示功图分析计算
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典型示功图分析
式中
L －断脱点距井口距离,m
q－每' 米抽油杆在液体中重量,KN/m r
h
h －示功图中线到横坐标的距离,mm
C －力比,KN/mm
6、油层出砂影响的示功图
油层出砂主要是因为地层胶接疏 松或生产压差过大，在生产过程中 使砂粒移动而成的。细小砂粒随着 油流进入泵内，使柱塞在整个行程 中或在某个区域，增加一个附加阻 力。上冲程附加阻力使悬点载荷增 加，下冲程附加阻力使悬点载荷减 小。由于砂粒在各处分布的大小不 同，影响的大小也不同，致使悬点 载荷会在短时间内发生多次急剧变 化。
内压力不能迅速提高，卸载变
慢，使排出阀滞后打开（ 图中
B
D '点）。
泵的余隙越大，进入泵内 的气量越多，则DD '线越长。
D' A线为下冲程柱塞有 效冲程。
特点：增载、卸载缓慢
A
o
B’ D'
C
D S
2、气体影响示功图
而当进泵气量很大而沉没压
力很低时，泵内气体处于反复 P
压缩和膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现“气锁”
在此情况下的泵效:
B'C' S
A
漏失量越大， B′C D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当漏失量很大时，由于 P
漏失液对柱塞的“顶托”作
用很大，上冲程载荷远低于
B
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。
特点：卸载提前，增载缓慢。 左下角变尖，右上角变圆， A
5、抽油杆断脱影响的示功图
示功图的位置取决于断脱点的 位置：断脱点离井口越近，示功 图越接近横坐标(基线)，如右图 （1）所示；断脱点离井口越远， 示功图越接近最小理论载荷线， 如图（2）所示。
L －断脱点距井口距离,m
q－每' 米抽油杆在液体中重量,KN/m r
h
h －示功图中线到横坐标的距离,mm
C －力比,KN/mm
6、油层出砂影响的示功图
油层出砂主要是因为地层胶接疏 松或生产压差过大，在生产过程中 使砂粒移动而成的。细小砂粒随着 油流进入泵内，使柱塞在整个行程 中或在某个区域，增加一个附加阻 力。上冲程附加阻力使悬点载荷增 加，下冲程附加阻力使悬点载荷减 小。由于砂粒在各处分布的大小不 同，影响的大小也不同，致使悬点 载荷会在短时间内发生多次急剧变 化。
内压力不能迅速提高，卸载变
慢，使排出阀滞后打开（ 图中
B
D '点）。
泵的余隙越大，进入泵内 的气量越多，则DD '线越长。
D' A线为下冲程柱塞有 效冲程。
特点：增载、卸载缓慢
A
o
B’ D'
C
D S
2、气体影响示功图
而当进泵气量很大而沉没压
力很低时，泵内气体处于反复 P
压缩和膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现“气锁”
在此情况下的泵效:
B'C' S
A
漏失量越大， B′C D’ S
4、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当漏失量很大时，由于 P
漏失液对柱塞的“顶托”作
用很大，上冲程载荷远低于
B
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。
特点：卸载提前，增载缓慢。 左下角变尖，右上角变圆， A
5、抽油杆断脱影响的示功图
示功图的位置取决于断脱点的 位置：断脱点离井口越近，示功 图越接近横坐标(基线)，如右图 （1）所示；断脱点离井口越远， 示功图越接近最小理论载荷线， 如图（2）所示。
《示功图分析计算》课件
Use of Proper Calculations
Apply correct mathematical methods and formulas to generate accurate power calculations from the diagram.
总结和要点
In summary, dynamometer diagram analysis and calculations are crucial for evaluating engine performance, diagnosing issues, and optimizing efficiency. With accurate data acquisition and proper interpretation, engineers can unlock the true potential of their engines.
1 Calculation Method
2 Indicated Power
The indicated power is calculated by integrating the area enclosed by the diagram using mathematical techniques such as the Simpson's rule or numerical methods.
The indicated power represents the power developed inside the engine's cylinders during the combustion process.
示功图分析实例
Analysis of a Diesel Engine
示功图例分析和计算
(2)示功图头部圆 滑,发火点后移, 甚至发生在上止 点后,表示燃烧后 移。 (3)膨胀线较正常 示功图高(图中虚 线为正常示功图)
特点: -其示功图与燃烧太晚 畸形示功图相似 -膨胀曲线升高,示功图 头部的膨胀曲线出现波 动 -最高爆发压力pz降低 -但发火点基本未变
二、满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
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%
2. 示功器传动机构不正常引起的畸形示功图 示功器传动机构定时不正常
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
4. 梳形示功图 梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc 和最高爆发压力pz。
5. 弱弹簧示功图 用来研究和检查换气过程
6. p-φ展开示功图
计算柴油机的指示功率 评估燃烧与扫气过程 测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc 计算放热率,测定发火角
第二节、 示功图的分析和计算 一、示功图的分析 1. 正常示功图的特征
超前胖
滞后瘦
测纯压缩图判断定时
示功器转筒绳索太长或太短
绳长切头
绳短切尾
3.气缸内工作过程不正常引起的畸形示功图
特点: (1)最高爆发压力pz 增大,高于正常值, 压力上升曲线陡削,
(2)燃烧曲线过早地 脱离压缩曲线,发火
(3)膨胀曲线降低 (排气温度下降)
特点: (1)最高爆发压力 pz明显降低,即示 功图高度下降。
特点: -其示功图与燃烧太晚 畸形示功图相似 -膨胀曲线升高,示功图 头部的膨胀曲线出现波 动 -最高爆发压力pz降低 -但发火点基本未变
二、满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
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%
2. 示功器传动机构不正常引起的畸形示功图 示功器传动机构定时不正常
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
4. 梳形示功图 梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc 和最高爆发压力pz。
5. 弱弹簧示功图 用来研究和检查换气过程
6. p-φ展开示功图
计算柴油机的指示功率 评估燃烧与扫气过程 测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc 计算放热率,测定发火角
第二节、 示功图的分析和计算 一、示功图的分析 1. 正常示功图的特征
超前胖
滞后瘦
测纯压缩图判断定时
示功器转筒绳索太长或太短
绳长切头
绳短切尾
3.气缸内工作过程不正常引起的畸形示功图
特点: (1)最高爆发压力pz 增大,高于正常值, 压力上升曲线陡削,
(2)燃烧曲线过早地 脱离压缩曲线,发火
(3)膨胀曲线降低 (排气温度下降)
特点: (1)最高爆发压力 pz明显降低,即示 功图高度下降。
示功图的分析和计算
燃烧过早的原因：
1)
2) 3)
(2)燃烧压 力pz高于正 常值，示功 图头部尖瘦;
膨胀曲线 要比正常 低
表示燃烧 提前。
在没有示功器Indicator传动装置而仅有示功阀的 中小型柴油机上，一般使用最高压力计测量气缸最 高燃烧压力pz和pc 测试前，应检查校对最高压力计指针是否对准零位， 并先开启示功阀吹净阀孔内的脏物，然后装上最高 压力计，用小扳手轻轻上紧。 测试时要缓慢开启示功阀，直至开足为止，记下表 上的最大读数。如果对所测数据有疑问，可再作一 次测试。 测试完毕，立即关闭示功阀，然后拆下最高压力计。 用最高压力计只能测取pc和pz。不能直接反映气缸 内的工作循环情况，可综合其它运转参数来分析柴 油机是否处于正常运转状态。
喷油器漏油时的示功图
最高爆 发压力 降低 造成后燃， 排温升高 示功图 面积减 小 膨胀 线高 于正 常
膨胀线上部 有锯齿形， 锯齿向上
喷油泵injection pump 漏油时的示功图
最高爆 发压力 降低
膨胀线 比正常 低
示功图面积 减小，功率 降低
⑴泵油压力下降，喷油延后， 造成后燃，排温升高； ⑵因漏油使喷入缸内油量减少， 功率降低，使排温降低； ★综合之，排气温度降低。
（4）示功图的尾部形状应符合不 同扫气型式的正常轨迹。
左图二冲程机正常示功图 在缺乏正常示功图的情况 下，可根据上述各点并参 照柴油机说明书规定的各 主要热力参数值进行比较， 若发现示功图上某些热力 参数不正常，必须查明原 因，根据说明书上的要求 进行调整。 一般经调整后，各缸的有 关热力参数的不均匀度应 满足我国的有关规定的要 求。
使用有关 与柴油机工作过程有关 所以对畸形示功图必须进行具体分析， 借以找出造成畸形的原因。
利用示功图求放热率
str_filename=[pathname,filename];
[p_ori, p_orj]=textread(str_filename,'%s%s','headerlines',2);
p_orj=str2num(char(p_orj)); p_orj=p_orj*0.1; p=smoothly2(p_orj); phi=‐360:360;
%计算始点压力 Mpa %计算始点容积 m^3
Ta = pa*Va/(Ma*R)*1e3;
Ua = (a0*Ta+b0*Ta^2/2+c0*Ta^3/3)*Ma*1000;
%计算始点温度 K %计算充量始点内能 J
T = zeros(size(phi)); %变量初始化 M = zeros(size(phi)); W = zeros(size(phi)); U = zeros(size(phi)); F = zeros(size(phi)); dW = zeros(size(phi)); dQw = zeros(size(phi)); dQ = zeros(size(phi)); Q = zeros(size(phi)); dU = zeros(size(phi)); X= zeros(size(phi));
%气缸盖平均温度 K %活塞平均温度 K %气缸套平均温度 K
%其他参数‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ R=8.3145;%摩尔气体常数 J/(mol.K) Rg=287;%空气的气体常数J/(kg*K) Hu=42287;%燃油低热值 kJ/kg
ar =4.7513; br =1.199*10^(‐3); cr =‐1.4232*10^(‐7); a0 = 4.678; b0 = 6.8723*10^(‐4); c0 = ‐6.0683*10^(‐8);
典型示功图详解大全
液柱载荷（如图中Dˊ点） 。
悬点以最小载荷继续下行，
直到柱塞下行速度小于漏失速 A
度的瞬间 。（如图中Aˊ点）
A’
C
D’ D S
3、漏失影响的示功图
（2）吸入部分漏失 P
泵内压力降低使排出阀提前 关闭，悬点提前加载,到达下死 点时，悬点载荷已增加到 A″。
B’ B
上冲程，吸入部分漏失不 影响泵的工作，示功图形状 与理论示功图形状相近。
大，而且原油粘度越大，幅度变化越
B
C
大；示功图的四个角较理论示功图圆
滑。
形成原因：稠油因其粘度大，所以
流动摩擦阻力增加，因此上行时光杆
载荷增加，下行时光杆载荷减小。另
外由于油稠使阀球的开启、关闭滞后 A
D
现象明显，致使增载、减载迟缓，所
以增载线和卸载线圆滑。
S
原因是由于活塞装置过低， 当活塞下行接近下死点时，活 塞与固定凡尔相碰撞，光杆负 荷急剧降低，引起抽油杆柱剧 烈振动，这时活塞又紧接着上 行而引起的。
同时由于振动引起游动凡尔 和固定凡尔跳动，封闭不严， 造成漏失使载荷减小。
10、油稠影响示功图
稠油影响的示功图如右图所示： P
主要特点是：上下载荷线变化幅度
1气体影响示功图2充不满影响示功图3漏失影响示功图7带喷井影响示功图4抽油杆断脱影响示功图5出砂影响示功图8活塞脱出工作筒示功图6结蜡影响示功图9活塞下行碰泵影响示功图10油稠影响示功图由于在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气和压缩气上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低加载变慢使吸入阀打开滞后b点残存的气量越多泵口压力越低则吸入阀打开滞后的越多即bb线越长bc为上冲程柱塞有效冲下冲程时气体受压缩泵内压力不能迅速提高卸载变慢使排出阀滞后打开d?泵的余隙越大进入泵内的气量越多则dd线越长d?a为下冲程柱塞有效冲程而当进泵气量很大而沉没压力很低时泵内气体处于反复压缩和膨胀状态吸入和排出阀处于关闭状态出现气锁现象
示功图分析..
图
分 3、测试示功图的仪器
析
4、理论示功图
一、示功图的基础知识
示 示功图的概念：
示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏， 功 由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭 图 的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运 分 动中抽油机所做的功，称为示功图。
析 动力仪力比：示功图上每毫米横坐标长度所 代表的负荷值。
主要内容
示 一、示功图的基础知识
功 图
分 二、实测示功图的基本分析方法
析
三、典型示功图与实测示功图的分析和解释
二、实测示功图的基本分析方法
示 由于所多谓种理因论素示的功影图响是（比如较：规砂则、的蜡平、行气四、边粘形度，）而，实图测形示变功化图很复， 功 杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就 图 必 功须图全的面变地化掌找握出油油井井的的动主态要的、问静题态资，料采以取及适设当备的的措状施况，，提高结油合井示 分 产量和泵效。
一、示功图的基础知识
理论示功图
深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一 余示隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔 关抽功闭油着 杆柱，在游油动中凡的尔重打量开；着油，管此承时受，了活全塞部上液下柱液重体量连。通，当活光塞杆到上达只下承死受 点图开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞 要抽分推油动 杆其加上 在的光液杆柱上向（上光移杆动此，时这 还个 承液 受柱 抽的 油重 杆量 柱就 在加油在中活的塞重上量，）并。经油过管 此析时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。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，油管就要缩短，抽油 杆就要伸长（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变 化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比） 此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样， 就画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增 载线。
分 3、测试示功图的仪器
析
4、理论示功图
一、示功图的基础知识
示 示功图的概念：
示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏， 功 由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭 图 的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运 分 动中抽油机所做的功，称为示功图。
析 动力仪力比：示功图上每毫米横坐标长度所 代表的负荷值。
主要内容
示 一、示功图的基础知识
功 图
分 二、实测示功图的基本分析方法
析
三、典型示功图与实测示功图的分析和解释
二、实测示功图的基本分析方法
示 由于所多谓种理因论素示的功影图响是（比如较：规砂则、的蜡平、行气四、边粘形度，）而，实图测形示变功化图很复， 功 杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就 图 必 功须图全的面变地化掌找握出油油井井的的动主态要的、问静题态资，料采以取及适设当备的的措状施况，，提高结油合井示 分 产量和泵效。
一、示功图的基础知识
理论示功图
深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一 余示隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔 关抽功闭油着 杆柱，在游油动中凡的尔重打量开；着油，管此承时受，了活全塞部上液下柱液重体量连。通，当活光塞杆到上达只下承死受 点图开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞 要抽分推油动 杆其加上 在的光液杆柱上向（上光移杆动此，时这 还个 承液 受柱 抽的 油重 杆量 柱就 在加油在中活的塞重上量，）并。经油过管 此析时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。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，油管就要缩短，抽油 杆就要伸长（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变 化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比） 此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样， 就画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增 载线。
油田各种工况示功图分析
P B B’ C’ C″ C
η =
漏失量越大， B′C′线越短。
B 'C ' S
A
D D’ S
3、漏失影响的示功图
（1）排出部分漏失
当漏失量很大时，由于漏 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。
P B B’ C’ C" C
典 型 示 功 图 录 目
1、气体影响示功图 2、充不满影响示功图 3、漏失影响示功图 4、抽油杆断脱影响示功图 5、出砂影响示功图 、 、 、 、 影响示功图 影响示功图 忔脱出 忔 示功图 影响示功图 影响示功图
1 、油
1、气体影响示功图
P 由于在下冲程末余隙内还 残存一定数量压缩的溶解气， 上冲程开始后泵内压力因气 体的膨胀而不能很快降低， 加载变慢，使吸入阀打开滞 后（B'点）
A
D'
D S
1、气体影响示功图
P
而当进泵气量很大而沉没压 力很低时，泵内气体处于反复 压缩和膨胀状态，吸入和排出 阀处于关闭状态，出现“气锁” 现象。 如图中点画线所示：
B
B’
C
A
D’
D S
1、气体影响示功图
气体使泵效降低的数值
可使用下式近似计算:
P B B' C
η =
' g
充满系数:
DD S
'
典型示功图分析
导言：
抽油机井典型示功图是采油技术人员 在多年的生产实践中总结出来的，具有一 定特征的、大多数一看就可直接定性的示 功图；典型示功图可作为生产现场初步判 断抽油机井泵况的参考依据，也是综合分 析实测示功图的第一步。因此，采油工人 应对典型示功图有一定的了解。
示功图分析讲解
分类：
压力传感器：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。
弹簧比例M：表示缸内压力每 变 化 1MPa 时 弹 簧 的 变 形 量 （mm），单位为mm／MPa。
弹簧比例M选择：根据小活塞 标号和柴油机缸内最高爆发 压接近力示pz，功使图所纸测高取度的的示最功大高图 度。
示功纸规格：高度50mm/60mm
如测p-V示功图可选用1/5小活 塞，并根据缸内最高爆发压 力pz=8.0MPa，可选用
一、机械示功器
1、结构与工作原理
组成及作用：
压力感受机构：小活 塞及活塞杆、示功 弹簧；感受气缸气 体力变化并以位移 输出。
转筒机构：绳索、转 筒；反映气缸内活 塞位移。
记录机构：杠杆、记 录机构；平行放大 小活塞的位移并记 录在示功纸上。
示功弹簧：螺旋弹簧式、柱形弹簧式（中速机）。
工作原理：机械位移方法测量缸内压力及活塞位移，绘出 气缸内压力随活塞位移变化图形，即p-V示功图。
2） 结构 ：应变片7粘贴在应 变筒4外壁，应变筒由薄壁 （0.2～0.3mm）合金钢制成， 下端焊有很薄的悬链薄膜5。 此薄膜既薄又柔软，只传递 压力而不产生弹力。
丁烯橡胶套管6保证应变片良 好绝缘，同时也起到阻尼作 用，消减应变筒的高频振动。
调整垫片3可保证安装时应变 筒有适当的预紧力。
应变筒轴向压缩应变和横向拉 伸应变组成电桥两臂，两个 应变片组成测量臂并起温度 补偿作用，使测量精度提高。
压力传感器：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。
弹簧比例M：表示缸内压力每 变 化 1MPa 时 弹 簧 的 变 形 量 （mm），单位为mm／MPa。
弹簧比例M选择：根据小活塞 标号和柴油机缸内最高爆发 压接近力示pz，功使图所纸测高取度的的示最功大高图 度。
示功纸规格：高度50mm/60mm
如测p-V示功图可选用1/5小活 塞，并根据缸内最高爆发压 力pz=8.0MPa，可选用
一、机械示功器
1、结构与工作原理
组成及作用：
压力感受机构：小活 塞及活塞杆、示功 弹簧；感受气缸气 体力变化并以位移 输出。
转筒机构：绳索、转 筒；反映气缸内活 塞位移。
记录机构：杠杆、记 录机构；平行放大 小活塞的位移并记 录在示功纸上。
示功弹簧：螺旋弹簧式、柱形弹簧式（中速机）。
工作原理：机械位移方法测量缸内压力及活塞位移，绘出 气缸内压力随活塞位移变化图形，即p-V示功图。
2） 结构 ：应变片7粘贴在应 变筒4外壁，应变筒由薄壁 （0.2～0.3mm）合金钢制成， 下端焊有很薄的悬链薄膜5。 此薄膜既薄又柔软，只传递 压力而不产生弹力。
丁烯橡胶套管6保证应变片良 好绝缘，同时也起到阻尼作 用，消减应变筒的高频振动。
调整垫片3可保证安装时应变 筒有适当的预紧力。
应变筒轴向压缩应变和横向拉 伸应变组成电桥两臂，两个 应变片组成测量臂并起温度 补偿作用，使测量精度提高。
典型示功图详解大全
5、油层出砂影响的示功图
油层出砂主要是因为地层胶接 疏松或生产压差过大，在生产过程 中使砂粒移动而成的。细小砂粒随 着油流进入泵内，使柱塞在整个行 程中或在某个区域，增加一个附加 阻力。上冲程附加阻力使悬点载荷 增加，下冲程附加阻力使悬点载荷 减小。由于砂粒在各处分布的大小 不同，影响的大小也不同，致使悬 点载荷会在短时间内发生多次急剧 变化，因此使示功图在载荷线上出 现不规则的锯齿状尖峰，当出砂不 严重时，示功图的整个形状仍与理 论示功图形状近似。
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图 P
油管漏失不是泵本身的问
B
题，所以示功图形状与理论
示功图形状相近，只是由于
进入油管的液体会从漏失处
漏入油管、套管的环形空间，
使作用于悬点上的液柱载荷
减小，不能达到最大理论载 A
荷值，(如右图所示）。
C
D S
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图
P
通过示功图根据下式可计 算出漏失位置：
相近。
下冲程由于泵筒中液体充
不满，悬点载荷不能立即减
小，只有当柱塞遇到液面时，
才迅速卸载，卸载线与增载 线平行，卸载点较理论示功
A
图卸载点左移（如图中D‘点）
C
D´
D
S
2、充不满影响的示功图
P
有时，当柱塞碰到液面时，
由于振动，最小载荷线会出
B
现波浪线。
充不满程度越严重，则卸 载线越往左移。（如右图2、 3所示）
大，而且原油粘度越大，幅度变化越
B
C
大；示功图的四个角较理论示功图圆
滑。
形成原因：稠油因其粘度大，所以
流动摩擦阻力增加，因此上行时光杆
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第一章
四、压力传感器
传感器：通常选用压电式传感器。
安装方式：直接安装或用铜套安装，传感器用专用套筒拧紧，拧紧力矩
25~30Nm，传感器的位置应尽可能靠近气缸燃烧室的中部。 注意事项：1、要保证冷却液、润滑油、缸内气体的可靠密封，防止冷却
液或润滑油流进或渗入安装孔，以免引起传感器受潮而使 绝缘电阻下降。 2、传感器底面应尽可能与缸盖底面平齐，否则会有压力通 气缸体 道效应。会引起测试的气缸压力曲线带有锋利的毛刺或变 形，影响测量准确性。
活塞式压力计上，应使传感器联接的压力信号测量处理系统 保持与气缸压力测量时完全相同，不得进行任何调整，重要的 测量，最好测试前后各标定一次，根据传感器量程和估计所测 气缸压力的最大值，从零到最大压力值之间设定若干个标定压 力值（一般不小于5个数值），分别用活塞式压力计施加标定 压力值，从 零压力开始上升到标定值。由数据采集系统采样， 得出相应的输出电压值，对这些值用最小二乘法计算处理可求 出标定系数值和测量系统的线性度。
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1.2 上止点的精确确定
一、概述
内燃机动态压力波类型
第一章
示功图测试的量：压力、角标和上止点位置三个量。
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第一章
二、测量装置
示功图测量及数据处理工作原理图
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第一章
二、测量装置
示功图测量及数据处理工作原理图
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第一章
三、上止点相位和转角信号的确定
(一)上止点相位的确定 1．磁电法 凸尖与传感器磁铁开口之间的间隙Δ1，调整到0.15～0.2mm。当内燃机工 作，飞轮转动时，由于凸尖与磁铁间隙Δl处磁通的变化，线圈a、b两端将 输出一个变化的电动势(为线圈匝数)。若上止点标记对正时，使凸尖正好 对准磁铁中心线C－C，则电动势曲线中的C点即为上止点。这种方法测得 的上止点实际上为静态上止点。 2．气缸压缩线法 利用压力传感器，在倒拖或灭缸的情况下，测得气缸的压缩压力曲线，如 图16所示。在压缩曲线的上部，作若干平行于大气压力线的直线，连接这 些直线的中点即可得到上止点线。由于气缸内的压缩空气和缸壁存在热交 换，而这种热交换在压缩过程与膨胀过程并不相同，还由于同时不可避免 地存在少量的泄漏，所以实际上这条压缩压力曲线并不是对称的。因此按 上述方法获得的上止点线可能与大气压力线不垂直，一般差角Δα约为1° 曲轴转角。由于用这种方法求得的上止点比较接近工作状态下的动态上止 点，因此被广泛采用。（压力峰值法（热力学损失角） 、对称面积法）
a、用铜套安装 b、直接安装 气缸压力传感器安装方式
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第一章
五、A/D采样器及计算机分析处理系统
采样器的功能：是将放大器输出的模拟信号转换成数字信号，以满足 输入电子计算机的需要。
采样器两个重要指标：分辨率和转换速度。 分辨率：用转换成数字量的二进制数的位数来表示，采样器有8位
的直至16位，通常使用的以12位居多。位数越多，分辨率 越高，它的“量化误差”就越小 转速n=3000r/min ，同时测量喷油系统泵端压力、嘴 转换速度： 采样时间是把采样值变成数字量的时间。采样器的转换 时间从数毫微秒到数微秒，主要取决于转换类型和位数 端压力和针阀升程的变化，加上角标信号共 5个参量 采样时间越短，采样速度越高。高采样速度有利于采样频 (z)，求采样频率f 率的提高。 采样频率：采样时间的倒数。
(二) 、转角信号的确定 1．光电法 光电式传感器的原理，在光栅盘的外圈按所要求的角分辨率加工一定数目 的转角光栅，在光栅盘的内圈只加工一条光栅作上止点信号用。当光源通 过光栅到达另一侧由两个光电元件制成的接受器时，分别产生转角和确定
2．磁电法 磁电式传感器原理，在曲轴上安装一个齿盘，磁电式传感器固定不动， 当曲轴旋转、齿盘上的每一个齿经过传感器时，都会产生一个感应电动 势脉冲，齿盘的齿数就决定产生的脉冲数，以此来确定曲轴转角的度数 。 3．上止点基准法 由于两个上止点信号之间的曲轴转角为360°，因此当内燃机运转时， 可以根据不断产生的上止点信号，利用计算机数据处理系统来求得曲轴 转角信号。 采样间隔角：利用光电法和磁电法确定转角信号时，由于光栅盘的光栅 数和齿盘的齿数受到尺寸和加工工艺的限制，其角分辨率一般只能做到 1 °或最小为 0.5 °，若采用脉冲倍频器增加脉冲频率，则角分辨率可达 0.1°。如采用上止点基准法，转角的分辨率可大幅度提高，并可根据需 要来确定。
在内燃机示功图测录中，每0.5CA (φ)采样一次，若
n 6n f ( 360 / ) z z 60
f＝6×3000×5/0.5=180kHz
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第一章
六、压力测量的数值标定
压力标定：静态标定和动态标定两种，目的是求出测量压力值的标定 系数。 1、静态标定：只有当它的输入阻抗非常高时，一般要求绝缘电阻大于 1012Ω时，才能使用静态标定 。 标定仪器和方法：活塞式压力计或活塞式压力校验仪，标定时将传感器安装在
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第一章
3．电容法（直接动态测定法 ） 利用电容式传感器原理（图17） ，将传感器的电极2和活塞5分别作为电容 的两极，电极与绝缘套3以及传感器壳体4固定在气缸盖1上，都是静止的。 当活塞作往复运动时，电容传感器的电容量发生变化。当电容量出现最大 值时，即认为活塞处于上止点位置，这样就可将最大电容量的信号作为动 态上止点的信号。 特点： 由于活塞和连杆受力变形及温度的影响，对于四冲程内燃 机而言，在压缩冲程和排气冲程中，分别利用电容式动态测量上止点的相 位是有差异的，一般压缩上止点相位比排气上止点相位领先，而后者的上 止点相位更接近静态上止点的相位。
第一章
应用举例: 1) 汽车发动机缸内压力传感器
压电晶体缸内压力传感器(国产)
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第一章
应用举例: 1) 汽车发动机缸内压力传感器
压电晶体缸内压力传感器(进口)
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第一章
应用举例: 2) 汽车发动机油管压力传感器
压电晶体油管压力传感器(国产)
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第一章
应用举例: 2) 汽车发动机油管压力传感器
压电晶体油管压力传感器(进口)