热能与动力机械性能实验》实验指导书学生.docx
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热能与动力机械性能实验》实验指导书学生
前言
1.实验总体目标、任务与要求
1、巩固所学的理论知识、加深对内燃机性能实验的认识和了解。
2、掌物内燃机性能试验和某些专项试验的试验方法。
3、了解内燃机试验台架的基本组成和常用测试仪表的结构及其工作原理，并掌物其使用方法。
4、掌物对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析的基本方法。
2.适用专业
热能与动力工程、车辆工程、汽车服务工程
3.先修课程
《发动机构造》、《热能与动力机械测试技术》。
4.实验项目与学时分配（见表一）
表1实验项目与学时分配
序号
实验项目名称
实验
类型
开出
要求
1
发动机万有特性实验
综合性
必做
2
柴油机十三工况排放实验
综合性
必做
3
柴油机油泵速度特性
验证性
必做
4
柴油机机械效率的测定实验
综合性
必做
5
汽油机管理系统认识实验
认知性
必做
6
汽车加速性能实验
综合性
必做
7
汽车等速百公里燃料消耗量测定
综合性
必做
8
汽车噪声测试实验
综合性
必做
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。
实验一发动机万有特性
一、实验目的
1、掌物发动机万有特性的试验方法。
2、学会对实验数据进行处理，对实验结果进行分析；并绘制发动机万有特性曲线图。
二、实验条件
1、4A15汽油发动机（Pemax=75kW/5600～6000r/min）一台
2、DW125型电涡流测功机一台
3、EMC900发动机数控试验台一台
3、HZB2000油耗测量仪一台
4、温度计一只
5、大气压力计一只
6、93＃乙醇汽油150升
三、实验原理
本实验采用负荷（油耗）特性法测量发动机万有特性。
万有特性一般是以转速n为横坐标，功率Pe（转矩Ttq）为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族（如图所示），其中最重要的是燃油消耗率be,此外还有排气温度Tr、过量空气系数Φa以及各种排放参数等。
它可以表示发动机在整个工作工作范围内主要参数的相互关系，评定发动机在不同转速、不同负荷下的经济性和排放特性，用以确定发动机最佳的工作区域。
四、实验内容和要求
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；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。
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±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、记录发动机功率Pe、转矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油量B和燃油耗油率be,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，以便立即补测校正。
五、实验方法与步骤
在发动机工作转速范围内适当的选定8个以上的转速进行实验，实验按负荷特性实验方法，在选定的转速下进行负荷特性实验。
具体步骤如下：
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、EMC900发动机数控试验台上电，启动发动机数控试验台控制程序进入控制界面。
选择发动机控制方式为外特性（恒转速）控制模式。
3、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5℃。
4、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，使发动机转速稳定在规定的转速（n=800r/min，），待发动机转速稳定后，测量该工况下的发动机功率Pe、扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油量B和燃油消耗率。
5、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=800r/min）,使发动机功率（测功机读数）Pe每次降低10kW,重复实验步骤3，直至测功机的读数接近为零。
6、以发动机扭矩（测功机读数）Ttq为横坐标，耗油量B为纵坐标绘制监督曲线。
7、调整发动机转速依次为1200,1600,2000,2400,2800,3200,3600,4000,4400,
4800,5200,5600,6000。
重复步骤4、5，完成不同转速小的负荷特性。
8、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。
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、在测发动机负荷特性时，发动机的油门开度大于70%时，其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、当发动机的油门开度大于70%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±5℃。
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。
表1-1发动机负荷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
有效转矩
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
实测
校正
容积或
质量
cm3或g
时间
实测
kg/h
实测
校正
签字年月日
实验二柴油机十三工况排放实验
一、实验目的
1、了解GB6456-86规定的柴油机排放试验规程。
2、掌握柴油机排放试验操作方法，相关排放测试仪器的使用方法及数据处理方法。
二、实验条件
1、SOFIM-8140增压柴油发动机（Pemax=76kw/3800r/min）一台
2、DW125型电涡流测功机一台
3、EMC-900发动机数控试验台一台
4、HZB2000油耗仪一台
5、Gasboard-5020汽油机排气分析仪一台
6、FBY-200全自动烟度计一台
7、柴油10升
三、实验原理
柴油机排放试验按GB6456-86《柴油机排放试验方法第一部分，汽车及工程机械用》规定的13工况在发动机台架上进行柴油机排放试验（如下表一所示）。
中间转速按如下规定选取：
若柴油机外特性最大转矩转速在规定转速的60％——75％之间，取最大扭矩时转速；若低于转速的60％，取60％标定转速；若高于标定转速的75％，取75％标定转速。
四、实验内容和要求
1、实验准备：
包括发动机台架的准备，排气分析仪的安装和全自动烟度计的安装。
2、通过EMC-900发动机数控试验台对柴油机工况进行调整控制，依次实现13工况。
3、通过EMC-900发动机数控试验台时刻监视发动机冷却水出水温度和发动机机油压力、温度，保持发动机动机冷却水出水温度稳定在80±5℃范围内，出现异常情况应及时报告并停机。
4、读取排气分析仪所测CO、HC和NOx结果并记录在表二中。
5、读取全自动烟度计的烟度值并记录在表二中。
6、实验完成后，对各工况排放试验结果进行加权处理计算后，获得该发动机的排放测试结果。
五、实验方法与步骤
1、按照《发动机台架试验安全操作规范》，作好试验前的准备工作，并根据汽油机排气分析仪和全自动烟度计操作规范安装好各自排气取样管，开启电源，做好测试准备。
2、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5℃。
3、将测功机的工作状态设定为恒转速状态。
4、在EMC-900发动机数控试验台上，通过计算机控制界面上的油门和测功机控制电流拉动条或通过油门、测功机控制电流旋钮分别对柴油机工况进行调节，依次实现GB6456-86规定的13工况（见表二）
5、上步4的操作每实现一个工况稳定后，读取排气分析仪上的CO、HC和NOx值，读取全自动烟度计上的烟度值，并记录在表二中。
6、依次测定13工况的排放、烟度值，并记录在表二中。
7、实验完毕后，将发动机空负荷、低速运转数分钟后停车，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。
8、将表二中记录的实验记录数据经加权处理计算后，得到该试验柴油机的排放实验结果。
六、实验的重点或难点
1、GB6456-86规定的柴油机排放试验规程。
2、排气分析仪和全自动烟度计的安装、操作规范。
3、实验数据的处理以及结果分析。
七、实验注意事项
1、在13工况试验过程中，标定转速试验的发动机转速相对较高，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、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℃。
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。
八、思考题
1、GB6456-86规定的柴油机工况法排放试验的规程是怎样的？
2、13工况的排放结果测得后如何进行加权处理？
表2-1汽车及工程机械用柴油机试验工况
工况
柴油机转速（r/min）
负荷率（％）
加权系数
运转时间
数据测量记录
1
怠速
0
0.067
每个工况运转10min最后应调整至稳定运转
2
中间转速
2
0.08
3
中间转速
25
0.08
4
中间转速
50
0.08
5
中间转速
75
0.08
6
中间转速
100
0.08
7
怠速
0
0.067
8
标定转速
100
0.08
9
标定转速
75
0.08
10
标定转速
50
0.08
11
标定转速
25
0.08
12
标定转速
2
0.08
13
怠速
0
0.067
表2-2发动机工况法排放实验数据记
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