汽车发动机性能检测
实验一汽车发动机性能检测
一、实验目的
1、了解汽车发动机台架、测功机、油耗计的结构、工作原理及使用方法；
2、了解测功机、油耗计的种类及测量原理；
3、了解汽车发动机的检测容和方法，掌握测试发动机转速特性的方法；
4、掌握发动机各项参数的检测方法以及检测结果分析方法；
5、分析实验中可能出现的问题，并作出预案，以备出现紧急情况时及时处置。
二、实验设备与工具
1、桑塔那AJR型发动机1台
2、FC2000发动机自动测控系统
GW电涡流测功机
FC2010A测控仪自动控制单元
FC2110油门/励磁驱动单元
3、FC2210智能油耗仪
三、实验课时与分组
3学时、8~10人一组
四、FC2000发动机自动测控系统简介
FC2000发动机自动测控系统由GW电涡流测功机、FC2010测控仪（包括FC2010A测控仪自动控制单元、FC2110油门/励磁驱动单元等）、FC2020数据采集系统、FC2310角行程油门执行器、FC2000系统软件等组成。FC2010A测控仪自动控制单元、FC2110油门/励磁驱动单元则是测控系统在
主要控制元件。
FC2010A 测控仪自动控制单元控制面板见下图1所示。
图1 FC2010A 测控仪自动控制单元控制面板
各键作用如下：
1．SET------ 设置键，用于测量参数标定值、报警值、PID 参数值的设定 2． ------- 移位键（选项键），选择需要修改的项目
3． ------- 数值增加键，当项目选中后，增加该项目的数值 4． ------- 数值减小键，当项目选中后，减小该项目的数值 5． ------- 回车确认键，当项目修改完毕，确认该项目的修改 扩展功能键，当前可用于测量油耗的开始，当按下此键时，液晶显示屏上的“油
耗”会闪烁，表示测量油耗动作已经开始。
7．液晶显示屏------显示测量、控制参数的设定值和测量值
转矩、转速、功率、油耗率、机油温度、机油压力、出水温度、排气温度、油门(或气门)开度百分数、励磁电流(或水门)开度百分数。
8．M------ 转矩设定、控制旋纽，设定、控制发动机转矩；当转动此旋扭时，液晶显示屏
上的转矩的显示值是控制值，当停止旋转1~2秒后，恢复显示测量值。
9．M/n------ 测功机恒转矩、油门恒转速控制方式键。 10．M/P------ 测功机恒转矩、油门位置控制方式键。 11．n/P ------ 测功机恒转速、油门位置控制方式键。
12．n------ 转速设定、控制旋纽，设定、控制发动机转速；当转动此旋扭时，液晶显示屏
上的转速的显示值是控制值，当停止旋转1~2秒后，恢复显示测量值。
13．n/M------ 测功机恒转速、油门恒转矩控制方式键。
14．M/n 2------ 测功机恒转矩(设定转矩=K*n 2)、油门位置控制方式键，即推进特性控制
方式。
P1/P------ 测功机恒位置、油门恒位置控制方式键。
15．P------ 油门、励磁、水门位置调节旋纽，设定油门、励磁、水门位置；当转动此旋扭
时，液晶显示屏上的油门或电流的显示值是控制值，当停止旋转1~2秒后，恢复显示测量值。
FC2010发动机测控仪 长沙湘仪动力测试仪器有限公司 转速 r/min
转矩 N.m 功率 kW 油压 kPa 油门 % 水温 ℃ 油温 ℃ 电流 % 排温 ℃ 油耗 g/kw.h
FUN CONTROL /P SET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 M n P REM PRT M/n M/P n/M M/n 2
n/P P1/P 17
16．REM------ 远程控制键，当键上方灯点亮时，指示本机处于远程控制状态；此时通过本机的面板控制操作无效，测控仪通过CAN网络协议接受控制指令。17．PRT------ 打印键
FC2110油门/励磁驱动单元控制面板见下图2所示。
图2 FC2110油门/励磁驱动单元控制面板各键作用如下：
1．油门“自动／手动”转换开关：此开关拨向“手动”位置，由油门电位器来调节油门开度；此开关拨向“自动”位置，由FC2010A测控仪自动控制单元控制油门开度；
2．油门开度：发动机油门开度指示；
3．油门给定电位器：由此电位器来调节油门执行器的开度；
4．励磁“自动／手动”转换开关：此开关拨向“手动”位置，调节电位器来控制励磁电流大小；此开关拨向“自动”位置时，由FC2010A测控仪自动控制单元控制控制励磁电流；
5．励磁电流：测功机励磁电流大小指示（由电流传感器测定）；
6．励磁电流给定电位器：由此电位器来调节励磁电流的大小；
7．“启动”按钮：用以接通励磁电源；
8．“励磁”灯：指示励磁电源的通断；
9．“停止”按钮：用以关断励磁电源；
10．“电源”开关：仪表的电源开关；
11．报警指示：测功机报警状态指示。当有报警时，“报警”指示灯亮，同时，发动机油门回到最小位置，励磁电流减到零，在报警状态下，仪器锁定在此状态，发动机油门、测功机励磁电流不能控制；
12．报警复位：当报警消除时，按“复位”，使仪器恢复到正常状态。
五、实验前准备：
1、检查发动机测控系统的供水是否正常；
2、检查发动机的供水、供电、供油是否正常；
3、启动发动机测控系统，并且观察其工作是否正常；
4、启动发动机，使发动机暖车到正常工作温度；
5、发动机暖车的同时，可以编制实验的控制程序；
6、再观察发动机以及测控系统的工作情况，确保各部运转正常，发动机的各项控制指标正常，各种传感器的信号正常。
六、实验控制程序的编制以及实验方法、步骤
1、发动机暖车的同时，可以编制实验控制过程的程序；
2、在M/P控制模式下测两条等节气门开度曲线，首先确定测试控制点的节气门开度，比如20%，或者30%等；
3、在同一开度的情况下，逐步增加发动机的扭矩值，以测得该节气门开度时的最大扭矩，并纪录各扭矩时发动机的转速、功率、油耗等参数；
4、在M/n控制模式下，测量给定扭矩和转速时的油耗和功率。
表1：实验控制程序：
工况序号控制扭矩转速节气门过度调节运转方式(N*m) (r/min) 开度(%) 时间(s) 时间(s) 时间(s)
1 M/P 0 0 30 30 60
2 M/P 20 10 30 30 60
3 M/P 30 15 30 30 60
4 M/P 40 20 30 30 240
5 M/P 45 20 30 30 240
6 M/P 50 20 30 30 240
7 M/P 55 20 30 30 240
8 M/P 60 20 30 30 240
9 M/P 65 20 30 30 240
10 M/P 70 20 30 30 240
11 M/n 20 1400 30 30 240
12 M/n 25 1600 30 30 240
13 M/n 30 1800 30 30 240
14 M/n 35 2000 30 30 240
15 M/n 40 2200 30 30 240
16 M/n 45 2400 30 30 240
17 M/n 50 2600 30 30 240
18 M/n 55 2800 30 30 240
19 M/n 60 3000 30 30 240
20 M/n 0 900 30 30 600
七、实验注意事项
1、进入实验区域，应将劳动防护用品穿、戴整齐，严禁穿短褂、短裤、裙子、高跟鞋、凉鞋等，披肩长发应盘入工作帽；
2、实验前，要制定应急预案，以便出现紧急情况时及时处置；
3、实验时，要随时注意发动机以及发动机测控系统的运转情况，时刻注意发动机的水温、机油压力的变化情况，一旦超出正常值，要及时停机检查处理，以免造成机械事故；
4、实验过程中，由于发动机处于高速运转之中，应该尽量避免在旋转零件的周围站立，以防止零件甩出伤人；
5、实验结束时，一定要让发动机怠速运行10分钟后，再停机；
6、发动机测控系统的供水装置，一定要在发动机起动之前打开，在发动机停机之后关闭。
八、实验数据的记录和整理：
1、将实验数据整理成表格，并绘制等节气门开度曲线；
2、根据M/n控制模式下测得的数据，绘制发动机的功率油耗曲线。
九、思考题
1、为什么在进行发动机实验之前，要使发动机暖车到正常工作温度？
2、测控系统如何调整加载在发动机上的负荷？
3、什么是发动机的部分特性？什么是发动机的外特性？
4、什么是发动机的功率？什么是发动机的扭矩？二者之间有什么区别和联
系？
5、什么是发动机的最大功率？什么是发动机的最大扭矩？为什么最大功率
时和最大扭矩时发动机的转速不同？
6、如何测得发动机的等油耗曲线？
7、发动机的燃油消耗与发动机的比油耗有什么区别和联系？
8、发动机的燃油消耗量与汽车的百公里油耗有什么区别和联系？