稀釋是將部分排氣引人稀釋風道里，優點是投資少、體積小，目前被廣泛應用。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page 573.73.7汽車排放污染物的檢測方法汽車排放污染物的檢測方法o 煙度和微粒的測量 2. 煙度的測量方法 煙度的測量方法主要有兩類：一類是利用煙氣對光的吸收作用，通過測量光從煙氣中的透過度來確定煙度，這種方法叫做透光度法；另一類是先用濾紙收集一定量的炭煙粒子，再通過濾紙表面對光的反射率的變化來測量煙度，這種方法叫做濾紙法，也稱反射法。同濟大學汽車學院同濟大學汽車學院Page