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角加速度、加速時間與發(fā)動機有效功率的關(guān)系

無負荷測功的測量原理，是基于一種動力學方法。發(fā)動機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，發(fā)動機產(chǎn)生的動力，除克服各種阻力矩外，其有效扭矩全部用來加速運轉(zhuǎn)自身的運動機件，即發(fā)動機以自身運動機件為載荷加速運轉(zhuǎn)。如果被測發(fā)動機的有效功率越大，其瞬時加速度越大，而加速時間越短。瞬時角加速度和加速時間均可測得，只要測得兩者中之一便可獲得功率。

角加速度、加速時間與發(fā)動機有效功率的關(guān)系證明如下。

1．測角加速度

扭矩與角加速度的關(guān)系：

M_e==×，N·m

式中M_e——發(fā)動機有效扭矩，N·m；

I ——發(fā)動機運轉(zhuǎn)機件對曲軸中心線的當量轉(zhuǎn)動慣量，N·m s²

n ——發(fā)動機轉(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

由于加速過程是非常穩(wěn)定工況，因而測得的功率小于同一轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)測功值，所以上式應乘以修正系數(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)動機加速過程中，在某一轉(zhuǎn)速下的有效功率與該缸下的瞬時加速度成正比。因此只要測出加速過程中的這一轉(zhuǎn)速和對應的加速度，即可求出該轉(zhuǎn)速下的有效功率。轉(zhuǎn)動慣量是可以給出的，通過實測和計算均可得到，如解放CA10B型發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量為0.94438N·m·s²。試驗表明，對與一定型號的發(fā)動機，其轉(zhuǎn)動慣量為一常數(shù)。修正系數(shù)K的數(shù)值可通過臺架對比試驗得出。

2．測加速時間

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 ——加速時間

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

通過發(fā)動機臺架對比試驗，可以找出動態(tài)平均有效功率與穩(wěn)態(tài)額定有效功率直接的關(guān)系。其中加速時間t與額定有效功率P_e之間的關(guān)系可對無負荷測功儀進行標定，以便通過測功加速時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，以便測出加速時間后能在圖中或表中查處對應的功率值。