转速、角加速度和加速时间测试原理

二、转速、角加速度和加速时间测试原理

无论瞬时功率测试还是平均功率测试，都离不开转速n、角加速度或加速时间Δt的测试。

1.转速

对汽油发动机而言，其转速信号可取自点火线圈的漏磁或点火线圈低压、高压脉动电流。漏磁感应传感器实际上是绕在T形磁芯上的电感线圈（图2-23a），当靠近点火线圈时，在脉动漏磁作用下，传感器1、2两端便会产生感生脉动电压信号。电流感应传感器的电感线圈则绕在在U形磁心上（图2-23b），点火线圈低压或高压连接线可嵌入磁心内，发动机运转时，连接线有脉动电流通过，在其周围产生脉动磁场，从而在传感器线圈两端产生脉动电压信号。

发动机转速n（r/min）与感生电压脉动频率f（s^-1）的关系为

式中 τ——发动机缸数。

对于柴油发动机，可利用磁阻式传感器从发动机飞轮上取得转速信号，如图2-23c所示。磁阻式传感器由永久磁铁及绕在其上的线圈组成，使用时装在飞轮壳上，并使其与飞轮齿顶保持2～4mm的间隙。当飞轮旋转时，轮齿的凹凸引起磁路中磁阻的变化，使通过线圈的磁通量发生强弱交替变化，从而在线圈中产生交流电动势。电动势交变频率等于飞轮每秒转过的齿数，由此得到发动转速n与传感器线圈中感应电动势的交变频率f间的关系为

式中 Z——飞轮齿圈齿数。

图2-23 转速传感器工作原理(https://www.daowen.com)

a）漏磁感应式 b）电磁感应式 c）磁阻式

图2-24 瞬时角加速度测试原理框图

1—传感器 2—整形装置 3—时间信号发生器 4—计数器和控制装置 5—转换分析器 6—转换开关 7—功率指示表 8—转速表 9—电源

2.角加速度

图2-24为瞬时角加速度测试原理框图。从传感器传来的转速脉冲信号，输入到脉冲整形装置整形放大，转变为矩形触发脉冲信号，并把脉冲信号的频率放大2～4倍以提高仪器的灵敏性。当发动机转速达到规定值时，整形装置才输出触发脉冲信号，通过控制装置触发加速度计算器工作，计算一定时间间隔内输入的脉冲数，并把这些脉冲数累加起来。时间间隔由时间信号发生器控制。每一时间间隔的脉冲数与发动机转速成正比，后一时间间隔和前一时间间隔脉冲数的差值则与发动机的角加速度成正比，而发动机的有效功率又与角加速度成正比。转换分析器可把计算器输出的脉冲信号，即与功率成正比的角加速度脉冲信号转变为直流电压信号，然后输入到指示电表。该指示电表可按功率单位标定，因而可直接测得功率值。

3.加速时间

图2-25为加速时间测量原理框图。来自传感器的发动机转速信号脉冲，经整形装置整形为矩形触发脉冲，并转变为平均电压信号。在发动机加速过程中，当转速达到起始转速n₁时，此时与n₁对应的电压信号通过n₁触发器触发计算与控制电路，使时标信号进入计算器并寄存。当发动机加速到终止转速n₂时，与n₂对应的电压信号通过n₂触发器又去触发计算与控制电路，使时标信号停止进入计算器，并把寄存器中时标脉冲数经数模转换随时转换成电信号，通过显示装置显示出加速时间或直接标定成功率单位显示。

图2-25 加速时间测量原理框图

1—断电器触点 2—传感器 3—转速脉冲整形装置 4—起动转速n₁触发器 5—终止转速n₂触发器 6—时标 7—计算与控制装置 8—显示装置