第七章 内燃机台架性能实验
§7-1 测量与计算参数一 测量参数
1 转速n — 数字式转速表 [ r/min ]。
2 油耗 — 容积式油耗仪 — 测量消耗 100 [ ml ] 油所用时间 t [s]。
3 测功器读数P — 测功器 [ kgf ]。
二 计算参数
1 扭矩
[ kgf·m ]
其中P — 测功器读数 [ kgf ]
2 有效功率
[ Ps ]
其中0.7162 [ m ] — 测功器常数，即测功器定子杆长。
3 有效比油耗
[ g / Ps·h ]
其中100 [ ml ] 所用时间 t [s]。
— 每秒耗油量 [ ml/s ]。
— 每秒耗油量 [ g/s ]。
( — 燃油比重 [ g /ml ] （ 汽油,( = 0.72 [ g/ml ] ）。
— 每小时耗油量 [ g/h ]。
— 每马力小时耗油量 [ g/Ps·h ]。
4 每小时耗油量
[ kg/h ]。
§7-2 参数的测量一 转速n
（一） 机械式转速表
方便,但误差大。
（二） 数字式转速仪
1 磁电式测速传感器
它由磁性材料制成的带齿旋转轮1
和内有永久磁铁的感应线圈组成。永久磁铁距齿轮顶端间距为0.5～1 [ mm ]。
轮1随被测轴旋转,每当1个齿通过感应线圈时,感应线圈就会输出一个电脉冲信号。若轮1有60个齿,则被测轴每转一周,感应线圈就送出60个脉冲信号。
若此时将电子计数器的计数时间定为
1 [ s ],则在电子计数器上显示的数据即为被测轴的转速 [ r/min ]。因为当旋转轮上仅有一个齿时,电脉冲讯号的频率为 [1/s],n — 被测轴转速。而当旋转轮上齿数为60个时,则此时电脉冲频率为
[ 1/s ]
磁电式测速传感器应用非常广泛。其结构简单,易于制作和安装。缺点是产生电脉冲波型不规则,干扰信号的振幅随转速的提高而增大,当其达到一定值后,可能引起电子计数器的误计。
2 电子计数器
电子计数器接受测速传感器送来的脉冲信号,并对脉冲信号进行放大、整形、控制、记数显示等。其原理见图。
（1） 放大整形器 — 用以将传感器送来电脉冲信号幅值放大,并对其不规则图形整型为稳定方波。
（2） 主门 — 当控制端加有时基信号时,主门打开允许脉冲信号通过并送至计数器。而当控制端没有时基信号时,则主门不开,计数器不计数。
（3） 主振荡器 — 用以产生振荡信号。
（4） 分频器 — 将振荡信号变成时基信号,以显示一定时间间隔内的脉冲数。如,1 [ s ] 一个时基信号波。
（5） 计数器 — 由计数单元、寄存器、译码器和光电管组成,对脉冲数字计数并稳定显示出来。
（6） 主控 — 用以控制主门的开放时间。
（7） 延时复零 — 延迟显示时间，以便读数。产生复零脉冲信号,以便重新计数。
二 油耗
（一）容积式油耗计
A点有油时,光线折射,射不到光电三极管上,计时器不工作。
油面下降到A点以下时,光线直射到A点的光电三极管上,光电三极管向电子计时器发出信号，开始计时。此时,B点有油,光线射不到B点的光电三极管上。
油面下降到B点以下时,光线直射到B点的光电三极管,光电三极管向电子计时器发出信号，停止计时,显示数字。
得：消耗100 [ ml ] 油所需时间 t [ s ]。
（二）四活塞流量计四活塞流量计由四活塞传感器和指示器组成，传感器安装在汽油机的汽油泵和化油器之间，柴油机的燃油滤清器与输油泵之间，用来测量汽油或柴油的流量；也可安装于液化石油气（LPG）的气瓶与减压阀之间，用来测量加压液化的液体流量。四活塞流量计使用方便、可靠，测试精度可达(0.5%，目前发动机台架和整车实验中的汽油、柴油耗油量测量大多采用这种仪器。
四活塞传感器由壳体和安装于壳体内的四个对置活塞组成，壳体内还有进油室，并开有输油道和出油孔，活塞上开有环形油槽，如图6.1.4所示。位于中央的曲柄由于进油室油压的推动作用按顺时针方向旋转，在图（a）位置，活塞A、C向上运动，活塞B、D向右运动。此时，输油道DC、AB开启，输油道AD、BC却因活塞A、C的侧面的阻挡而关闭。由于活塞C向上运动，燃油经进油室、活塞D的底部和输油道DC被吸入活塞C的顶部；与此同时，活塞A向上运动，将燃油从活塞A的顶部经输油道AB、活塞B上的环形油槽排入活塞B侧出油孔。同样，在图（b）位置，输油道AD、BC开启，输油道DC、AB却因活塞D、B侧面的阻挡而关闭。活塞D从进油室经活塞A的底部、输油道AD将燃油吸入活塞D的顶部；活塞B顶部的燃油则通过输油道BC和活塞C上的环形油槽排入活塞C侧出油孔。依此类推，在图（c）位置，活塞A进油，活塞C排油；在图（d）位置，则是活塞B进油，活塞D排油。曲柄每转一圈，每个活塞进、排油一次，周而复始，排油量等于四个缸的容积。
测量曲柄的转速，就可算出管路中的燃油流量，即燃油的消耗量。
1-壳体 2-活塞 3-进油室 4-输油道 5-出油孔
三 测功器读数P
以搅棒式水力测功器为例。
（一） 测功器的作用
1 吸收内燃机功率。
2 测力P
内燃机带动测功机
转子旋转,将水搅向外围,水与搅棒的摩擦力带动定子转动。
水环越厚,摩擦阻力越大,相当于外界阻力矩越大。
（二） 测功器的调整
1 开大进水阀 ( 测功机吸收功率加大 ( 外界阻力矩增大。
2 关小出水阀 ( 水环厚度增加 ( 外界阻力矩增大。
调节出水阀 — 粗调
调节进水阀 — 细调
测得n、油耗及P后,根据公式计算出 ,,,。
要在黑板上随时作出监督曲线,并将各点用光滑曲线连接起来。若有离曲线太远的点,即野点，则需再作一次该点,以便更正。
最后,画出特性曲线,整理试验报告。
§7-3 测取方法一 速度特性
节气门或油门开度固定不动，内燃机运转，油温、水温达正常值。调整测功器负荷,使转速达到预定值,测量计算、、Ne和Me，在特性曲线图上标出该点。再调节测功器负荷，使转速达到第二个预定值,再测量计算、、Ne和Me，并在特性曲线图上标出该点… 将所有点用一条光滑曲线连接。
二 负荷特性
内燃机运转，油温、水温达正常值。节气门或油门开度固定到第一个预定值，调整测功器负荷,使转速达到预定值。测量计算、和Ne，在特性曲线图上标出该点。再调节节气门或油门开度到第二个预定值，同时调节测功器负荷，使转速维持不变。再测量计算、和Ne，并在特性曲线图上标出该点… 将所有点用一条光滑曲线连接。
§7-1 测量与计算参数一 测量参数
1 转速n — 数字式转速表 [ r/min ]。
2 油耗 — 容积式油耗仪 — 测量消耗 100 [ ml ] 油所用时间 t [s]。
3 测功器读数P — 测功器 [ kgf ]。
二 计算参数
1 扭矩
[ kgf·m ]
其中P — 测功器读数 [ kgf ]
2 有效功率
[ Ps ]
其中0.7162 [ m ] — 测功器常数，即测功器定子杆长。
3 有效比油耗
[ g / Ps·h ]
其中100 [ ml ] 所用时间 t [s]。
— 每秒耗油量 [ ml/s ]。
— 每秒耗油量 [ g/s ]。
( — 燃油比重 [ g /ml ] （ 汽油,( = 0.72 [ g/ml ] ）。
— 每小时耗油量 [ g/h ]。
— 每马力小时耗油量 [ g/Ps·h ]。
4 每小时耗油量
[ kg/h ]。
§7-2 参数的测量一 转速n
（一） 机械式转速表
方便,但误差大。
（二） 数字式转速仪
1 磁电式测速传感器
它由磁性材料制成的带齿旋转轮1
和内有永久磁铁的感应线圈组成。永久磁铁距齿轮顶端间距为0.5～1 [ mm ]。
轮1随被测轴旋转,每当1个齿通过感应线圈时,感应线圈就会输出一个电脉冲信号。若轮1有60个齿,则被测轴每转一周,感应线圈就送出60个脉冲信号。
若此时将电子计数器的计数时间定为
1 [ s ],则在电子计数器上显示的数据即为被测轴的转速 [ r/min ]。因为当旋转轮上仅有一个齿时,电脉冲讯号的频率为 [1/s],n — 被测轴转速。而当旋转轮上齿数为60个时,则此时电脉冲频率为
[ 1/s ]
磁电式测速传感器应用非常广泛。其结构简单,易于制作和安装。缺点是产生电脉冲波型不规则,干扰信号的振幅随转速的提高而增大,当其达到一定值后,可能引起电子计数器的误计。
2 电子计数器
电子计数器接受测速传感器送来的脉冲信号,并对脉冲信号进行放大、整形、控制、记数显示等。其原理见图。
（1） 放大整形器 — 用以将传感器送来电脉冲信号幅值放大,并对其不规则图形整型为稳定方波。
（2） 主门 — 当控制端加有时基信号时,主门打开允许脉冲信号通过并送至计数器。而当控制端没有时基信号时,则主门不开,计数器不计数。
（3） 主振荡器 — 用以产生振荡信号。
（4） 分频器 — 将振荡信号变成时基信号,以显示一定时间间隔内的脉冲数。如,1 [ s ] 一个时基信号波。
（5） 计数器 — 由计数单元、寄存器、译码器和光电管组成,对脉冲数字计数并稳定显示出来。
（6） 主控 — 用以控制主门的开放时间。
（7） 延时复零 — 延迟显示时间，以便读数。产生复零脉冲信号,以便重新计数。
二 油耗
（一）容积式油耗计
A点有油时,光线折射,射不到光电三极管上,计时器不工作。
油面下降到A点以下时,光线直射到A点的光电三极管上,光电三极管向电子计时器发出信号，开始计时。此时,B点有油,光线射不到B点的光电三极管上。
油面下降到B点以下时,光线直射到B点的光电三极管,光电三极管向电子计时器发出信号，停止计时,显示数字。
得：消耗100 [ ml ] 油所需时间 t [ s ]。
（二）四活塞流量计四活塞流量计由四活塞传感器和指示器组成，传感器安装在汽油机的汽油泵和化油器之间，柴油机的燃油滤清器与输油泵之间，用来测量汽油或柴油的流量；也可安装于液化石油气（LPG）的气瓶与减压阀之间，用来测量加压液化的液体流量。四活塞流量计使用方便、可靠，测试精度可达(0.5%，目前发动机台架和整车实验中的汽油、柴油耗油量测量大多采用这种仪器。
四活塞传感器由壳体和安装于壳体内的四个对置活塞组成，壳体内还有进油室，并开有输油道和出油孔，活塞上开有环形油槽，如图6.1.4所示。位于中央的曲柄由于进油室油压的推动作用按顺时针方向旋转，在图（a）位置，活塞A、C向上运动，活塞B、D向右运动。此时，输油道DC、AB开启，输油道AD、BC却因活塞A、C的侧面的阻挡而关闭。由于活塞C向上运动，燃油经进油室、活塞D的底部和输油道DC被吸入活塞C的顶部；与此同时，活塞A向上运动，将燃油从活塞A的顶部经输油道AB、活塞B上的环形油槽排入活塞B侧出油孔。同样，在图（b）位置，输油道AD、BC开启，输油道DC、AB却因活塞D、B侧面的阻挡而关闭。活塞D从进油室经活塞A的底部、输油道AD将燃油吸入活塞D的顶部；活塞B顶部的燃油则通过输油道BC和活塞C上的环形油槽排入活塞C侧出油孔。依此类推，在图（c）位置，活塞A进油，活塞C排油；在图（d）位置，则是活塞B进油，活塞D排油。曲柄每转一圈，每个活塞进、排油一次，周而复始，排油量等于四个缸的容积。
测量曲柄的转速，就可算出管路中的燃油流量，即燃油的消耗量。
1-壳体 2-活塞 3-进油室 4-输油道 5-出油孔
三 测功器读数P
以搅棒式水力测功器为例。
（一） 测功器的作用
1 吸收内燃机功率。
2 测力P
内燃机带动测功机
转子旋转,将水搅向外围,水与搅棒的摩擦力带动定子转动。
水环越厚,摩擦阻力越大,相当于外界阻力矩越大。
（二） 测功器的调整
1 开大进水阀 ( 测功机吸收功率加大 ( 外界阻力矩增大。
2 关小出水阀 ( 水环厚度增加 ( 外界阻力矩增大。
调节出水阀 — 粗调
调节进水阀 — 细调
测得n、油耗及P后,根据公式计算出 ,,,。
要在黑板上随时作出监督曲线,并将各点用光滑曲线连接起来。若有离曲线太远的点,即野点，则需再作一次该点,以便更正。
最后,画出特性曲线,整理试验报告。
§7-3 测取方法一 速度特性
节气门或油门开度固定不动，内燃机运转，油温、水温达正常值。调整测功器负荷,使转速达到预定值,测量计算、、Ne和Me，在特性曲线图上标出该点。再调节测功器负荷，使转速达到第二个预定值,再测量计算、、Ne和Me，并在特性曲线图上标出该点… 将所有点用一条光滑曲线连接。
二 负荷特性
内燃机运转，油温、水温达正常值。节气门或油门开度固定到第一个预定值，调整测功器负荷,使转速达到预定值。测量计算、和Ne，在特性曲线图上标出该点。再调节节气门或油门开度到第二个预定值，同时调节测功器负荷，使转速维持不变。再测量计算、和Ne，并在特性曲线图上标出该点… 将所有点用一条光滑曲线连接。
