08级《内燃机学》实验指导书Word格式.docx

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实验二

发动机负荷特性

5.实验改革与特色

通过学生在实验过程中的实际操作，培养学生的实验技能和实际动手的能力，进一步加深对理论知识的掌物和理解。

实验一发动机速度特性

一、实验目的

1、掌物发动机速度特性的试验方法。

2、学会对实验数据进行处理，对实验结果进行分析；

并绘制发动机速度特性曲线图。

二、实验条件

1、CA6DLDBS-24E4-XQ柴油发动机（Pemax=177kw/2300r/min）一台

2、AFA100204/8电力测功机+PUMAOPEN1.2发动机操作系统一台

3、AVL油耗测量仪一台

4、温度计一只

5、大气压力计一只

6、0＃柴油20升

三、实验原理

发动机速度特性：

在发动机油门开度一定（部分开度或全开）的情况下，研究其功率Pe、扭矩Ttq、耗油量B及燃油消耗率be与转速n之间的关系。

四、实验内容和要求

1、调整测功机负荷及指挥全组协调动作，一人；

测功机负荷的调整应均匀、准确，尽量避免大幅度增加或减小测功机负荷，造成发动机的转速剧烈波动。

2、调节、监视发动机油门，一人；

当发动机出现异常情况时应立即减小或关闭发动机油门。

3、测量发动机转速和油耗，一人；

测量转速时，应注意转速的上下波动情况，当转速的波动值超过±

20r/min，该组实验数据应视为无效并重做。

4、调节，监视发动机冷却水出水温度，一人；

保持发动机冷却水出水温度稳定在80±

5℃范围内，出现气阻现象（无冷却水排除或冷却水出水温度超过100℃），应立即报告，以便及时停机。

5、监视发动机机油压力、温度，一人；

出现异常情况应及时报告。

6、记录发动机扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油质量△m和耗油时间△t,一人；

实验数据记录应准确无误。

7、绘制实验监督曲线，一人；

当发现实验过程中因某些特殊原因而引起误差过大的点，应及时指出，以便补测校正。

五、实验方法与步骤

1、按照附录一《发动机台架试验安全操作规范》，作好试验前的准备工作。

2、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±

5℃。

3、调节发动机油门开度，同时调整测功机负荷，使其达到所需之开度（30-40%），固定油门开度大小。

在整个实验过程中，油门开度不再发生改变。

4、调整测功机负荷（一般为减小），使发动机稳定在一个较高的转速（n=2200±

20r/min），待发动机的工况稳定后，测量其燃油消耗量△m（g），测量二次。

同时测量该工况下的发动机扭矩（测功机读数）Ttq和汽油发动机转速n。

5、逐步增加测功机负荷，使发动机转速每次降低100或200r/min，重复上述测量，直至发动机转速n=1000r/min时为止。

6、以发动机转速n为横坐标，发动机扭矩（测功机读数）Ttq为纵坐标绘制实验监督曲线。

7、实验完毕后，应逐渐减小测功机负荷至发动机空负荷再低速运转数分钟后停车，抄录整理实验数据，将数据记入实验记录表（见表二），作好保养清理工作，经实验指导老师签字后即可离开实验室。

六、实验的重点或难点

1、测功机负荷的调整。

2、实验数据的处理以及结果分析。

七、实验注意事项

1、在测发动机外特性时，发动机的最大功率工况属短时间运转范围，不能长时间运转，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确，尽量缩短其运转时间。

2、在测发动机外特性时，因负荷较大，联轴节可能断裂飞出伤人，因此要注意安全，联轴节两旁不得站人。

3、随时注意调节发动机冷却水的出水温度，并保持在80±

4、随时注意发动机机油压力和机油温度的变化，使之控制在允许的范围内。

八、思考题

1、部分开度速度特性曲线的变化和外特性相比有何不同？

其原因何在？

对运输车辆有何好处？

2、分析本次实验的结果，指出功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率be曲线的形状是怎样形成的？

3、运输式汽油发动机额定功率与固定式柴油发动机额定功率有何不同？

4、标准大气状况如何定义，怎样将重要的实验数据修正为标准大气状况下数值？

表二发动机速度特性试验数据记录表

发动机型号出厂编号

测功机型号测功机系数

进气温度℃

大气温度：

干球　℃湿球℃

进气总压kPa（mmHg）

水蒸气分压kPa（mmHg）

试验目的

试验单位

试验日期

试验人

燃油密度

校正系数

序

号

测功机

有效功率

kw

有效扭矩

N·

m

燃油消耗量

燃油消耗率

（g/kw·

h）

冷却水温度

转速

r/min

磅秤读数

实测

校正

容积或

质量

cm3或g

时间

kg/h

签字年月日

实验二发动机负荷特性

1、掌物发动机负荷特性的试验方法。

2、学会对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析，并绘制发动机负荷特性曲线图。

发动机负荷特性：

在保持发动机转速n不变的情况下，调节发动机油门开度的大小，改变每循环供油量，研究发动机的燃油消耗量B、燃油消耗率be与功率Pe之间的关系。

1、调节发动机油门开度及指挥全组协调动作，一人；

当发动机出现异常情况时应立即减小或关闭节气门。

2、调整测功机负荷，一人；

3、监视发动机转速和测量油耗，一人；

监视转速时，应注意转速的上下波动情况，当转速的波动值超过±

保持发动机动机冷却水出水温度稳定在80±

当发现实验过程中因某些特殊原因而引起误差过大的点，应及时指出，以便立即补测校正。

3、将测功机的工作状态设定为恒转速状态。

3、调节发动机油门开度的大小，使之处于最大位置，同时调整测功机负荷，使使发动机转速稳定在规定的转速（n=1600r/min，），待发动机转速稳定后，测定在规定时间△t（15或20s）内，发动机所消耗的燃油△m，测量一次，同时测量该工况下的发动机扭矩（测功机读数）Ttq和发动机转速n。

4、依次减小发动机油门开度的大小，此时测功机自动调整负荷大小，保持发动机转速的稳定（n=1600）,使发动机扭矩（测功机读数）Ttq每次降低50N.m,重复实验步骤3，测量二次；

直至测功机的读数接近为零。

5、以发动机扭矩（测功机读数）Ttq为横坐标，耗油质量△m为纵坐标绘制监督曲线。

7、实验完毕后，将发动机空负荷、低速运转数分钟后停车，并抄录整理实验数据，将数据记入实验记录表（见表三），作好保养清理工作，经实验指导老师签字后即可离开实验室。

1、发动机油门开度的调整。

1、在测量负荷特性的过程中，当发动机油门开度处于最大位置时属短时间运转范围，不能长时间运转，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确（油耗可以只测量一次），尽量缩短其运转时间。

2、发动机上有很多旋转部件，实验过程中不要离发动机太近，以免发生危险。

3、发动机排气管、冷却水出水管等属高温部件，不要触摸，以免烫伤。

4、随时注意调节发动机冷却水的出水温度，并保持在80±

5、随时注意发动机机油压力和机油温度的变化，使之控制在允许的范围内。

1、比较发动机负荷特性和速度特性的区别？

2、结合本次实验的结果，指出随着发动机负荷的变化，其燃油消耗率如何变化？

为什么？

3、标准大气状况如何定义，怎样将重要的实验数据修正为标准大气状况下数值？

表三柴油机负荷特性实验数据记录表

附录一发动机台架试验安全操作规范

1、试验前要对试验台架、发动机、测功机、联轴节、各连接螺栓及运动部件进行检查，运动部件运动不得受阻碍，连接不允许有松动现象。

2、检查发动机燃油、机油、冷却水和测功机润滑油、冷却水等是否足正常；

检查各仪器仪表如转速表、机油压力表、冷却水温表等是否安装正确。

3、起动、预热发动机，注意联轴节两旁不得站人，按先空车后小负荷运转数分钟，然后逐渐加至中等负荷（或较大负荷）预热发动机至冷却水出水温度达到80±

5℃左右。

4、必须在发动机工况稳定之后同时测量各有关参数，整个实验过程中，应保证冷却水出水温度始终控制在80±

5℃之间，蒸发水冷式柴油机要等到冷却水沸腾，并且尽量使之波动微小，特性曲线一般测量8～10点。

5、试验后应逐渐减小发动机负荷至空车再运转数分钟后停车。

附录二绘制曲线要求

1、测量点在图中的位置必须标明，曲线不得将点完全覆盖。

2、在同意坐标系中有几条曲线，可用不同的符号表示不同曲线上的点。

3、将各测点连成曲线时，必须圆滑过渡，按其特性的规律画，不得连成折线。

4、曲线线型粗细适中，以清楚为原则。

坐标比例应参考有关资料合理选择。

5、同一坐标系中有多种曲线时，应分别表明各自的比例尺。

附录三实验数据的计算

1、主要数据名称、单位及通用符号（见表六）

表六主要数据名称、单位及通用符号

名称

法定单位

符号

进气温度

℃

摄氏度

t

K

开尔文

T

进气干空气压

kPa

千帕斯卡

Pd

水蒸气分压

Pw

进气总压

P

测功机磅秤读数

N

牛顿

W

测功机臂长

米

L

测功机常数

C

转/分

实测有效扭矩

牛顿·

Ttq

校正有效扭矩

Ttqo

实测有效功率

kW

千瓦

Pe

校正有效功率

Peo

燃料消耗量或供油量

千克/时

B

实测燃油消耗率

g/kW·

h

克/千瓦·

时

be

校正燃油消耗率

Beo

燃油密度

g/cm3

克/厘米3

ρf

燃油消耗时间

s

秒

△t

燃油消耗容积

cm3

厘米3

△V

燃油消耗质量

g

克

△m

汽油机校正系数

αa

柴油机校正系数

αd

2、发动机的标准进气状态（见表七）

表七标准进气状态

进气参数

米制单位

进气温度T

298K

25℃

进气干空气压Pd

99kPa

≈742.5mmHg

水蒸气分压Pw

1kPa

≈7.5mmHg

进气总压P

100kPa

≈750mmHg

3、计算公式

1）基本计算公式

a.实测有效扭矩Ttq=W·

b.实测有效功率Pe=（2π·

W·

L·

n）/60×

1000

=0.1047×

10-3·

n

=C·

c.燃料消耗量或供油量B=3.6×

△m/△t

=3.6×

△V·

ρf/△t

d.实测燃油消耗率be=1000×

B/Pe

e.进气干空气压Pd=P-Pw

2）汽油机校正

a.汽油机校正系数αa=（9912/Pd）·

（T/298）0.6

b.校正有效扭矩Ttqo=αa·

c.校正有效功率Peo=αa·

d.校正燃油消耗率beo=αa·

注：

该校正系数αa适用于化油器式及电子控制式汽油机（在不同的进气状态下，控制混合气的空/燃比不变）。

在全负荷的工况下，应保持进气温度T在298～308K（25～35℃），进气干空气压Pd在80～110kPa的范围内。

试验时应采取措施或选择适当的时间，使发动机的实际进气状态在上述范围内。

校正系数αa应在0.93～1.07的范围内，如果超出，应在试验报告及试验曲线上标明实际进气状态。

3）柴油机校正

a.柴油机校正系数αd=（fa）fm

其中进气因数

非增压及机械增压柴油机fa=（99/Pd）·

（T/298）0.7

涡轮增压柴油机fa=（99/Pd）0.7·

（T/298）1.2

柴油机特性指数fm=0.036·

q/r-1.14

b.校正有效扭矩Ttqo=αd·

c.校正有效功率Peo=αd·

d.校正燃油消耗率beo=αd·

柴油机校正系数αd应在0.9～1.1的范围内，如果超出，应在试验报告及试验曲线上标明实际进气状态。

附录四发动机试验数据记录表（见表八）

表八发动机试验数据记录表

发动机型号号码

测功机号