授课时间 授课方式 （请打√） 第3 周 星 期1 第 3/4 节 理论课□√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课次 课时 安排 6 2 授课题目（教学章、节或主题）： 第4章 发动机技术状况的检测 4.1发动机功率的检测 4.2气缸密封性的检测 4.3点火系的检测 教学目的、要求： 1、本章主要应掌握发动机的检测与诊断技术。 2、要求了解发动机功率和气缸密封性的检测方法，掌握点火系统的检测方法 教学重点及难点： 发动机功率和气缸密封性的检测方法 点火系统的检测方法及波形分析 教 学 基 本 内 容 方 法步 骤 第4章 发动机技术状况的检测 4.1发动机功率的检测 一、发动机功率测试方法 1.稳态测功 （有负荷测功或有外载测功 ） 定义：稳态测功是指发动机在节气门开度一定、转速一定和其他参数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。 基本方法：发功机有效功率 、有效转矩 和转速 之间有如下关系： 常见的测功器有水力测功器、电力测功器和电涡流测功器三种。 特点: 优点是结果比较准确、可靠 ，多为发动机设计、制造、院校和科研 单位做性能试验所采用。 缺点是测功时费时费力、成本较高，并且需要大型、固定安装的测功器。汽车维修企业和汽车检测站中采用不多。 2.动态测功 （无负荷测功或无外载测功 ） 定义：动态测功是指发动机在节气门开度和转速等参数处于变动状态下，测定发动机功率的一种方法。 基本方法：当发动机在怠速或空载某一转速下，突然全开节气门，使发动机克服自身惯性和内部各种运转阻力而加速运转时，其加速性能的好坏能直接反映出发动机功率的大小。 特点： 1 / 25
优点：所用仪器轻便，测功速度快，方法简单，用小巧的无负荷测功仪就车检测即可。对于汽车使用单位．经常需要在不解体条件下进行就车试验测定发动机功率。 缺点是测功精度较低。 二、无负荷测功原理及测试方案 负荷特性：转速不变，发动机性能参数数值随节气门开度变化规律。 速度特性：节气门开度一定，发动机性能参数随转速的变化关系。 按测功原理，无负荷测功可分为两类： 1. 用测定瞬时角加速度的方法测定瞬时功率； 2. 用测定加速时间的方法测定平均功率。 1、用测定瞬时角加速度的方法测定瞬时功率 根据刚体定轴转动微分方程，发动机有效转矩与角加速度间的关系为 dnPeC1ndt2. 用测定加速时间的方法测定平均功率 根据动能原理，发动机无负荷加速过程中，其动能增量等于发动机所作的功。即 2 / 25
2A1212PemJT2T C2PemT221n2n12C2J2301000上式表明，加速过程中，发动机在某一转速范围n1 ～n2 内的平均功率与加速时间 成反比。这样，测某转速范围的平均功率，实质上就成为测定该转速范围加速时间的问题。 n1—n2加速时间越长，表明发动机的功率越小 n1—n2加速时间越短，表明发动机的功率越大 无负荷测功仪按其测功原理可分为两种测试方案：测瞬时加速度方案和测加速时间方案。 1.测瞬时加速度方案 是一种通过测量加速过程中某一转速的加速度从而获得瞬时功率仪器方案。按这一方案设计的仪器，由传感器、脉冲整形装置、时间信号发生器、加速度计算器和控制装置、转换分析器、转换开关、功率指示表、转速表和电源等组成．其方框图如图所示。 3 / 25
图 测瞬时加速度方案的框图 1. 传感器； 2. 整形装置； 3. 时间信号发生器； 4. 加速度计算器和控制装置； 5. 转速分析器； 电磁感应式传感器装在离合器壳体上的一个特制的加工孔内，与飞轮齿圈的齿顶保持2～4mm的间隙，属于非接触式传感器。当飞轮转动时．传感器产生脉冲信号。脉冲信号的频率为飞轮齿圈齿数z乘以飞轮每秒钟转数，即（为飞轮齿圈齿数）这就是发动机的转速信号。 从传感器传来的脉冲信号经过脉冲整形装置的整形、放大，变成矩形触发脉冲信号。—般要把脉冲信号的频率放大2—4倍。倍频的目的是为了提高仪器的灵敏度，矩形触发脉冲信号要输入到加速度计算器。 设定的起始转速 和终止转速 ，时间间隔由时间信号发生器控制， 每一时间间隔的脉冲数与发动机转速成正比，后一时间间隔和4 / 25
前一时间间隔脉冲数的差值则与发动机的加速度成正比，而发动机的有效功率又与加速度成正比， 转换分析器能把加速度计算器输出的脉冲信号变成直流电压信号，输入到指示仪表．从而可直接读取所测功率值。 2. 测加速时间方案 是一种通过测量加速过程中某一转速范围内的加速时间，从而获得平均加速功率的方案。该方案由转速信号传感器、脉冲整形装量、起始转速触发器、终止转速触发器、时间信号发生器、计算与控制装置和显示装置等组成，其方框图如图所示。 6 2 4 3 1 7 5 8 图3-2 测加速时间方案的框图 1-断电器触点；2-转速信号传感器；3-脉冲整形装置； 4-起始转速触发器；5-终止转速触发器； 仪器把来自点火系一次电路断电器触电开闭一次电流的感应信号，作为发动机转速的脉冲信号，经整形电路整形为矩形波形，并变为平均电压信号。 发动机节气门突然全开，转速达到起始转速时，此时与对应的5 / 25
电压信号通过触发器触发计算与控制电路，使时间信号进入计算器并寄存， 发动机加速到终止转速时，对应的电压信号通过触发器触发计算与控制电路，使时间信号停止进入计算器，并把寄存器中的时间脉冲数经A／D转换成电流信号，在指示仪表上显示加速时间或直接标定成功率。 三、测功仪器的使用 1.便携式无负荷测功仪 测功方法如下 : (1) 仪器准备 (2) 发动机准备 配气 供油 点火保持最佳状态 水温80--90 (1) 仪器与发动机联机 (2) 测功方法 怠速加速法：怠速稳定运转—加油门>终止n后减油门 仪表显示Nc 重复3次取平均值 启动加速法：油门踏到底--启动发动机>终止n后减油门 仪表显示Nc (1) 查对功率 0.31 加速时间/s 稳态外特性功99.3 率值/kW 6 / 25
0.36 0.46 88.3 66.2 2. 单缸断火功率检测 方法： 先测出发动机整机功率， 再测出某单缸断火情况的发动机功率， 两功率之差即为断火之缸的功率。 技术状况良好的发动机，各缸功率应是一致的， 称为动力平衡。 表3-2 单缸断火转速正常平均下降值 发动机缸数 4缸 6缸 8缸 单缸断火转速正常平均下降值/(r/min) 150 100 50 各缸功率均衡性的检测 发动机运转时如某缸突然断火，必定引起转速下降，所以可用转速下降值来评价各缸的工作状况 各缸轮换断火 转速下降值基本相同： 说明各缸工作状况良好，各缸功率均衡性好 转速下降值差别很大： 说明有些缸工作不正常，各缸功率均衡性差 如某缸转速下降值=0 说明该缸不工作，单缸功率为0 7 / 25
4.2 气缸密封性检测 一、气缸压缩压力的检测 1. 组成燃烧室的零件有： 活塞及活塞环、气缸体、气门、缸垫、火花塞孔（喷油器孔），因此上述零件的损坏影响密封性。 配缸间隙： 气门密封带： 活塞环形状： 气门油封： 2.气缸压缩压力检测的方法 用气缸压力表检测 气缸压力表一般由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。压力表头多为鲍登管(Bourdon-tube)式，其驱动元件是一根扁平的弯曲成圆圈状的管子，一端为固定端，另一端为活动端。活动端通过杠杆,齿轮机构与表头指针相连。当气体压力进入弯管时，弯管伸直。于是，通过杠杆、齿轮机构带动表头指针摆动，在表盘上指示出气体压力的大小。 (1) 发动机应运转至正常工作温度，水冷发动机水温75～95℃，风冷发动机机油温度80～90℃。 (2) 拆除全部火花塞或喷油器(柴油机)。 (3) 把节气门和阻风门置于全开位置。 (4) 把气缸压力表的锥形橡胶接头压紧在被测缸的火花塞孔内，或把螺纹管接头拧在火花塞孔上。 8 / 25
(5) 用起动机带动曲轴旋转3～5 s，指针稳定后读取读数，然后按下单向阀使指针回零。每个气缸的测量次数应不少于两次。 (6) 按上述方法依次检测各个气缸。 诊断参数标准 对于在用汽车发动机，按照国家标准GBl8565—2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》的规定，发动机各气缸压力应不小于原设计规定值的85％；每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机应不大于8％，柴油机应不大于l0％。对于大修竣工发动机．按照国家标准GB／T 15746.2—1995《汽车修理质量检查评定标淮·发动机大修》附录B的规定：大修竣工发动机的气缸压力应符合原设计规定；每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机不超过8％，柴油机不超过10％。 汽车或发动机压缩比 气缸压力/kPa 型号 解放CA6102 7.4 东风EQ6100-1 7.0 跃进NJG427A 7.5 NJD433A 北京2020 CA188 20 6.6 8.1 930 检测压力时的转速r/min 100～150 不小于833（各缸100～150 差<147） 981 不小于3040 784 896 1029～1225 200～250 200～250 300 200～250 350 200～250 天津夏利9.5 TJ7100 一汽捷达 8.5 8.5 900～1200(各缸差200～250 9 / 25
桑塔纳JV 奥迪100 切诺基 丰田4M、5M 8.5 8.6 <300) 1000～1300 200～250 200～250 250 8.5、8.8 800～1100 1068～1275 1078.73 ⑵用起动电流间接测缸压： 原理:起动转矩M与起动电流成正比，电流与缸内压力成正比。起动转矩克服机械摩擦阻力、惯性力、压缩压力。M与I和压缩压力成正比。 发动机起动阻力矩=摩擦力矩+受压气体的反力矩 摩擦力矩可认为是稳定的常数，受压气体的反力矩可以反映气缸压力 起动转矩与气缸压力成正比，起动电流与起动转矩成正比 测量起动过程中起动电流的变化就可以比较各缸气缸压力是否均衡。 气缸压缩压力的波动引起了起动机起动工作电流的波动，电流波动的峰值与气缸压缩压力成正比。 10 / 25
a）起动电流波形 b）单缸气缸压力波形 二、气缸漏气量检测 1、气缸漏气量的检测采用气缸漏气量检测仪进行 2、基本原理是利用充入气缸的压缩空气，用压力表检测活塞处于压缩终了上止点时气缸内压力的变化情况，来表征整个气缸组的密封性。 3、表征气缸活塞摩擦副的密封性，还能表征进排气门、气缸衬垫、气缸盖及气缸的密封性。 气缸漏气量(率)检测 当校正孔板量孔截面积和结构一定时，A和φ为常数；而进气压力p1及测试时的环境温度一定时，空气密度ρ亦为常数，因此校正孔板量孔后的压力p2 取决于经过量孔的空气流量Q。 11 / 25
p1p2Q/2A222 1—调压阀 2—进气压力表 3—测量表 4—橡胶软管 5—快换管接头 6—充气嘴 7—校正孔板 漏气量测出后的分析： 排气有漏气声：排气门漏 进气管有漏气声：进气门漏 水箱盖有气泡：缸垫坏 加机油口漏气声：活塞或环坏 3.气缸漏气率的检测 气缸漏气率的检测，无论是使用的仪器，检测的方法，还是判断故障的方法．都与气缸漏气量的检测是一致的，只不过气缸漏气量检测12 / 25
仪的测量表标定单位为kPa或MPa，而气缸漏气率测量表的标定单位为百分数 。 气缸漏气率：气缸漏气量与充入气缸的压缩空气量之比。 “0”——表示不漏气 “100”——表示全漏气 测量表读数: 0~10——密封状况良好 10~20——密封状况一般 20~30——密封状况较差 30~40——密封状况很差 三、进气管真空度检测： 进气管真空度指进气管内的进气压力与外界大气压力之差。可通过检测发动机进气歧管真空度来评价发动机的气缸密封性。为什么？ 发动机进气管真空度随其自身密封性和气缸密封性而变化 诊断：对照比较各缸进气歧管真空度 如各缸进气歧管真空度基本一致，说明进气系统气缸活塞组技术状况正常 如个别气缸进气歧管真空度波形异常，说明进气系统气缸活塞组存在故障 例：第4缸进气门严重漏气的波形 13 / 25
四、曲轴箱窜气量检测 气缸活塞组配合副磨损、活塞环弹性下降或粘接均会使密封性下降，工作介质和燃气将会从不密封处窜入曲轴箱。在确定工况下，曲轴箱窜气量可反映气缸活塞组的技术状况或磨损程度。 测试原理： 当废气流过取样探头孔道时，在测量小孔处产生负压，微压传感器检测出负压并将其转变成电信号。流过集气头孔道的废气流量越大，测量小孔处产生的负压越大，微压传感器输出的电信号越强。该信号输送到仪表箱，由仪表指示出大小，以反映曲轴箱窜气量的大小。 4.3 点火系统的检测 一、点火电压波形检测与分析 点火波形：点火电压随时间的变化关系（转角） 波形的形成： ① 电路接通（触点、三极管通），初级线圈有电流通过并随时间按指数规律增长，电压下降到零，电流越大，磁场越强。为防止电流过大点火线圈发热绝缘破坏，有限流。 ② 初级电路接通，在次级电路产生互感电动势，但弱。为向下的振荡波，1500－2000V。 ③ 闭合（导通）时间越长，电流越大，磁场能越大。 ④ 初级电路切断，初级电流磁场迅速消失，初级电压因自感而升高，次级电压因互感而生。电感大，电容小，匝数比小，次级电压高。 14 / 25
⑤ 初级线圈自感电压为300V，次级线圈互感电压为 1.5－2万伏，击穿电压4－8千伏。 ⑥次级电压击穿火花塞后，放电产生火花，电压降低形成火花线。 放电时间0.6－1.6ms。 当点火线圈的能量消耗到不足以维持火花放电时，火花终了。 电压能量在电容与电感之间充放电形成3-5次振荡。 能量大，则火花线高而宽。 由于互感，次级波形的变化也使初级波形与之相同。 通电电流增加，断电电流减少，都产互感，但感应电压方向相反。 点火电压波形测量原理 把实际测得的点火系统点火电压波形与正常工作情况下的点火电压波形进行比较并分析，可判断点火系统的技术状况好坏 15 / 25
AB：AB线也称为点火线。 B点的高度，表明点火系克服火花塞间隙、分火头间隙和高压导线各电阻并将可燃混合气点燃的实际二次电压 C为此时的放电电压。 BC：在击穿火花塞间隙时，火花塞两电极间要出现火花放电，同时二次电压骤然下降， 16 / 25
CD：火花线 CD的高度表示火花放电的电压， CD的宽度表示火花放电的持续时间。 DE：当保持火花塞持续放电的能量消耗完毕， 电火花在D点消失，点火线圈和电容器中的残余能量以低频振荡的形式耗完。 EF：断电器触点闭合，点火线圈一次电路又有电流通过，二次电路导致一个负压。 FA：触点闭合后，先是产生二次闭合振荡，而后二次电压由一定负值逐渐变化到零 • 点火波形类别 • 多缸平列波： 17 / 25
• 波形从左至右，便于比较各缸点火电压的高低及点火状况是否正常 • 多缸并列波： • 波形从下至上，便于比较各缸火花线长度断电触点的张开角和闭合角是否一致 • 多缸重叠波： • 用于比较各缸点火周期、闭合区间及断开区间的差异 1、平列波：按点火顺序从左至右首尾相连排列，易于比较各缸发火线（点火电压）的高度。 2、并列波： 按点火顺序从下至上分别排列，可以比较火花线长度和一次电路闭合区间的长度。 18 / 25
3、重叠波：把各缸波形之首对齐重叠在一起排列，用于比较各缸点火周期、闭合区间及断开区间的差异。 点火电压波形故障反映区 – A区为断电器触点故障反映区 – B区为电容器、点火线圈故障反映区 – C区为电容器、断电器触点故障反映区 – D区为配电器、火花塞故障反映区 19 / 25
4、单缸次级电压的故障波形分析： 断电高压产生之前出现小的多余波形，说明断电器触点接触面不平，在完全断开之前有瞬间分离现象，引起电压抖动。 ② 火花线变短，很快熄灭，说明点火系统储能不足。可能是供电电压偏低，或初级电路导线接触不良造成的。 20 / 25
③第二次振荡波形之前出现小的杂波，可能是由断电器触点接触面不平，在完全闭合之前有不良接触所致。 ④ 在触点闭合阶段，存在多余的小的杂波，可能是初级电路断电器触点搭铁不良，或各接点接触不良，引起了小的电压波动 。 ⑤ 第二次振荡波形存在严重的杂波，这一般是由于断电器触点臂弹簧弹力太弱，使触点闭合瞬间引起弹跳所致。 21 / 25
实际上，次级电压波形不仅与点火系统的状况有关，还要受发动机内部工作状况（温度、压力、燃气成分等）的影响，情况较为复杂。所以在实践中还可能会遇到很多不同形状的故障波形。只要我们掌握了点火系统的基本工作原理，就不难根据故障波形作出相应的分析判断。 二、点火正时检测 • 点火正时的检测方法： • 频闪法 • 缸压法 • 人工经验法: 用棉纱塞住1缸塞孔，转动曲轴，棉纱喷出时查看飞轮与壳体之间的记号 1、频闪法检测原理： 在发动机的旋转部件上——飞轮或曲轴传动带上刻有正时标记，在与其相邻的固定机壳上(如发动机缸体)也有一标记。当曲轴旋转到使两标记对齐时，第1缸活塞刚好到达上止点位置。 频闪法检测原理： 由于正时灯闪亮时1缸活塞尚未到达上止点，因此曲轴皮带轮上的标记和发动机缸体上的标记还没有对齐，上述两标记之间出现一个比较22 / 25
稳定的角度差，即为发动机的点火提前角。 点火正时灯结构： 正时灯一般由灯(氖灯或灯)、传感器、中间处理环节和指示装置等组成。 1—外卡传感器 2—正时灯 3—电源卡 测量原理：调整电位器，使闪光时刻推迟至转动部分上的标记正好对准固定标记。 说明：如果需要测量并调试汽车实际运行中的点火提前角，须在底盘测功试验台上进行。 2、缸压法检测原理 23 / 25
– 组成：缸压传感器、点火传感器、中间处理环节、指示装置 – 原理：采用缸压传感器找出被测缸压缩压力的最大点作为活塞上止点，同时用点火（油压）传感器找出同一缸的点火（供油）时刻，二者之间的凸轮轴转角即为点火提前角。 作业和思考题： 教材P145 1、3、4、5 24 / 25
课后记：
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