XXXX热能与动力机械性能实验》实验指导书学生.docx

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XXXX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录表：

柴油机十三工况法排放实验数据记录表

实验目的：

发动机型号：

测功机型号：

环境温度：

环境湿度：

实验单位：

实验人员：

实验日期：

工况

负荷率

（％）

柴油机转速（r/min）

扭矩

（N.m）

功率

（kW）

加权系数

CO

（ppm）

HC

（ppm）

NOx

（ppm）

烟度

（Rb）

备注

1

0

怠速

0.067

2

2

2200

0.08

3

25

2200

0.08

4

50

2200

0.08

5

75

2200

0.08

6

100

2200

0.08

7

0

怠速

0.067

8

100

3400

0.08

9

75

3400

0.08

10

50

3400

0.08

11

25

3400

0.08

12

2

3400

0.08

13

怠速

0

0.067

加权计算值

实验三喷油泵速度特性

一、实验目的

1、熟悉喷油泵试验台的结构、原理及用途，并掌物其操作方法。

2、了解柴油机的供油系统和喷油泵的结构及其工作原理。

3、掌物喷油泵速度特性的试验方法，加深对喷油泵速度特性的理解。

二、实验条件

1、PSDW110-2C喷油泵试验台一台

2、四缸Ⅱ号高压油泵一台

三、实验原理

喷油泵速度特性：

在喷油泵的油量控制调节机构（拉杆或齿条）位置不变时，每循环供油量随喷油泵转速变化的关系。

四、实验内容和要求（按内容逐项写清楚）

1、调节喷油泵转速，一人；转速调整应均匀。

2、记录喷油泵的供油量，一人；实验数据记录应准确无误。

五、实验方法与步骤

1、将喷油泵的拉杆固定在最大位置，并保持不变。

2、起动喷油泵试验台，设定喷油泵的低压供油压力（0.2MPa）和温度（25℃）。

3、起动主轴电机，选择手动方式调节喷油泵的调速旋钮改变喷油泵的转速（也可选择自动方式预先设定喷油泵的工作转速），测量在下列转速下喷油泵工作200次循环的供油量：

100、300、500、700、900、1100r/min，同一转速测量二次。

4、试验完毕后，做好保养清理工作，将实验数据记入柴油机喷油泵速度特性记录表（表五），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、实验数据的读取。

2、喷油泵的结构及其工作原理。

七、实验注意事项

1、实验过程中，喷油泵禁止无油工作，其转速变化不能太快。

2、应尽量保证喷油泵喷出的燃油都要进入测试量筒内；读数时要保证燃油液面水平，等到量筒内的油沫消失之后再读数，避免测量误差。

八、思考题

1、做此实验时为什么要将喷油泵的油量控制机构（拉杆或齿条）的位置固定不变？

2、柴油机喷油泵的每循环供油量随转速的增加如何变化？

为什么？

表3-1柴油机喷油泵速度特性实验记录表

序号

转速

供油量（ml/100次）

每循环供油量

（ml）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

签字年月日

实验四柴油机机械效率的测定实验

一、实验目的

用倒拖法测定柴油在标定工况下的机械损失功率Pm；并计算计算发动机的机械效率ηm，

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

三、实验原理

发动机机械效率ηm使指发动机有效功率Pe和指示功率Pi的比值。

发动机的指示功率Pi包括发动机对外输出有效功率Pe以及发动机的机械损失功率Pm。

四、实验内容和要求（按内容逐项写清楚）

本实验应和总功率实验一起进行，以便计算发动机的机械效率ηm。

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、按照《PUMAOPEN1.2发动机操作系统》的操作规程进入发动机实验控制界面，选取手动操作模式。

3、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5℃。

4、油门全开，调整发动机转速至标定功率所对应的转速2300r/min，测量并记录发动机的输出扭矩和功率Pe。

5、切断发动机的供油油路，用电力测功机拖动发动机运转，维持发动机2300r/min转速不变，待燃油消耗完。

测量并记录测功机测出的扭矩和功率，此功率即为发动机在该转速下的机械损失功率。

6、依次降低发动机转速至2000r/min、1700r/min、1400r/min、1100r/min、800r/min，重复步骤4、5，测得各转速下的输出功率Pe和机械损失功率Pm。

4、试验完毕后，做好保养清理工作，将实验数据记入柴油机机械效率的测定实验记录表（表4-1），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、发动机润滑油温度和冷却水出水温度的控制。

七、实验注意事项

1、在试验过程中，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、实验时一定要保证润滑油的温度和水温，以免造成机械损失功率的变化。

3、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。

4、、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。

八、思考题

1、发动机机械损失功率的测定常用的方法有哪些？

2、影响发动机的机械损失主要由哪些因素？

3、测量汽油机的机械损失功率与柴油机有何不同？

表4-1柴油机机械效率的测定实验记录表

序号

转速

（r/min）

功率Pe

（Kw）

机械损失功率Pm（Kw）

机械效率ηm

（%）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

签字年月日

实验五汽油机电控系统认识实验

一、实验目的

通过本次实验使学生对汽油机电控燃油喷射系统具有全面、系统的认识。

二、实验条件

1、B12电控汽油发动机4台

2、B12电控汽油发动机主要零部件1套

三、实验原理

通过汽油机电控燃油喷射系统原理图和发动机线束布置图认识并了解汽油机电控燃油喷射系统的基本组成和各主要传感器和执行器的机构特点及在发动机上的安装位置。

四、实验内容和要求

汽油机电控燃油喷射系统主要传感器认识：

进气压力/温度传感器（TMAP）；节气门位置传感器（TPS）；凸轮轴位置传感器（CAM）；曲轴位置传感器（CRANKSHAFTSENSOR）；爆震传感器（KNOCKSENSOR）；前氧传感器（OXYGENSENSOR）；冷却液温度传感器（COOLANTSENSOR）；车速传感器（VEHICLESPEEDSENSOR）；机油压力开关（OILPRESSURESENSOR）等。

汽油机电控燃油喷射系统主要执行器认识：

怠速控制阀（IACV）；点火线圈（IGNITIONLOIL）；汽油喷嘴；EGR控制阀（EGRVALVE）；炭罐控制阀（PURGEVALVE）；PDA控制阀等。

五、实验方法与步骤

1、老师列出学生需要认识的主要零部件；

2、学生在发动机上找到其安装位置；

3、学生根据课堂上介绍的内容，回答主要零部件的工作原理；

4、实验教师对主要零部件进行系统讲述。

六、实验的重点

学生自己能够熟练的找到主要零部件的位置和工作原理。

七、实验注意事项

在实际发动机上进行认识实验，发动机虽然处于非运转状态，但要注意地面不平、管路等拌脚。

八、思考题

1、电控汽油喷射系统常用的传感器有哪些？

分别起什么作用？

2、电控汽油喷射系统是如何实现喷油定时和喷油量的控制的？

3、车用汽油机满足第二阶段排放标准和第三阶段排放标准的发动机管理系统在构成上有何区别？

表5-1电控汽油喷射系统主要传感器和执行器

序号

名称

传感器或执行器外观图

传感器在发动机上的位置（图片）

传感器基本工作原理和作用

1

进气压力/温度传感器（TMAP）

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

实验六汽车加速性能实验

一、实验内容

测定汽车加速的时间、距离值，并绘制原地起步加速和直接档加速的Va-t曲线和Va-S曲线。

二、实验目的

通过实验使学生掌握测量汽车加速性能的原理及实验方法，了解仪器的工作原理并掌握其使用方法，学会对试验数据的处理和分析。

三、实验条件

1．实验车辆

（1）试验车车辆技术状态（如轮胎气压、胎面花纹高度、制动、转向性能及发动机工作状态等）及车用燃料、润滑油（脂）和制动液牌号、规格应符合该车使用说明书规定的要求。

新车须经过2500km磨合行驶。

（2）车辆加载质量，除有特殊规定外，轿车为规定乘员数的一半（取整数），城市客车为总质量的65%，其它车辆为额定满载。

乘员质量按每员65kg计算。

载荷按试验技术条件要求放置在车厢内，固定牢靠，试验时不得晃动和颠离，不得因潮湿、散失等条件变化而改变其质量大小。

（3）试验车必须清洁，试验时关闭车窗和驾驶室通风口，只允许开动驱动车辆所必须的设备，由恒温控制的空气流必须处于正常调整状态。

2．试验道路

试验必须在清洁、干燥、平坦的沥青或混凝土路面的直线路段上进行，道路长度、宽度应满足试验需求，纵向坡度＜0.1%。

如图1。

3．气象条件

试验应在无雨无雾的天气情况下进行，气温为0～40℃，相对湿度＜95%，风速＜3m/s。

4．仪器精度

仪器的精度不低于0.5%。

试验仪器必须经过计量检定，在有效期内使用；并在使用前进行调整，确保功能正常，符合精度要求。

用GPS测试仪测量加速性实验数据，用DSA-2A数据采集器进行数据处理。

图1汽车实验道路图

DAS-2A显示的设置

图2DSA-2A数据采集器的遥控器图

图3GPS测试仪

四、实验原理

1．原地起步连续换档加速性能实验是指从Ⅰ档起步（即起步档），按汽车最佳的换档时间逐次换至最高档，使节流阀开至最大，全力加速到80%Vmax的加速过程。

或用原地起步加速某一车速（50mile/h）或某一距离（S=400m或0.25mile）所需的时间来表明汽车的加速性能。

2．直接档加速性能实验是指汽车在最高档工作时，使节流阀开至最大，由