摩擦损失试验方法

1摩擦损失试验方法1范围本规范适用于往复式四冲程发动机的摩擦损失功率测量与分析，可对同类或不同类发动机的摩擦损失进行分析与评价，本规范主要用来规范和统一发动机试验方法。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T18297-2001汽车发动机性能试验方法燃烧分析试验规范3试验原理试验过程中要求用下述两种方法进行试验，两种方法的结果均要进行整理分析。3.1倒拖法原理Pf=PfT-PG式中：Pf：摩擦损失功率PfT：倒拖功率PG：缸内气体功倒拖功率试验根据GB/T18297-2001中第7章的规定要求安装附件，并控制水温和油温，进行台架倒拖试验，通过电力测功机读出发动机的内部摩擦损失功率PfT，缸内气体功通过采集每缸缸内气体压力，并进行数值积分得到PG。由于倒拖工况与实际运行的情况略有区别，由于发动机不进行燃烧过程，作用在活塞上的气体压力在膨胀行程中大幅度下降，使活塞、连杆、曲轴的摩擦损失有所减少，因此倒拖所消耗的功率要大于在给定工况工作时的实际摩擦损失。建议低压缩比的气体机和汽油机采用该方法评价摩擦损失。3.2示功图法原理示功图法是基于发动机正常燃烧过程的一种摩擦损失测试方法。该种方法可以较好的评价发动机的工作过程中摩擦损失功率大小。其原理为应用燃烧分析仪测量气缸的示功图，从中算出指示功率P值，从台架测试系统中读出发动机的有效功率P值，从而计算出Pf、Pmf：Pf=Pi-Pe。（FMEP=IMEP-BMEP）式中：Pf：摩擦损失功率；Pi：指示功率；Pe：有效功率。由于该方法是在发动机实际运行过程中测得，因此当上止点位置标定准确时，其结果准确度比较高。建议高增压系统的柴油机采用该方法评价摩擦损失。24测量要求4.1爆压传感器安装孔要求a)测压孔的位置应远离排气阀；b)测点要避开燃油束；c)具有挤气间隙的燃烧室内，压力传感器应安装在挤气距离最短处，且尽量使传感器的测压面全部处于燃烧室内，至少应达到50%的重合面积；d)不应留测压通道，传感器的测压面应与气缸盖下表面平齐之后再退回0.5mm；e)传感器安装套在气缸盖上安装时要用环氧树脂胶合密封以防止漏水，并要确保套筒不要突出到燃烧室的壁面，以免碰坏活塞。4.2缸内压力测量设备要求测量设备主要由高速数据采集系统（采样频率500kHz）及各种传感器、放大器和角标传感器构成。a)气缸压力传感器用石英压电传感器及电荷放大器测量,量程为(0bar~250bar)；b)角标采用光电式角度标记传感器，精度为0.5度或更高，同轴度要求为φ0.2mm以内；c)每次试验前需用精度为0.4级的压力表对所有压力传感器及放大器进行标定，其方框图为：d）静态标定时，可用活塞式压力泵向传感器加压，在数字式电压表上读取电压值，这样就能得出一组G—V关系图，调整放大器，使其成为直线关系。因为石英压电式传感器有一定的时间常数，所以标定时动作要迅速，否则因放大电路漏电而造成标定不准，G—V关系图一方面要具有线性特性，另一方面要尽量调成整数关系。4.3有效功和倒拖功测量设备要求用电力测功机拖动发动机，用辅助加热设备，将发动机机油温度和水温控制在90℃±2℃，从额定转速到怠速每隔100rpm记录数据，记录发动机转速、扭矩、功率、出水温度、机油温度、以及所有缸气缸压力随曲轴转角的变化关系。5试验方法试验时根据具体的测试要求选择安装所需要的传感器。冷机时做好安装准备，发动机预热好，测试前再安装传感器。这样可保护传感器，延长其使用寿命。5.1示功图法测量1）发动机热机；2）油温水温控制：采用外接设备加热和冷却机油和冷却液，使得温度到控制条件（出水温度90℃±2℃、机油温度：90℃±2℃）；3）示功图上止点标定；4）缸内压力零线的修正：根据其工作原理，压电式压力传感器仅能够测量变化的压力数据（Pmeas），例如仅能测量缸内压力的变化，而不能获得正确的绝对压力（P）。因此测量的压力曲线（Pmeas）必须依照公式，通过总值数字压力表放大器传感器活塞压力机3（△Pn）矫正。推荐使用热力学修正法：该方法基于在压缩范围内没有热量释放的假设，满足能量守恒定理：通过使用迭代矫正法，不断输入校正值，直至上述公式成立。5）示功图采集：从额定转速到低端扭矩转速（取整）调整测功机转速和油门（控制在100%油门），保持机油和水温恒定（控制油温和水温），每隔100r/min记录一次。同时采集所有缸缸内压力数据（每度曲轴转角对应的压力数据）。为使测得的缸内压力接近实际值，将测量的P-V曲线经多循环平均化处理，以消除随机误差的影响，循环次数越多，随机误差也小，一般选择100循环。6）示功图积分（见数据处理部分）niiGPP1式中：n—表示气缸数；Pi—表示某缸的气体功。5.2倒拖法测量1）油温水温预热：采用外接设备加热机油温度和冷却液温度到控制条件。2）示功图上止点标定：倒拖发动机到最大扭矩转速，采集缸内压力，用双对数法进行上止点矫正。双对数法请查阅后续部分3）倒拖功率和示功图采集：从最高空车转速到怠速（取整）调整测功机倒拖转速，保持机油和水温恒定（控制油温和水温），每隔100r/min记录一次。同时采集所有缸缸内压力数据（每度曲轴转角对应的压力数据）。4）示功图积分（见数据处理部分）6数据处理6.1燃烧分析仪测量得到的示功图以及压缩压力曲线的数据处理：通过梯形积分法计算气体功和指示功率，模板如下：计算模板.xls