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利用容积效率诊断发动机故障
来源:本站整理  作者:佚名  2012-03-30 02:53:50

或许您正利用您的直觉在检查发动机性能,现在我们就让容积效率测试为您提供实际的数据来证实您的猜想。

泵气是发动机的一个简单功能,没有压缩、做功冲程,没有泄漏,发动机就是一个完美的空气泵,具有进气和出气控制的气泵。发动机在每个循环过程中都要排出与其容积同体积的空气,实际的进气量除以理论的容积,就得到容积效率(VE),单位为“%”。

影响容积效率(VE)的因素主要有这样几个:进排气限制、配气相位、汽缸的密封性、空气惯性、气道的设计和转速以及其他。影响容积效率(VE)的外部因素主要有大气压力、空气温度和湿度等。

 

在美国MOTOR杂志1999年第2期上面,曾经讨论过利用MAF值分析发动机的充气效率(感兴趣的人可以到www.motor.com上查阅)。因为测量的是新车,而且各种限制方法是由作者设定的,所以文章作者提供的MAF数据非常好。我们怎么才能知道我们所读的数据是正常的呢?那么就让我们利用容积效率来进行计算吧。

 

开始前,我们先进行一些说明和假设:

( 1 ) 被 测 试 的 车 辆 是 4 . 3 L 的1996CHEVY S-10,MAF工作正常;

(2)诊断仪读出的MAF的数据认为是正常,而且是可再现的;

(3)不去修正空气温度,假定为77(约为25℃);

(4)同样空气湿度也假定为0;

(5)在诊断仪上有转速和MAF的读数之间有0.2s偏差,我们也不加以补偿,先读到的是转速,然后才是MAF。

 

77 时大气压力是29.92in Hg(1inHg=3390Pa),空气湿度为0,体积为1L的空气重约1.184g。

 

 

现在我们来做些简单的数学题。4.3L的发动机以600r/min的转速怠速工作,也就是每分钟有300个进气冲程。300除以60s,即每秒有5个进气冲程,再乘以4.3L,我们就得到了21.5L/s的进气量,再乘以1.184g/L的密度,每秒的进气总量为25.5g。但是为什么由检测仪显示的实际数据却是4.5g/s呢?原因很简单,节气门体关闭,发动机通过小的缝隙进行吸气,所以进气歧管的绝对压力下降到10inHg。相对于29.92in Hg的大气压力,发动机只获得了仅仅10in Hg,大约占大气压力的1/3。用25.5除以3,我们得到8.5g/s的理论进气量,现在我们得到容积效率为53%(4.5/8.5)。这并不太糟糕,因为许多乘用车的发动机在2500~3500r/min时才能达到最高效率。

 

根据图1所示诊断仪的扫描数据,我们绘制了表1。

图1记录了连续两次节气门快速打开、关闭事件。S10卡车路试时执行节气门全开和突然关闭时检查,道路试验增加了发动机的转速的减速度,突然打开、关闭节气门时,数据的变化也很类似。通过突然打开、关闭节气门实验,您能够有效的测定发动机的容积效率。

 

通过表1,您能看到没有进行进气限制补偿怠速时的实际VE计算值。其他所有的数值,全是在很小或者没有进气限制时发生的。因此,在节气门全开的情况下才能获得准确的容积效率值。

 

表1中的最后一列,是进行了海拔高度补偿后的数据,亚利桑那州的海拔为2500ft(1ft=0.3048m)。您会看到,在3500r/min时发动机达到最大的容积效率(85%),这您无须感到奇怪。

 

因此,孰好孰坏?在得出最终的正确结论前,作者还要进行更多的测试。对温度、空气压力、湿度进行补偿后的公式将更加精确,这意味着峰值的容积效率达到95%并不是天方夜谈。一个普通的自然吸气发动机能达到100%的容积效率吗?可以,我们可以进行十分肯定的回答。发动机以恰当的转速运行,可变进气道里的空气惯性会使得容积效率略大于100%。当然气道的状态必须是良好的。

 

一个低的容积效率到底意味着什么呢?发动机泵气的问题,还是空流计失效,抑或脏污。容积效率在诊断时能给您提供一个特别的方法。

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