第二章发动机检测技术.

第2章发动机检测技术1.了解发动机检测中各检测设备的组成与基本结构。2.理解发动机检测中各检测原理和检测设备的工作原理。3.掌握发动机检测中各检测方法和各检测设备的使用方法。发动机是汽车的心脏，发动机技术状况影响到汽车各项性能等。同时，发动机工作条件恶劣，故障多发，是重点诊断与检测对象。对发动机综合性能进行检测主要是对发动机的电气系统、燃料供给系以及发动机技术状况等方面进行检测。学习项目：（1）发动机综合性能检测；（2）发动机功率检测；（3）气缸密封性检测；（4）汽油机点火波形观测；（5）柴油机供油压力波形和针阀升程波形观测；（6）汽油机点火正时和柴油机供油正时检测。1.主要诊断参数用以评价发动机技术状况的主要诊断参数有：（1）发动机功率；（2）发动机燃料消耗量；（3）气缸密封性；（4）排气净化性；2.1发动机综合性能检测（5）混合气空燃比；（6）点火电压；（7）机油压力；（8）机油中含金属量；（9）发动机工作温度；（10）发动机振动等。2.主要检测项目（1）发动机功率检测；（2）气缸密封性；（3）汽油机点火波形检测；（4）柴油机供油压力波形及针阀升程波形检测；（5）发动机点火正时、供油正时检测；（6）油耗检测；（7）电控系统检测；（8）机油品质检测；（9）排放检测；（10）异响检测。3.发动机综合性能检测仪发动机综合性能检测仪是发动机检测设备中，检测项目最多，功能最全，涉及面最广的一种仪器，不仅能检测、分析、判断发动机静、动态的工作性能和技术状况，还增加了对ABS防抱死制动装置和SRS安全气囊装置等的检测诊断。（1）发动机综合性能分析仪类型(以示波器为核心)按使用方式分：台式移动式、便携式按示波器型式分：模拟示波器、数字示波器按示波器显示器型式分：阴极射线管显示器式（CRT）、液晶显示器式按控制方式分：电子控制式、微机控制式、模块控制式（本身没有显示装置）按使用的电源分：交流220V式、直流12V式（2）分析仪功能与功能特点功能：1）汽油机检测2）柴油机检测3）电控燃油喷射发动机检测4）故障分析5）参数设定6）数字示波器特点：1）具有动态测试功能；（可以储存数据）2）具有普遍性和通用性；3）具有主动性（主动控制发动机完成检测，例如测试的时候可以控制发动机完成断缸实验）（3）分析仪基本结构和工作原理发动机综合性能分析仪一般由信号提取系统、信息处理系统、采控显示系统组成。1）信号提取系统：作用是拾取信号为测取发动机有关参数的信号，把非电量转化为电量，拾取测量点的信号。2）信息预处理系统（前段处理系统）对所有或部分采集来的信号进行预处理（衰减、滤波、放大），转化成标准数字信号直接输入CPU。3）采控与显示系统高速采控信号并实时显示被测发动机的动态参数和波形。（4）检测仪使用方法1）检测仪准备2）发动机准备3）启动检测仪4）检测方法发动机的有效功率是曲轴对外输出的净功率，是发动机一项综合性指标，通过检测，可掌握发动机的技术状况和动力性能，确定发动机是否需要大修或鉴定发动机的维修质量。发动机功率的检测可分为稳态测功（负荷测功、外载测功）和动态测功（无负荷测功、无外载测功）2.2发动机功率检测1.稳态测功和动态测功（1）稳态测功（负荷测功、外载测功）发动机在节气门开度一定，转速一定和其他参数都保持不变的稳定状态下，在测功器上测定发动机功率的一种方法。1）测功器类型：水力测功器、电力测功器、电涡流测功器2）测功原理：测功器作为发动机的负载，实现对测定工况的调节，模拟汽车实际行驶时外界负载的变化，同时测量发动机的输出转矩和转速，即可算出发动机的功率。电涡流测功器的结构：下图为电涡流测功器的结构图。由转子和定子组成，制成平衡式结构。转子为铁制的齿状圆盘。定子的结构较为复杂，由激磁绕组、涡流环、铁芯组成。电涡流测功器吸收的发动机功率全部转化为热量，测功器工作时，冷却水对测功器进行冷却。1—有激磁线圈的定子；2—转子盘；3—(a)气冷电涡流测功器；(b)水冷电涡流测功器感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。定子内部沿圆周布置有励磁线圈，转子在励磁线圈和内转动。转子的外圆上加工有均匀分布的齿与槽。当励磁线圈上有直流电通过时，在其周围产生磁场，磁场的磁力线通过转子、空气隙和定子形成闭合磁路，分布在齿顶处的磁通密度大，分布在齿槽处的磁通密度小。电涡流测功器原理：当转子转动时，产生了感应电流。由电磁感应定律可知，此时将产生感应电势，力图阻止磁通的变化，于是在涡流环上感应出涡电流，涡电流的产生引起对转子的制动作用，涡流环吸收发动机的功率，产生的热量由冷却水带走。只要改变电流的大小，就可以自由地控制制动力矩。测功器测试过程：(1)将发动机安装在测功器台架上，使发动机曲轴中心线与测功器转轴中心线重合。(2)安装仪表并接上电器线路及接通各种管路。(3)检查调整气门间隙、分电器的断电器触点间隙、火花塞电极间隙及点火提前角，紧固各部螺栓螺母。柴油机要检查调整：喷油器的喷油提前角、喷油压力、喷油锥角及喷雾情况。(4)记录当时气压和气温。(5)起动发动机，操纵试验仪器，观察仪表工作情况，记录下数据，根据记录数据计算并绘制出Pe、Me、ge曲线。测试方法：节气门全开，测功器向发动机的曲轴施加额定负荷，使其在额定转矩下稳定运转。稳态测功特点：优点：准确、可靠、缺点：费时费力、成本较高、需要大型、固定安装的测功器2.动态测功（无负荷测功、无外载测功）稳态测功需要从汽车上卸下发动机，耗时费力，增加汽车的停歇时间。另外配合件的拆装，不仅导致原走合面的改变，并且会造成密封件和连接件的损坏，同时将大大缩短机构的工作寿命。在用发动机无负荷测功，在不拆卸发动机情况下快速测定发动机的功率。动态测功：发动机在节气门开度和转速等参数均处于变动的状态下，测定发动机的功率。2.动态测功（无负荷测功、无外载测功）稳态测功需要从汽车上卸下发动机，耗时费力，增加汽车的停歇时间。另外配合件的拆装，不仅导致原走合面的改变，并且会造成密封件和连接件的损坏，同时将大大缩短机构的工作寿命。在用发动机无负荷测功，在不拆卸发动机情况下快速测定发动机的功率。动态测功：发动机在节气门开度和转速等参数均处于变动的状态下，测定发动机的功率。（1）无负荷测功原理无负荷测功是基于动力学原理的一种测功方法。当发动机与传动系脱开，并将发动机的节气门从怠速位置急速全开时，发动机将克服本身的惯性力矩，迅速加速到空载最大转速。对某一型号的发动机，其运动件的转动惯量可以认为是一个定值，因此，只要测出发动机在指定转速范围内急加速时的平均加速度，或测量某一转速时的瞬时加速度，就可以确定发动机输出功率的大小。发动机以自身运动机件为载荷加速运转，如果被测发动机的有效功率愈大，则曲轴的瞬时角加速度也愈大，而加速时间愈短。1）转矩与角加速度的关系为tnItIMdd30dde式中：Me——发动机的有效转矩(N·m)；I——发动机运动机件对曲轴中心线的当量转动惯量(kg·m2)；n——发动机转速(r/min)；dω/dt——曲轴的角加速度(rad/s2)；dn/dt——曲轴的加速度(1/s2)。把Me代入式Pe＝(Men)/9550,整理得式中,K为修正系数。（因为发动机加速过程是一个非稳定工况，所以实际测得功率值是小于同一转速下的稳态测功值的，因而进行修正。）tnCnPdde309550πIKC上式表明，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。因此，只要测出加速过程中的这一转速和对应的瞬时角加速度，即可求出该转速下的有效功率。对于一定型号的发动机，其转动惯量I为一常数。修正系数K的数值可通过台架对比试验得出。2）根据功能原理，发动机在某一转速范围的加速过程中，发动机驱动曲轴转动所做的功等于曲轴旋转动能的增量：21222121IIA式中：A——发动机所作的功，J；ω1,ω2——测定区间起始角速度和终止角速度，rad/s。若发动机从ω1上升到ω2的时间为ΔT（s），则发动机在这段时间内的平均功率Pem为TITAP2122em21以千瓦(kW)作为平均功率的单位，则有TCP1em100030π21212221nnIC若已知转动惯量I，并确定测量时的起始转速和终止转速n1、n2，则C1为常数，称为平均功率测功系数。由上式可知，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。（2）无负荷测功仪及测功方法进行无负荷测功时，首先使发动机与传动系分离，并使发动机的温度与转速达到规定值，快速打开节气门（汽油机），使发动机加速，此时功率表便可显示被测发动机的功率。为了取得较准确的测量值，可重复试验几次，取平均值。无负荷测功仪可以测定发动机的全功率，也可测定某一气缸的功率（断开某一缸的点火或高压油路测得的功率和全功率比较，二者之差即为该缸的单缸功率）。各单缸功率进行对比，可判断各缸技术状况（主要是磨损情况）。（2）特点精度稍差，但使用方便、省时、省力测功方法：（1）仪器准备(校准、预热、清零、输入数据：如n1和n2，转动惯量等)（2）发动机准备（预热、调整）（3）仪器与发动机联机（4）测功（发动机怠速时急踩油门，测试）（5）查对功率（对某发动机，起始和终止转速一定时，只要知道加速时间，就可查出发动机输出功率）注意事项：不能长时间让发动机高速旋转。操作者在驾驶室内迅速地把加速踏板踩到底，发动机转速猛然上升，当“T”表指针显示出加速时间(或功率)时，应立即松开加速踏板，切忌发动机长时间高速空转。记下读数，仪器复零。重复操作三次，读数取平均值。袖珍式无负荷测功仪，带有伸缩天线，可收取发动机运转时的点火脉冲信号，而不必与发动机采取任何有线联接。使用时，用手拿着该测功仪，只要面对发动机侧面拉出伸缩天线，发动机突然加速运转，即可遥测到加速时间和转速。然后翻转测功仪，查看壳体背面印制的主要机型的功率、时间对照表，便可得知发动机功率的大小。4.发动机功率诊断参数标准国家标准：GB7258-2012在用车发动机功率不低于额定功率的75%GB/T15746-2011大修竣工后，发动机功率不低于原设计标定值的90%。(1)发动机功率偏低，可能是燃料供给系调整状况不佳，点火系技术状况不佳，应对油、电路进行调整。若调整后功率仍低时，应结合气缸压力和进气歧管真空度的检查，判断是否是机械部分故障。(2)对个别气缸技术状况有怀疑时，可对其进行断火后再测功，从功率下降的大小，诊断该缸的工作情况。也可利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值，来评价各缸的工作情况。工作正常的发动机，在某一转速下稳定空转时，发动机的功率与摩擦功率是平衡的。此时，若取消任一气缸的工作，发动机转速都会有相同的下降值。要求最高与最低下降之差不大于平均下降值的30%。如果转速下降值低于一定规定值，说明断火之缸工作不良。转速下降值愈小，则单缸功率愈小，当下降值等于零时，单缸功率也等于零，即该缸不工作。注意：发动机在进行断火试验时，断火时间不能过长，否则会造成三元催化器负荷过大以及会造成气缸内积存的燃油过多，冲刷缸壁油膜，加速气缸、活塞环的磨损。气缸密封性与气缸、气缸盖、气缸衬垫、活塞、活塞环、和排气门等零件的技术状况有关，这些零件的磨损、烧蚀、结胶、积炭引起气缸的密封性下降。气缸密封性是表征气缸组技术状况的重要参数。气缸密封性的诊断参数有：气缸压缩压力、曲轴箱漏气量、气缸漏气量、气缸漏气率、进气管真空度。2.3气缸密封性检测1.气缸压缩压力的检测检测气缸压缩压力是检测活塞到达压缩终了上止点时气缸内的压力。（1）用气缸压力表检测气缸压力1）气缸压力表的结构与工作原理波登管（Bourdontubes）利用管的弯曲变化或扭转变形测量压力的弹性敏感元件。波登管的一端固定，一端活动，其截面形状为椭圆形或扁平形。非圆形截面的管子在其内压力的作用下逐渐胀成