东莞装载机考证教你发动机功率的测量

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    制取发动机某种工况下的示功图的面积，可以求出该工况下发动机的指示功率。

    测录示功图的仪器称为示功器，根据其结构不同示功器有机械示功器、气电示功器和电子示功器等三类。目前最常用的是气电示功器和电子示功器。

    (I)气电示功器

    气电示功器是一种高速示功器，可以测定和记录发动机汽缸内压力随曲轴转角的变化规律—示功图。

    图9.6为气电示功器工作原理简图。示功器通过联轴节与发动机曲轴相连，圆筒1上装有记录黑纸，通过连接装置由发动机驱动。高压气瓶7内储有高于发动机最高汽缸压力的压缩空气和氮气。发动机缸头上安装有测压头，图9.7所示为测压头的结构图。

    测压头内腔被小阀2隔成两半，一半与汽缸相通，另一半通过孔7与高压气瓶连接。试验者可以通过阀门控制高压气瓶输送给测压头的气压力。小阀2可沿轴向移动。导向杆4被由绝缘材料做成的套筒6与壳体分开。导向杆4与小阀2构成了串联在高压线圈的初级线路中的断电器。当小阀2处于中间位置时，电路断开，处于两端位置时，导向杆4通过发动机体与地接通。小阀2的位置取决于小阀两面的气压。

    东莞装载机考证当高压气瓶输送给测压头的压力一定时，由于发动机汽缸压力不断变化，完全可能在某瞬间，小阀2两面压力相等，使小阀2处于中间位置，初级线圈断电器在高压线圈rJ，产生高压电，高压电流经过图9.6中杠杆2，在杆端针尖与圆筒间产生火花，并在记录纸上留下一小孔。孔的位置表示了一定曲轴转角上的汽缸压力数值。当发动机汽缸压力下降使小阀2两面气压再次平衡时，记录纸上又留下一小孔，但两个小孔之间，圆筒已转过一定角度，即发动机完成了一个工作循环。因此，发动机每一个工作循环，记录纸上仅留下了示功图的两个点。一点是在汽缸压力上升到约等于当时测压头内压缩气体的压力时记录的另一点是汽缸压力下降到约等于当时测压头内压缩气体的压力时记录的。

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    图9.6中杠杆2杆端可以平行圆筒1的轴线移动。东莞装载机考证告诉你当测压头4腔内压力从零逐渐增加时，则小阀2不断在新的气压下平衡，在示功图上打出新的孔，直到超过汽缸内最高燃烧压力，并停止产生火花为止。在记录纸上可得到无数点a,b,c,d,e,f,…这些点的总和形成完整的压力波形图，即示功图，如图9.8所示。可见，气电示功器测到的示功图是无数循环的平均值。

(2)电子式示功器

    东莞装载机考证告诉你电子式示功器是通过适当的传感器把发动机汽缸内压力和曲轴转角等非电量，按比例转换成电量，经电子放大器输人示波器中，在荧屏上观察或摄录下来，即得到示功图。

    东莞装载机考证告诉你下面以压电晶体传感器为例说明电子式示功器的工作原理。

    图9.9为压电晶体传感器结构图。将石英晶体沿电轴切开，当石英片1两面作用压力时，会产生数量相等且方向相反的电荷即压电效应。经直流放大器放大后输人阴极示波器。

    阴极示波器包括阴极射线管、振荡器和检波放大器。图9.10为阴极示波器工作简图。电子由炽热的阴极1产生，经膜片2的孔射出一束电子流，在圆筒形的阳极3中得到加速，并以很细的电子射线通过相互垂直布置的两对偏转极板4和5之间，偏转极板分别用绝缘的导线接到仪器底部。一对垂直方向极板5反映汽缸内压力，另一对水平方向极板4用来反映曲轴转角。东莞装载机考证当汽缸压力随曲轴转角变化时，从阴极射出的电子射线，在两个互相垂直的偏转板的电场作用下射出示波管的荧光屏上，呈现出P-0示功图。

    2.有效功率的测量

    发动机的有效功率用测功器来测量。试验时模拟发动机实际使用时的各种工况，测定发动机输出转矩，而由转速表测出输出转速，通过计算可以求出功率。

    常用的测功器有水力测功器，电力测功器和电涡流测功器3种。

    (1)水力测功器

    我国早期第一代水力测功器主要是传统的销钉式和闸套式。而目前的第二代水力测功器吸收了第一代测功器的特点，并采用了国际上风行的体积小、转动惯量小、吸收功率大的蜗壳结构。图9. 11所示为PSI -22型水力测功器的外形示意图。

    (2)电力测功器

    电力测功器由测功电功(包括平衡电机和测力机构)、交流机组、激磁机组、负荷电阻等组成。 

  平衡式民机结构如图9.12所示。直流电机转子1由发动机带动并在定子(外壳)磁场中旋转。定子(外壳)支承在与转子轴同心的滚动轴承上，可自由摆动。外壳与测力机构相连，根据外壳摆动角度的大小，由测力机构指示力矩数值。

  东莞装载机考证与你分析发动机带动转子的磁场中旋转时，转子线圈切割磁力线而产生感应电流。感应电流的磁场与定子磁场相互作用产生方向相反的电磁力矩，定子外壳受到的电磁力矩与转子旋转方向相同，与发动机加于转子的转矩大小相等。因此，通过外壳摆动角度经测力机构可反映发动机输出功率的大小，在一定转速下，改变定子磁场强度（通过改变激磁机组供给平衡电机的激磁电流的大小)及负荷电阻即可调节负荷。

    尽管平衡式电机结构复杂，价格昂贵，但可回收电能，反拖发动机，且工作灵敏、精度高。因此也得到广泛应用。

  (3)电涡流测功器

    电涡流测功器由电涡流制动器、测力机构及控制柜组成。图9.53所示为电涡流制动器结构图。转子盘为圆周上加工有齿槽的钢齿轮。定子包括摆动壳体、涡流环(摆动体)、激碰线圈。图9.13为制动器工作原理简图。

    在励磁线圈中通以直流电时，即产生通过外壳、涡流环、空气隙和转子盘的碰力线。发动机带动转子盘旋转。由于转子盘外圆涡流槽的存在，会在空气隙处产生密度交变的磁力线，因而在涡流环内产生感应电动势而形成涡电流。此电流与产生的碰场相互作用即形成一定的电磁力矩，从而使涡流州摆动体)偏转一定角度，由测力机构可以测出力矩数值。

  东莞装载机考证教你调节励磁电流大小，可调节电涡流强度，从而调节吸收负荷的能力。涡流制动器把吸收的功率转换成热能，靠冷却水的流动把这些热量带走，以保证正常运行。

  电涡流测功器操作简便，结构紧凑，运转平衡，精度较高，但不能反拖发动机，能量不能回收，价格较高。随着发动机测试技术的发展，已得到广泛应用。