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柴油机示功图的测试

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柴油机示功图介绍与分析

柴油机示功图介绍与分析

（2）燃烧太晚 特征：ａ示功图高度下降， 降低；ｂ ：ａ示功图高度下降 ；ｂ发火 1特征：ａ示功图高度下降，pz降低；ｂ发火 点后移；ｃ ；ｃ膨胀线较高 点后移；ｃ膨胀线较高 原因：ａ喷油定时滞后；ｂ ：ａ喷油定时滞后；ｂ喷油器启阀压力 2原因：ａ喷油定时滞后；ｂ喷油器启阀压力 过高（示功图膨胀线可能锯齿形）；ｃ ）；ｃ改用 过高（示功图膨胀线可能锯齿形）；ｃ改用 劣质燃油未增大喷油定时；ｄ ；ｄ喷油器漏油 劣质燃油未增大喷油定时；ｄ喷油器漏油 膨胀线呈向上锯齿形，压缩压力正常）； （膨胀线呈向上锯齿形，压缩压力正常）； 喷油泵漏油（后燃， 但排温低） ｅ喷油泵漏油（后燃， pz低，但排温低）
2畸形示功图的特征 1）示功器传动机构不正常引起 （1）定时超前 压缩线偏低，膨胀线偏高， 压缩线偏低，膨胀线偏高，示功图变胖 （2）定时滞后 压缩线偏高，膨胀线偏低， 压缩线偏高，膨胀线偏低，示功图变瘦
注：用单缸停油测取纯压缩图可判断（主机全 用单缸停油测取纯压缩图可判断（ 速全负荷时不应测）。 ）。如纯压缩线与膨胀线 速全负荷时不应测）。如纯压缩线与膨胀线 基本重合表明传动机构与柴油机同步； 基本重合表明传动机构与柴油机同步；如膨 胀线在上，压缩线在下表明定时超前， 胀线在上，压缩线在下表明定时超前，反之 定时滞后
2）示功器故障引起 （1）示功器转筒绳索太长或太短 太长，示功图头部切去一部分， 1太长，示功图头部切去一部分，示功图变短 太短，示功图尾部切去Байду номын сангаас部分， 2太短，示功图尾部切去一部分，示功图变短
（2）示功器转筒弹簧太软、转筒的惯性作用 示功器转筒弹簧太软、 和示功器机构中间隙大 示功图太长
（3）示功器小活塞卡紧 示功图曲线波动，压缩线降低， 示功图曲线波动，压缩线降低，膨胀线升 高，最高爆发压力降低

示功图分析讲解

示功图分析讲解

三、示功器故障引起的畸形示功图
1、示功器转筒绳索太长或太短
示功器传动方向：膨胀行程使转筒弹簧拉紧，而在压缩行 程时使转筒弹簧放松，绳索太长：切头，绳索太短：切 尾，示功图长度变短。严重时将绳索拉断或将转筒拉坏。
2、示功图变长:
（1）转筒弹簧太 软
（2）转筒惯性作 用
（3）示功器机构 中间隙太大等。
工作参数
不均匀度（％）
压缩压力pc
≤±5
最高燃烧压力pz ≤±5
平均指示压力pi ≤±5
排气温度Tr
≤±5（中、高速增压机为8％）
不均匀度= 最大（最小）值 - 各缸平均值 × 100％
各缸平均值
二、示功器传动机构不正常引起的畸形示功图
1）示功器传动机构超前 特征：压缩线降低、膨胀线升高，示功图变胖。
油泵齿条格数、弹簧比例、转速等参数；气候、风力、 风向、潮流、吃水、船速
（8）为保证准确，最好每缸测取2个示功图。每测取5～6 个示功图后应拆下示功器使之冷却。示功器使用完毕应 进行彻底的清洁保养。
二、电子式示功器
组成：传感器、测量电路、记录显示装置。
工作原理：通过传感器把气缸内的气体压力、曲轴转角等 非电量按一定比例转换成相应的电量输出，经放大器等 中间环节输送到记录显示装置进行显示或打印，测取pφ示功图。
（2）转筒的运动规律与 活塞的运动规律同步。
传动机构类型：
（1）曲柄式 （2）凸轮式 （3）杠杆式
1）曲柄式传动机构
小曲柄连杆机构的运 动规律与柴油机活 塞运动规律同步条 件：
小曲柄半径r与连杆3 长度l之比：
r/l=R/L
（R－柴油机曲柄半径， L－柴油机连杆长 度）。
2）凸轮式传动机构：

11第八章 示功图测录与分析

11第八章 示功图测录与分析

第八章示功图测录与分析示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。

它通过专门的测量仪器——示功器进行测量。

它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据，也是用来计算柴油机指示功率的依据，同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。

通过示功图可研究气缸内的燃烧过程、燃烧放热规律，计算缸内温度，评估扫气过程，计算柴油机指示功率，确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。

由于它能以图形显示气缸内的工作过程，而且测试仪器简单实用，因此在柴油机测试中，示功图的测取占有非常重要的地位。

通常，在船舶轮机管理中应定期测录运转柴油机的示功图，且对测取的示功图进行计算和分析。

根据其计算和分析结果，结合其它运转参数来判断柴油机的工作性能，并可对其进行适当的调整，保证柴油机在最佳状态下运转，提高其经济性、动力性和可靠性。

第一节示功图的测录测取气缸示功图的仪器统称为示功器。

根据其工作原理的不同，示功器可分为机械式示功器、气电式示功器和电子式示功器。

船上常用的是机械示功器。

随着电子技术的应用，在现代船舶上，电子式示功器的使用也不断增多。

一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早的示功器，目前在船用低速和部分中速柴油机上仍在使用，它是利用机械位移方法测量气缸内压力和活塞位移。

机械示功器按使用的示功弹簧形式不同，可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。

两者在结构原理上相同，所不同的是前者使用螺旋形弹簧，刚度小，适合于转速为400r/min以下的柴油机使用；后者使用等强度柱形弹簧，刚度大，适合于转速在700～1000r/min的柴油机使用。

以下主要介绍螺旋弹簧式示功器。

1．结构和工作原理机械示功器的结构原理如图8-1-1所示，它由压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成。

压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧1等，用来感受气缸内压力变化并以示功器小活塞位移输出；转筒机构包括绳索9和转筒8，用来反映柴油机活塞位移；记录机构包括杠杆3和画笔机构2，具有平行放大作用，画笔的自由端装有铜笔尖10。

柴油机台架测试实验指导

柴油机台架测试实验指导

值。它等于 1．0336 公斤力/厘米²。物理大气压常用 atm 表示。 工程上为了方便，把 1 公斤力的力垂直作用在 1 平方厘米面积上所产生的压 强，称为 1 个工程大气压。它的单位是公斤力/厘米，常用 at 表示。 1969 年第十四届国际权度大会通过以 “帕斯卡” (Pascal 简写为 Pa)简称 “帕” 作为 M•K•S 制的国际压力单位。 Pa 这个单位是指在每平方米的面积上均匀分布 1 牛顿的力，即 1 帕＝1 牛顿/米²。实践中常以千帕(帕斯卡的一千倍)为单位。因 为 1 公斤力＝9．80665 牛顿，所以 l 公斤力/厘米²＝98．0685 千帕，1 大气压 力＝101 千帕。 另外 1948 年第九届国际权度大会通过以“巴”(bar)作为 C·G·S 制的国 际压力单位。每平方厘米的面积上均匀分布 1 达因的力，称为微巴。千倍的微巴 称为毫巴，气象中常以毫巴为计量单位。1 巴＝10 毫巴＝10 微巴。1 标准大气压 力＝33．9 毫巴。 2． 液体和气体介质中的压力测量 液柱式压力计是利用工作液的液柱高度所产生的压力与被测介质的压力相 平衡的原理而制造的测压仪表。这种压力计结构简单，使用方便，可测微小的压 力，且测量精度亦较高，所以目前应用得比较广 泛。 （1） ．U 形管压力计 如右图所示，在 U 形
(一)热电偶温度计 热电偶温度计常用于较高温度的测量，而且能够实现连续测量，所以它常用 于发动机的温度测量中。 热电偶温度计的测温原理：将 A、B 两种不同的导体组成闭合回路，若二连 接点温度(T，To)不同，则在回路中就产生热电势形成热电流，这种现象叫做热
电效应。把 A、B 二导体的组合称为热电偶，A、B 称为热电极，接触热场的 T 端称为工作端或热端，另一端 To 称为自由端或冷端。T 与 To 的温差愈大，热电 偶的输出电势愈大。因此，可用热电势的大小衡量温度的大小。热电偶温度计就 是根据热电效应原理来测量温度的。 表：热电偶技术数据

潍柴ECU针角图及常规测量

潍柴ECU针角图及常规测量

潍柴发动机ECU针角图及常规测量引脚号缩写引脚说明参考引脚电压（ECU开路电压）信号输入有效电压电流电阻101 dnc 未用（下同）102 V_V_BAT+3 ECU电源+_3 1.05 电瓶电压103 V_V_BAT+4 ECU电源+_4 1.05 电瓶电压104 O_V_RH01 电源正极输出1（高端驱动）V2 1.05 电瓶电压105 G_G_BAT-3 ECU电源-_3 车身0V106 G_G_BAT-4 ECU电源-_4 车身0V107 dnc108 V_V_BAT+1 ECU电源+_1 1.05 电瓶电压109 V_V_BAT+2 ECU电源+_2 1.05 电瓶电压110 G_G_BAT-1 ECU电源-_1 车身0V111 G_G_BAT-2 ECU电源-_2 车身0V112 dnc113 O_S_FAN2 风扇继电器2 1.05 电瓶电压-0.26V114 dnc115 dnc116 dnc117 dnc118 dnc119 dnc120 dnc121 dnc122 O_S_DIA 诊断灯1.05 <125mA <380mOhm123 dnc124 G_R_IIBTN1 怠速提升开关1，内部地1.05 0V125 I_S_IIBTN1 怠速提升开关1，信号1.24 4.9~5.1V126 I_S_IIBTN2 怠速提升开关2，信号1.05 4.9~5.1V127 dnc128 G_R_IIBTN2 怠速提升开关2，地1.05 0V129 G_R_DIG 数字地1.05 0V130 G_G_DIA 内部地1.05 0V131 I_S_CRCPOS 巡航控制按钮“设置/加速” 1.05 0~0.0102V 高电平：>3.98V低电平：<1.97V 4.06~4.19kOhm132 I_S_ENGSA 发动机启动开关信号高电平：>3.75V低电平：<2.18V 4.06~4.19kOhm133 O_F_ENGN 发动机转速输出信号1.05 <50mA134 B_D_CANL CAN_L 105/135 2~3V 高电平：>900mV低电平：<500mV 117~121Ohm135 B_D_CANH CAN_H 1.05/1.34 2~3V 高电平：>900mV低电平：<500mV 117~121Ohm136 dnc137 O_S_STRTH 起动继电器高端1.05 接继电器：不启动为3.5V启动为24V138 O_S_CSLP 冷起动灯1.05 2.91~3.91V139 O_S_WLP 报警灯1.05 2.91~3.91V140 I_S_T15 T15 ECU激活电压：3.35～24V; o4 X+ n7 f" T& O0 ?) I ECU由开到关电压：0～2.81V ! e9 ]8 _/ u! f9 J141 I_S_BRKMN 主制动开关1.05 0V 高电平：>3.75V低电平：<2.18V142 I_S_ACSW 空调请求开关1.29 0V 高电平：>3.75V低电平：<2.18V143 I_S_WFLS 油水分离水位传感器1.05 4.9~5.1V144 I_S_BRKPS 驻车制动1.05 4.755～5.25V145 dnc146 I_S_CRCRES 巡航控制按钮“恢复” 1.05 0～0.0102V 高电平：>3.98V 低电平：<1.97V147 I_S_STP 发动机停止开关1.05148 I_S_LIS 低怠速开关1.05/1.29 5.53～5.9V 高电平：>3.75V-低电平：<2.18V149 I_S_BRKRED 冗余制动开关1.05 0V 高电平：>3.75V低电平：<2.18V150 dnc151 O_S_STRTL 起动继电器低端1.05 接继电器：不启动为3.5V启动为0V .152 dnc153 dnc154 dnc155 O_S_IMPH 进气预热继电器1.05 Vbat－0.45V156 O_S_WFLP 油中有水报警灯1.05 2.91～3.91V157 dnc158 G_G_FAN2 风扇继电器2 地159 G_G_IMPH 进气预热继电器地车身0V160 dnc161 I_S_T50 T50 启动开关1.05/1.59 0V 输入高电平：>3.61V输入低电平：<2.33V162 I_A_TL 扭矩限制信号（多态开关）1.65 4.9~5.1V163 dnc164 I_S_CRCNEG 巡航控制按钮“设置/减速” 1.05 0～0.0102V165 G_R_TL 扭矩限制内部地车身0V166 I_S_CONV 离合器开关信号1.05 0V 高电平：>3.75V低电平：<2.18V167 G_R_FSS 风扇转速传感器地车身0V168 V_V_5VFSS 风扇转速传感器电源1.67 4.9~5.1V169 I_F_FSS 风扇转速传感器信号1.67 4.84～5.16V 高电平：>3.69V低电平：<2.25V170 G_R_VSS 车速传感器地车身0V171 I_F_VSS 车速传感器信号1.70 4.05～4.34V172 I_S_DIAREQ 诊断请求开关1.05 0～0.0102V 高电平：>3.69V低电平：<2.25V173 dnc174 I_S_CRCOFF 巡航控制按钮“关闭” 1.05 0～0.0102V 高电平：>3.98V 低电平：<1.97V175 dnc176 G_R_APP2 加速踏板位置传感器2 地车身0V177 V_V_5V APP1 加速踏板位置传感器1 电源1.78 4.9~5.1V178 G_R_APP1 加速踏板位置传感器1 地车身0V179 I_A_APP1 加速踏板位置传感器1 信号1.78 0V 不踩时为0.75V.踩到底时3.84V180 I_A_APP2 加速踏板位置传感器2 信号1.76 0V 不踩时为0.375V踩到底时1.92V181 I_A_FFDPS 燃油滤清压差传感器1.83 5.75~5.85V182 dnc183 G_R_FFDPS 燃油滤清压差传感器地车身0V184 V_V_5V APP2 加速踏板位置传感器2 电源1.83 4.9~5.1V185 I_S_GNSW 空档开关1.05/1.29 0~0.0105V186 dnc187 dnc188 dnc189 B_D_ISOK K线1.05 电瓶电压201 O_T_VTG 风扇电磁阀1.05 2.91~3.91V202 dnc203 O_V_RH02 电源正极输出2（高端驱动）1.05 电瓶电压204 O_S_FLHT 燃油加热电磁阀1.05 Vbat－0.45V205 G_G_FLHT 燃油加热电磁阀内部地车身0V206 O_T_EBRFL 排气制动电磁阀1.05 2.91~3.91V207 dnc208 dnc209 I_F_CAS 凸轮轴转速传感器信号2.10 231~260mV210 G_R_CAS 凸轮轴转速传感器地1.05 0V211 O_S_ACRL Y 空调压缩机继电器1.05 2.91~3.91V212 G_R_RAILPS 轨压传感器地1.05 0V213 V_V_5VRAILPS 轨压传感器电源2.12 4.9~5.1V214 I_A_RAILPS 轨压传感器信号2.12 4.9~5.1V215 I_A_CTS 冷却水温度传感器2.26 4.9~5.1V216 V_V_5VRMTAPP1 远程油门传感器1 电源1.05 4.9~5.1V217 G_R_5VRMTAPP1 远程油门传感器1 地车身0V218 G_R_5VRMTAPP2 远程油门传感器2 地车身0V219 G_R_CRS 曲轴转速传感器地1.05 0V220 dnc221 I_A_RMTAPP1 远程油门传感器1 信号2.17 0V 不踩时为0.75V 踩到底时3.84V222 I_A_RMTAPP2 远程油门传感器2 信号2.18 0V 不踩时为0.375V 踩到底时1.92V223 I_F_CRS 曲轴转速传感器信号2.19 231~260mV224 G_R_OPS 机油压力传感器地车身0V225 G_R_BPS 进气压力、温度传感器地车身0V226 G_R_CTS 冷却水温度传感器地车身0V227 I_A_OPS 机油压力传感器信号2.24 5.243~5.406228 I_A_OTS 机油压力传感器信号2.24 4.9~5.1V229 I_S_EBR 排气制动开关2.17 0V 高电平：>3.57V低电平：<2.35V230 dnc231 V_V_5VRMTAPP2 远程油门传感器2 电源217 4.9~5.1V232 V_V_5VOPS 机油压力传感器电源217 4.9~5.1V233 V_V_5VBPS 进气增压压力传感器电源217 4.9~5.1V234 I_A_BPS 进气增压压力传感器信号2.25 5.243~5.406235 I_A_FTS 燃油温度信号2.26 4.9~5.1V236 I_A_BTS 进气温度传感器信号2.25 4.9~5.1V301 O_P_SVH21 喷油器1 电容高端2 1.02302 O_P_SVH22 喷油器2 电容高端2303 O_P_SVH23 喷油器3 电容高端2304 O_P_SVH11 喷油器1 电容高端1305 O_P_SVH12 喷油器1 电容高端1306 O_P_SV13 喷油器3 电容低端1 1.05307 dnc308 dnc309 O_V_MEU 流量计量单元电源（BAT+）1.05 Vbat－0.26V310 O_T_MEU 流量计量单元电源PWM 1.05 2.91~3.91V311 O_P_SVH13 喷油器3 电容高端1312 O_P_SV12 喷油器2 电容低端1313 O_P_SV11 喷油器1 电容低端1314 O_P_SV23 喷油器3 电容低端2315 O_P_SV22 喷油器2 电容低端2316 O_P_SV21 喷油器1 电容低端2。

柴油发动机结构及示功图(最新研发版)

柴油发动机结构及示功图(最新研发版)
柴油柴发油发动动机机结结构构及及示示功功图图
（最新研发版）
弘深土建：王文彬
内容
柴油发动机是燃烧柴油来获取能量 释放一的、发系动统机构。造它是由德国发明家鲁道 夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)于1892年发明 的，二为、了工纪作念原理这及位其发示明功家图，柴油就是用 他的姓Diesel来表示，而柴油发动机也 称为三狄、塞柴尔油发机与动汽机油(D机ie的se简l 单en比gi较ne)。
输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要 求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
二、燃油系统
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
二、示功图的计算
1、面积仪法
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早开 和排气门晚关， 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象，称为气 门叠开。同时开 启的角度，即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ)，称为气 门叠开角。
三、示功图的种类和用途

示功图

示功图

基本分析方法
所谓理论示功图是比较规则的平行四边形，而实测示功图，由于多种因素的影响（如：砂、蜡、气、粘度）， 图形变化很复杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就必须全面地掌握油井的动态、静态 资料以及设备的状况，结合示功图的变化找出油井的主要的问题，采取适当的措施，提高油井产量和泵效。
由于实测示功图受各种因素的影响图形变化千奇百怪，各不相同，为了便于分析实测示功图，将图形分割成 四块，进行分析对比，找出问题。正常示功图这四块图形是完整无缺的，而且上下负荷线与基线基本平行，增载 线与卸载线平行，斜率一致。有惯性影响的正常图形与上图基本一致，所不同的上、下负荷线与基线基本不平行， 有一夹角，图形按顺时针偏转一个角度，冲次越大夹角越大。
理论
假设条件
理论分析
图1-1理论示功图:就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静载荷时，理论上所得到的示功图， 叫做理论示功图。它是在下述五种假设条件下绘制出来的，即：
1、深井泵质量合格，工作正常； 2、不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、振动载荷与冲击载荷等的影响，假设力 在抽油杆柱中传递是瞬时的，凡尔的起落也是瞬时的； 3、抽油设备在工作过程中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进入泵内的液体不可压缩； 4、油井没有连抽带喷现象； 5、油层供油能力充足，泵能够完全充满。 理想条件下泵的工作过程和负荷的转移情况绘制理论示功图的假设条件又称为理想条件，在理想条件下，泵 的工作过程和相应的示功图曲线见图1。
从图上CD1线的变化情况来看，由于活塞压缩气体的作用，光杆载荷较正常卸载缓慢，到了D1点时，游动凡 尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此，减载线CD1较增载线AB1平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。弧 线曲率的大小，随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小。反之，则曲率大。

示功图分析

示功图分析

3、传动机构 作用：把活塞的运动规 律按比例传给示功器 转筒机构。 两个基本要求： （1）使活塞行程的缩小 比例要与转筒的周长 相适应； （2）转筒的运动规律与 活塞的运动规律同步。 传动机构类型： （1）曲柄式 （2）凸轮式 （3）杠杆式
1）曲柄式传动机构 小曲柄连杆机构的运 动规律与柴油机活 塞运动规律同步条 件： 小曲柄半径r与连杆3 长度l之比： r/l=R/L （R－柴油机曲柄半径， L－柴油机连杆长 度）。
二、电子式示功器 组成：传感器、测量电路、记录显示装置。 工作原理：通过传感器把气缸内的气体压力、曲轴转角等 非电量按一定比例转换成相应的电量输出，经放大器等 中间环节输送到记录显示装置进行显示或打印，测取pφ示功图。 分类（按压力传感器形式） 电阻应变式、压电石英式、电容式、电感式。 曲轴转角传感器：磁电式、光电式。 1、电阻应变式示功装置 1）工作原理：利用电阻应变式压力传感器把被测压力转 换成应变片的电阻值，通过应变仪把电阻值的变化转换 并放大成所需的电压或电流信号送往显示记录装置。 电阻应变式压力传感器 应变仪 显示记录装置。
4、机械示功器的主要优缺点及 适用范围 主要优点： 结构简单，使用方便而广泛地 作为低速柴油机的随机供应 仪表，供监控柴油机使用。 主要缺点： 各感应元件均由弹簧系统组成， 必须具有一定质量（因强度 要求），而其弹簧刚度不能 大大（灵敏度要求），致使 它的自振频率较低，不适用 于高、中速机使用。 使用范围：400rpm以下低速机 （螺旋弹簧）和部分中速机 （柱形弹簧）。
弹簧比例与最高爆发压力关系（5活塞）：
M（mm/Mpa） 12 10 8 7 6 5 4 3 Pz（Mpa） 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 10 12.5 15.0 （1）弹簧比例越小，标准小活塞直径越小，最高爆发压 力越高，所用弹簧越硬； （2）测P-V示功图和爆发压力时，用1/5小活塞、硬弹簧 及低弹簧比例； （3）测弱弹簧示功图和换气压力时，用1/1小活塞、软弹 簧及高弹簧比例； （4）当弹簧不变时，将1/1标准小活塞换为1/5标准小活塞 时，意味着由测低换气压力改为测高爆发压力，弹簧比 例应小、减小为原来的1/5。

示功图分析

示功图分析

杆断脱
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
现象：抽油杆断脱后 ，产量突然大幅下降，甚至不出油。 电流发生明显变化，电流上冲程小，下冲程大，越是上部断 脱，上电流越小，下电流越大。蹩压不升，如果是底部断脱 蹩压可能出现上冲程压力下降，下冲程压力上升的现象，变 化值不变。热洗后抽蹩测功图，压力不升图形不变。洗井正 洗不通。 处理：上部杆断脱可以利用吊车打捞；带有对接器的井热洗 后对接数次无效报作业；不带有对接器的井，确定断脱无误 后申请作业。
注意：如果是油管上部断脱，功图可能类似于油管漏失功图，但断脱井产量变化大 （突然性的）正反洗井，立即有反应，下放光杆碰不着泵的固定凡尔罩。
措施制定：作业检泵处理
油套串
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ： 油套窜与油管上部漏失现象基本一致。
现象：热洗时在井口能听到刺水声音，洗井液返上时间短。蹩压时用2块压 力表，一块装在油压表接头上，另一块装在套压表接头上，蹩压过程中油套 压表同时波动并且油套压相等。
措施制定： 油井：制定合理的工作制度，调小参数，加深泵挂，换小泵径、压裂酸化 连通水井：加强注水
供液不足
液击问题 液击是在泵充不满时，柱塞下行以很高的速度撞击液面，使流体载荷突然由 杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击波，破坏整个抽油系统。液击能够造成 杆柱过早疲劳失效，同时冲击力会使抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏。还会使 柱塞与泵筒得不到润滑，加速其磨损.另外油管液击的冲击下会突然拉伸，使其 连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
p光杆负荷kn抽油杆在液体中质量kn柱塞以上液柱质量kn光杆承受最大静负荷kn冲程损失m油管伸缩长度ma驴头下死点位置b固定阀打开游动阀关闭活塞开始上行程c驴头上死点活塞运行到最高点d固定阀关闭游动阀打开活塞开始下行程ab增载线游动凡尔关闭仅光杆上行抽油杆伸长油管收缩bc活塞上行程线也是最大载荷线吸入线固定凡尔打开cd卸载线固定凡尔关闭仅光杆下行抽油杆收缩油管伸长da活塞下行程线也是最小载荷线排出线游动凡尔打开abc驴头上行程线cda驴头下行程线0a下冲程时光杆承受的最小静载荷0b上冲程时光杆承受的最大静载荷理论示功图典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工正常示功图特征描述

采油工程-典型示功图分析详解

采油工程-典型示功图分析详解

件 入泵内的液体不可压缩。
油井没有连抽带喷现象。
油井供液能力充足，泵能够完全充满 。
P 理论示功图
S活 S光
S λ
在下死点前后，抽油杆柱上多了一个活塞截面以上液柱 的重量， 油管上少了一个活塞截面以上液柱的重量。这时， 就要发生弹性变形，油管缩短，抽油杆伸长。此时光杆虽然 在上移，但活塞相对于泵筒来说，实际未动，这样就画出示 功图中的AB斜直线，它表示光杆负载增加的过程，称为增载 线。
2、充不满影响的示功图
泵充不满的危害
液击是在泵充不满时，柱塞下行以很高的速度撞击液面， 使流体载荷突然由杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击 波，破坏整个抽油系统。液击能够造成杆柱过早疲劳失效， 同时冲击力会使抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏。还会使 柱塞与泵筒得不到润滑，加速其磨损。另外油管在液击的冲 击下会突然拉伸，使其连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
段柱塞冲程；而在接近
上死点时又在C′点提前
关闭。这样柱塞的有效
吸入行程为B′C′。漏
失量越大， B′C′线越
短。
A
B’
C’
C
C″
D D’ S
3、漏失影响的示功图
1、游动阀漏失 P
当漏失量很大时，由
B
于漏失液对柱塞的“顶托”
作用很大，上冲程载荷远
低于最大载荷，如图中
AC'"所示，吸入阀始终是
关闭的，泵的排量等于零。
A—驴头下死点位置
B—固定阀打开，游动阀关闭，活塞开始上行程
C—驴头上死点，活塞运行到最高点
D—固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行程
S—光杆冲程 ， m S活—活塞冲程， m P—光杆负荷， KN P’杆—抽油杆在液体中质量， KN P’液—柱塞以上液柱质量， KN P静—光杆承受最大静负荷， KN λ—冲程损失，m λ= λ1+ λ2 λ1—抽油杆伸缩长度，m λ2—油管伸缩长度，m

示功图

示功图

(
0
S
(冲程)
示功图测试及分析
2、理论示功图的绘制
（2）根据油井的抽汲参数，利用下式求出W'r 、 W'l 。 W'r ＝ q'rL W'l ＝ q'l L W'r—抽油杆柱在井内液体中的重量，牛顿； q'r—每米抽油杆在液体中的重量，牛顿/米； W'l—活塞以上液柱重量，牛顿； q'l —活塞以上每米液柱重量，牛顿/米； L—抽油杆长度，米。
示功图测试及分析
第一步：建立直角坐标系，横坐标表示冲程，纵 坐标表示光杆负荷。
( ) 负P 荷
0
S
(冲程)
示功图测试及分析
第二步：计算抽油杆柱在该井液体中的重 量与活塞以上液柱重量。
解：查表知：q'r=2.05kg/m=20.09（N/m） q'l =0.97kg/m=9.506（N/m） 则： W'r ＝ q'rL＝20.09×800＝16072（N) W'l＝ q'l L＝9.506×800＝7604.8(N)
气体使泵效降低的数值可使 用下式近似计算:
P B B' C

' g
充满系数:
DD S
'
式中：S—光杆冲程
AD ' AD
A o
D'
D S
供液不足
示功图测试及分析
3、充不满影响的示功图
当沉没度过小或供液不足使 液体不能充满工作筒时，均会 影响示功图的形状。
P B C
特点：卸载线平行左移，液
示功图测试及分析
1、泵工作正常的示功图
P 特点：近似平行四边形 B 有振动载荷影响时：近似

知识点5p-V示功图的计算及多缸柴油机功率的计算.

知识点5p-V示功图的计算及多缸柴油机功率的计算.
任务五
示功图的测量分析
五、p-V示功图的计算及多缸柴油机功率的计算 1、平均指示压力pi的计算方法——有面积法和十等分法两种。 面积法——面积仪测出示功图的面积f（mm2）表示，再除以L（mm）， 即可得到示功图的平均高度，用平均高度hi再除以示功器的i值
f hi ( mm ) L
hi pi M
任务五
示功图的测量分析
2、功率的计算方法
单缸指示功率
Pi=c· p i· n
c V hm 60000
气缸常数
整机指示功率
Pi=c· p i· n· i
pi
hi ( Pa ) M
任务五
示功图的测量分析
十等分法（无面积仪时用）——将示功图长L分为十等分，量出各等分点 上的示功图高度y1，y2，y3......y9，（mm）。在上、下点附近，距上、下 止点L/40再附加两个示功图高度y0和y10。示功图的平均高度可用公式求得
1 y0 y10 hi ( y1 y2 y3 ..... y9 )( mm ) 10 2

工技大 汽车发动机原理试卷11-12 参考答案 (1)

工技大 汽车发动机原理试卷11-12 参考答案 (1)

《汽车发动机原理（一）》课程试卷参考答案试卷A一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。

）1、A2、C3、D4、A5、B6、C7、A8、D9、B 10、C11、D 12、B 13、C 14、B 15、D 16、A17、A18、C 19、D 20、B二、判断辨析题（本题共5小题，每小题2分，共10分。

）1、[ √] 理由：这是理论分析结果。

2、[ ×] 改正：表面点火现象与电火花点火无关。

3、[ ×] 改正：压缩比高是柴油机热效率高的原因之一。

4、[ ×] 改正：发动机的摩擦功率与进气系统的流动阻力无关。

5、[ √] 理由：负荷是笼统概念，可以用多个参数表示，如功率、转矩和油门位臵等。

三、填空题（本题共11小题，共20个空，每空1分，共20分。

）1、自由；强制。

2、动力性；经济性。

3、辛烷值；馏程（或饱和蒸汽压等）。

4、挤流（逆挤流）；紊流。

5、油束射程（贯穿度）；喷雾锥角（或油束锥角、喷射锥角）。

6、水力测功器；电涡流测功器。

（回答其他类型测功器，如摩擦式测功器和电力测功器也可）7、循环间燃烧变动；气缸间燃烧差异。

8、直接喷射式燃烧室（统一室燃烧室）；间接喷射式燃烧室（分隔室燃烧室或非直喷式燃烧室）。

（回答分隔室燃烧室具体类型也可）9、指示功。

10、空间雾化；油膜蒸发。

11、量调节。

四、名词解释（本题共5小题，每小题2分，共10分。

）1、火焰速度——火焰锋面相对于未燃烧的混合气移动的速度。

2、有效燃油消耗率 —— 单位时间内消耗的燃油量与所发出有效功率的比值。

3、充量系数 —— 实际充入气缸的空气质量与进气状态下充满气缸工作容积的空气质量的比值。

4、负荷特性 —— 发动机转速不变时，性能指标随负荷（或有效功率、扭矩等）变化的关系。

5、柴油凝点 —— 在低温情况下，柴油开始失去流动性的温度称为柴油凝点。

五、简答题（本题共4小题，每小题5分，共20分。

）1、本题附图所示是汽油机示功图。

柴油机示功图的测试讲解

柴油机示功图的测试讲解

三、示功图的分析及处理技术
在实际示功图的测录过程中，常有一系 列因素影响着示功图本身的准确性，例 如上止点的偏差、测压通道的腔振等。
External Influences on Pressure Sensors
Sensor temperature cooled / uncooled Connector 20 / 200°C
〔10〕董 刚,陈义良,李德桃.利用实测放热规律研究十六烷值改进剂对柴油 机着火特性和燃烧过程的影响〔J〕. 内燃机工程,2000,(2):60-64.
恳请老师和同学批评指正
3、上位机数据处理软件:接收、存储 单片机模块发送的气缸压力数据， 并对数据进行处理，完成示功图的 绘制和计算相关参数，进行结果显 示等。
系统测量原理
如图2-2所示，将上止点和曲柄转角 信号接入单片机的中断0和中断1引 脚，气缸压力信号接入A/D转换器芯 片。为了使每次采集的压力信号同 步且与曲柄转角信号成一一对应关 系，将上止点信号作为信号采集的 同步触发信号。
从示功图中可获得40多种信息量。准确提 取示功图，有效除去示功图中的各种误 差，是获得准确信息的根本保证。
内燃机示功图的测量包括信号采集
和预处理两个环节，预处理的作用 是去除采集过程外的内燃机工作者在 内燃机示功图的采集、处理方面作 了大量的研究工作，取得了一系列 的成果。特别是国内高等院校和科 研院所对于缸内燃烧现象的测试技 术的研究发展很快，测试仪器方面 也日趋成熟。
如大连海事大学研制的柴油机示功 图自动测取装置，西安交通大学开 发的内燃机燃烧分析仪、上海交通 大学研制的基于实时同步数据采集 的内燃机燃烧分析系统、海军工程 大学运用虚拟技术开发的柴油机燃 烧分析仪、浙江大学研制的高速汽 油机示功图计算机测量系统、天津 大学开发的电控缸内直喷发动机燃 烧分析系统等

柴油机示功图介绍与分析

柴油机示功图介绍与分析

（5）扫气过程不正常 与燃烧太晚畸形图相似， 与燃烧太晚畸形图相似，欲正确分析需 用弱弹簧示功图
二、示功图的计算及多缸柴油机的 计算 1平均指示压力的计算 f/（ 1）面积法 pi＝f/（L*M) 2）十等分法 hi=[(y0+y10)/2+y1+y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+y9] /10 Pi=hi /M(Mpa)
第二节Biblioteka 示功图的分析和计算1正常示功图的特征 工作过程曲线比较圆滑， 1）工作过程曲线比较圆滑，过渡处无锐角或突变 2）工作过程各主要特性点的数值应符合说明书或试 航报告的规定（ 航报告的规定（标准示功图用于判断柴油机工作过 实测示功图与标准示功图长度相同， 程，实测示功图与标准示功图长度相同，尾部形状 相同） 相同） 3）工作过程曲线无异常波动现象 4）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹 热力参数不均匀度我国规定：压缩压力Pc 注：热力参数不均匀度我国规定：压缩压力Pc ≤土3 最高爆发压力Pz Pz≤ ％；平均指示压力Pi≤ 平均指示压力Pi ％； 最高爆发压力Pz≤土5％；平均指示压力Pi≤土 ％；排气温度 排气温度T 5％；排气温度T ≤土5％
3）气缸内工作过程不正常引起 （1）燃烧太早 特征：ａ示功图头部尖瘦， 增大；ｂ ：ａ示功图头部尖瘦 ；ｂ发火 1特征：ａ示功图头部尖瘦，pz增大；ｂ发火 点提前；ｃ ；ｃ膨胀线降低 点提前；ｃ膨胀线降低 原因：ａ喷油定时提前；ｂ ：ａ喷油定时提前；ｂ喷油器启阀压力 2原因：ａ喷油定时提前；ｂ喷油器启阀压力 降低；ｃ ；ｃ改用优质燃油未减小喷油定时 降低；ｃ改用优质燃油未减小喷油定时
2）示功器故障引起 （1）示功器转筒绳索太长或太短 太长，示功图头部切去一部分， 1太长，示功图头部切去一部分，示功图变短 太短，示功图尾部切去一部分， 2太短，示功图尾部切去一部分，示功图变短
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气缸压力示功图的面积代表柴油
机气缸内一个工作循环所作的指 示功，利用气缸压力示功图可研 究柴油机缸内的燃烧过程、燃烧 放热率、气体与缸壁传热过程、 进排气过程以及提取故障信息用 于诊断。
示功图也是计算柴油机指示功率、 负荷调整和分析、确定最高爆发 压力和压缩压力和计算缸内温度 等的重要依据，示功图既是柴油 机性能参数计算和放热规律分析 的依据，又是柴油机燃烧过程数 学模拟精确程度的评价标准。
〔7〕王艳武,安士杰,张波,等.消除柴油机示功图通道效应的方法研究〔J〕. 车用发动机,2003,143(1):30-32.
〔8〕周林森,韩林山,师素娟,等.柴油机燃烧放热规律数值计算方法研究〔J〕. 小型内燃机,1998,27(5):8-11.
〔9〕吴 波,刘建伟.内燃机示功图测量与分析技术的发展〔J〕.山东内燃 机,2000,63(1):8-13.
〔10〕董 刚,陈义良,李德桃.利用实测放热规律研究十六烷值改进剂对柴油 机着火特性和燃烧过程的影响〔J〕. 内燃机工程,2000,(2):60-64.
恳请老师和同学批评指正
Measuring element 40 / 400°C Diaphragm
100 / 500°C
Chemical erosion Soot
Heat flux permanent
& cyclic
Vibrations / Shock 200g (2000g)
Deformationstress +200 N/mm2 -200 N/mm2
3-2 测压通道效应的消除
测压通道的通道效应也是影响示功图测 量精度的重要因素之一。 为了避免通道效应，理论上建议将传感 器与燃烧室平齐安装，但是由于气缸盖 结构上的原因，给传感器的布置带来了 困难，热冲击对传感器的影响也相当严 重。直接暴露在高温燃气中的传感器在 内燃机每一个工作循环中，交替接触热 火焰和冷气体，引起传感器膜片产生周 期性热感应应变，同时影响传感器的使 用寿命，因此，往往通过测压通道测取 缸内压力。
四、参考文献
〔1〕何学良,李疏松.内燃机燃烧学〔M〕.北京:机械工业出版社,1990:372396.
〔2〕魏海军,王德春.示功图自动测取与功率计算软件的研制〔J〕.世界海 运,2000,(5):48-49.
〔3〕胡军军,阎小俊,周龙保,等.内燃机燃烧分析仪的开发与应用〔J〕.西安 交通大学学报,2000,35(3):261-264.
这些系统都是集数据采集与燃烧特
性分析为一体的测量系统，但在应 用软件开发上各有特点，功能比较 全面，能满足一般放热规律研究。
二、示功图测试系统
测试系统
示功图测量系统由硬件和软件构成。 系统整体结构示意图如2-1图所示。 测量系统主要由传感器、信号调理 电路、单片机系统和上位机数据处 理模块组成。
柴油机示功图的 测试
一、示功图测试的背景及意义
提高发动机燃烧效率和降低排放需要对其 性能进行深入研究。内燃机的动力性、经济 性及排放特性与其燃烧过程有着密切的关系。 柴油机的结构复杂、零部件多且相互关联、 气缸内的工作环境十分复杂。
气缸压力示功图是描述柴油机动力
性能的基本手段，它综合反映了柴 油机输出机械功的热力转换过程。 测量气缸压力示功图的实质是测量 气缸中气体压力随时间(或曲轴转角、 气缸容积)变化的信号。
3、上位机数据处理软件:接收、存储 单片机模块发送的气缸压力数据， 并对数据进行处理，完成示功图的 绘制和计算相关参数，进行结果显 示等。
系统测量原理
如图2-2所示，将上止点和曲柄转角 信号接入单片机的中断0和中断1引 脚，气缸压力信号接入A/D转换器芯 片。为了使每次采集的压力信号同 步且与曲柄转角信号成一一对应关 系，将上止点信号作为信号采集的 同步触发信号。
如大连海事大学研制的柴油机示功 图自动测取装置，西安交通大学开 发的内燃机燃烧分析仪、上海交通 大学研制的基于实时同步数据采集 的内燃机燃烧分析系统、海军工程 大学运用虚拟技术开发的柴油机燃 烧分析仪、浙江大学研制的高速汽 油机示功图计算机测量系统、天津 大学开发的电控缸内直喷发动机燃 烧分析系统等
三、示功图的分析及处理技术
在实际示功图的测录过程中，常有一系 列因素影响着示功图本身的准确性，例 如上止点的偏差、测压通道的腔振等。
External Influences on Pressure Sensors
Sensor temperature cooled / uncooled Connector 20 / 200°C
250 bar 2400°C
3-1 上止点的修正
上止点的精确测定是极为重要的。上止 点定位误差是影响放热率计算精度的重 要因素，它使气缸瞬时容积及容积变化 量计算产生误差，从而对放热率曲线， 特别是上止点附近的放热率曲线有明显 的影响。
如何准确地确定热力损失角是热力学方 法的关键。
式中， 为修正后上止点， 为实际上止 点， 为热力损失角。研究结果表明， 上止点精度约在士（0.1°~0.2°）之间。
当单片机检测到上止点脉冲信号时，开 始对气缸压力信号进行数据采集，当单 片机检测到一个曲柄转角脉冲信号，就 启动一次数据转换并读取、存储数据。 然后等待下一个曲柄转角信号，如此周 而复始。
直至一个或多个柴油机工作循环。数据 首先暂时储存在单片机系统的外部数据 存储器中。采集数据结束后发送到上位 机或优盘进行数据存储或处理。
从示功图中可获得40多种信息量。准确提 取示功图，有效除去示功图中的各种误 差，是获得准确信息的根本保证。
内燃机示功图的测量包括信号采集
和预处理两个环节，预处理的作用 是去除采集过程中混入的各种干扰 信号。
近些年，国内外的内燃机工作者在 内燃机示功图的采集、处理方面作 了大量的研究工作，取得了一系列 的成果。特别是国内高等院校和科 研院所对于缸内燃烧现象的测试技 术的研究发展很快，测试仪器方面 也日趋成熟。
由图可以看出，转速条件一定时，在压
缩冲程前期、膨胀做功冲程后期，不同 负荷条件下缸内压力大小差异不明显， 但在膨胀做功阶段，高负荷时的缸内压 力明显要高于低负荷时的缸内压力。
从图中可以看出，在同种大小负荷程 度下，随着转速的增加，缸内最大爆 发压力的变化不是很明显。
同一转速下，缸内最大爆发压力随着 发动机负荷的升高明显增加，最大增 值接近3 MPa.增幅达75%
系统的三个组成部分的功能如下:
1. 信号调理电路:主要对柴油机上止点、曲轴转 角信号进行相应处理，增强系统对不同类型 的上止点和曲柄转角传感器（磁电式或光电 式）的适用能力，提高系统的抗干扰能力和 稳定性，并与单片机系统进行可靠接口。
2. 单片机系统:是示功图测量系统的核心。与信 号调理电路的输出信号进行接口，并提供人 机交互界面，完成柴油机缸内压力模拟信号 的数据采集，并与上位机处理模块进行通信， 将采集到的数据传送到上位机。
〔4〕吴 锋,黄 琪,朱建新,等.高速汽油机示功图计算机测量系统的研制 〔J〕.浙江大学学报(工学版),2002,36 (6):690-693.
〔5〕刘昌文,路 绯,张 平,等.用于缸内直喷发动机的燃烧分析系பைடு நூலகம்研究 〔J〕.小型内燃机与摩托车,2002,31 (2):25-27.
〔6〕王艳武,安士杰,常汉宝.应用MATLAB工具箱对柴油机示功图测试中通道效 应的研究〔J〕.内燃机工程, 2002,23(6):51-54.