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角加速度、加速時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的關(guān)系

無(wú)負(fù)荷測(cè)功的測(cè)量原理，是基于一種動(dòng)力學(xué)方法。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或某一空載低速下，突然打開節(jié)氣門至zui大開度加速到zui大轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力，除克服各種阻力矩外，其有效扭矩全部用來(lái)加速運(yùn)轉(zhuǎn)自身的運(yùn)動(dòng)機(jī)件，即發(fā)動(dòng)機(jī)以自身運(yùn)動(dòng)機(jī)件為載荷加速運(yùn)轉(zhuǎn)。如果被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率越大，其瞬時(shí)加速度越大，而加速時(shí)間越短。瞬時(shí)角加速度和加速時(shí)間均可測(cè)得，只要測(cè)得兩者中之一便可獲得功率。

角加速度、加速時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的關(guān)系證明如下。

1．測(cè)角加速度

扭矩與角加速度的關(guān)系：

M_e==×，N·m

式中M_e——發(fā)動(dòng)機(jī)有效扭矩，N·m；

I ——發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)件對(duì)曲軸中心線的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，N·m s²

n ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；

——曲軸的角加速度，1/s²；

——曲軸的加速度，r/s²。

把M_e帶入式（4-1）得：

P_e=，KW

令：                           C₁=

則：                            P_e=C₁n

由于加速過(guò)程是非常穩(wěn)定工況，因而測(cè)得的功率小于同一轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)測(cè)功值，所以上式應(yīng)乘以修正系數(shù)K，既

P_e=K·C₁·n·

令：                          C₂=K·C₁

則：                          P_e=C₂·n·                                      （4-2）

上式表明，發(fā)動(dòng)機(jī)加速過(guò)程中，在某一轉(zhuǎn)速下的有效功率與該缸下的瞬時(shí)加速度成正比。因此只要測(cè)出加速過(guò)程中的這一轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)的加速度，即可求出該轉(zhuǎn)速下的有效功率。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是可以給出的，通過(guò)實(shí)測(cè)和計(jì)算均可得到，如解放CA10B型發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.94438N·m·s²。試驗(yàn)表明，對(duì)與一定型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為一常數(shù)。修正系數(shù)K的數(shù)值可通過(guò)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)得出。

2．測(cè)加速時(shí)間

如果求出某轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的平均有效功率，可將式4-2變化成下式：

P_eav=C₂·n_av·_av

經(jīng)積分、推導(dǎo)后，上式變?yōu)椋?/span>

P_eav=C₂··（n₂-n₁）

＝·C₂·（n₂-n₁）

令：                       C₃=·C₂·（n₂-n₁）                                  （4-3）

得：                       P_eav= C₃·

式中：P_eav——平均有效功率；

       n_av   ——平均轉(zhuǎn)速，n_av ＝  

_av——平均加速度；

n₁、n₂——的起、止轉(zhuǎn)速，為一定值；

t ——加速時(shí)間

從上式可以看出，平均有效功率與加速時(shí)間成反比。既節(jié)氣門突然全開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)由起始轉(zhuǎn)速n₁加速到終止轉(zhuǎn)速n₂的時(shí)間愈長(zhǎng)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率愈小；反之，加速時(shí)間愈短，表明有效功率愈大。因此，測(cè)量出某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的加速時(shí)間，便可獲得平均有效功率值。

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)，可以找出動(dòng)態(tài)平均有效功率與穩(wěn)態(tài)額定有效功率直接的關(guān)系。其中加速時(shí)間t與額定有效功率P_e之間的關(guān)系可對(duì)無(wú)負(fù)荷測(cè)功儀進(jìn)行標(biāo)定，以便通過(guò)測(cè)功加速時(shí)間而能直接讀出功率數(shù)。也可以把它們之間的關(guān)系繪制成曲線或排成表格，以便測(cè)出加速時(shí)間后能在圖中或表中查處對(duì)應(yīng)的功率值。