发动机台架实验.docx
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发动机台架实验
发动机台架试验
一、试验目的及作用
目的：
1、掌握发动机试验方法。
2、熟悉所用设备、仪表。
3、学会数据采集与整理，绘制特性曲线。
4、根据数据分析发动机的工作状况，判断发动机性能，寻求最佳工况。
作用：
发动机各项性能指标、参数及各类特性曲线都是在发动机试验台架上按规定的试验方法进行测定的。
二、试验对象
本田125cc发动机（排量：
1.5L；最大功率：
4.8kW；最大扭矩：
3.8N·M）
三、试验设备
1.试验台装置（图1）；
2.辅助装置：
a、可调水量冷却系统b、专用油量测量装置c、通风装置d、消声地坑；
3.制动测功装置—测功器
（1）水力测功器
（2）平衡式电力测功器（3）电涡流测功器
四、试验方法-试验条件要求
试验方法要求
1进气
尽可能使用原车用的进气系统，改变进气系统时，注意以下参数不能变动：
（1）进气管直径
（2）原车用中冷器压力降△p或根据指定值
（3）增压器压气机前的进气真空度<5kPa
（4）曲轴箱通风系统符合发动机技术要求
2排气
尽可能使用原车用的排气系统，如果涡轮后的条件有变化，须保持指定的排
气背压（通常要求涡轮后排气背压≤10kPa，有特殊要求的除外）。
3燃油输送
在试验过程中，喷油泵进油管中不允许有气泡；过量的燃油根据技术要求回
流，输油管中不能出现压力波动。
4冷却系统
（1）节温器阀固定在全开位置（有特别要求的除外）。
（2）试验间的冷却系统要保证原车用冷却液的流量和系统的压力。
5附件设备
不安装或全部脱开（有特别要求的除外）。
6试验用油
按照技术要求选择，燃油的密度变化应小于参考值的±0.6%。
测试条件要求
1大气状况
从试验开始，至少每小时测量一次大气压力和进气湿度。
2温度控制
（1）压气机前的进气温度25℃（国家标准的标准进气状态）
（2）喷油泵进口的燃油温度38±2℃
（3）出水温度88±5℃（国家标准）。
（4）中冷后温度（全负荷工况）：
¾标定转速：
49±2℃¾最大扭矩转速：
40±2℃
¾45%标定转速：
37±2℃¾900r/min（或者低端转速）：
33±2℃
3在稳定状况下测量
在每个测量点，记录数据前，要保证所有的参数达到稳定。
五、试验时间及地点
时间：
四月初（具体时间待定）
地点:
麓谷发动机台架试验室
六、试验人员
司明鑫、危红媛、季武威、赵吉瑞、夏涛
七、实验内容（GB/T18297-2001汽车发动机性能试验方法
1．规定了汽车用发动机性能台架试验方法，包括各种负荷下的动力性及经济性试验方法，无负荷下的起动、怠速、机械损失功率试验方法以及有关气缸密封性的活塞漏气量及机油消耗量试验方法。
2．对主要测试仪表的精度要求
•扭矩：
误差不大于所测发动机最大扭矩的±1%
•转速：
误差不大于所测值的±0.5%
•燃油消耗量：
误差不大于所测值的±）
1.发动机负荷特性实验
1.实验目的：
1.掌握发动机负荷特性的试验方法
2.熟悉所用设备、仪表
3.学会数据采集整理以及绘制曲线
4.判断发动机性能，并应用
2.实验原理：
保持发动机转速不变的情况，通过改变发动机负荷得到的发动机性能，包括油耗、功率、排气温度等参数。
在规定的转速、不同的负荷下评定发动机的经济性。
3.实验设备：
1.125cc发动机一台
2.水力测功器一台
3.温度表、气压表、烟度计、空气流量计等
4.SYZZ转速──油耗自动测量仪一套
4.实验方法步骤：
方法：
在若干个转速（其中应含常用转速和2000r/min）下进行试验。
发动机转速不变，从小负荷开始；逐步开大油门进行测量，直至油门全开，适当地分布8个以上的测量点，应包括转速为2000r/min，平均有效压力为20OkPa的工况点
步骤：
（1）检查机油量，以及起动电机等电路连线。
（2）起动预热，检查油压、发动机状况，等水温、油温升到正常值（75℃）时方可开始实验。
（3）将发动机加载至标定工况，即功率和转速都到标定值，然后稳定运行五分钟左右。
（4）逐渐开启节气门，直至最大，同时调节负载使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率、排气温度及燃油消耗量。
然后关小节气门，调整负荷使发动机保持转速不变再测定。
如此下去直至发动机能稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷下的燃油消耗量，排气温度，功率。
测定每一工况下各参数时，必须使发动机在此工况下稳定运行，以防测录数据不稳定。
测油耗时间必须测录两次以上，并取平均值。
5.注意事项
（1）对于每一个实验转速至少选择5个工况点，并且覆盖整个负荷范围。
（2）进气温度：
沿发动机进气口（即进气连接管、化油器、节气门体或空气滤清器的进气口）的轴线，若空气滤清器系周边进气结构，可在空气滤清器里面的中间位置测量；传感器不能受到热辐射，应采取措施进行热屏
（3）排气温度：
传感器位于排气连接管的中心，传感器逆气流方向插入
（4）实验时，负荷要调整平稳，油门开缓慢，避免负荷大起大落。
（5）实验前应对所用的设备及仪表进行仔细的检查，必要时进行保养。
（6）对被测测试的发动机作起动前的例行保养。
然后起动发动机，使其运转到正常的技术状态。
（7）开始进行实验：
实验中选定一个转数保持不变，从最小负荷为起点，逐渐加大负荷，直到加到满负荷为终点。
一条曲线上最少应有6个均匀点。
认真纪录每一扭距下的扭距、功率、转速和小时耗油量，实验开始后应注意，水温、油温、机油压力的变化。
在记录各转速下的负荷特性时，须保持发动机水温和全损耗系统用油的温度稳定，大气条件尽可能接近。
6数据处理与特性曲线绘制
1）实验中应记录数据：
大气状况：
大气压力、大气温度、相对湿度。
测功器表盘读数
发动机曲轴转速
Δt油耗仪读出时间
ΔG油耗仪砝码重量
排气温度
机油温度
冷却水温度
2）导出参数及名称：
功率Pe=F*n/K（kw）
F—测力结构读数（N）
n—发动机转速（r/min）
K—测功器常数
K=9550/L
L—测力机构力臂长（m）
燃油消耗量B=ΔG*3600*10-3/Δt（kg/h）
Δt—油耗仪读出时间（s’）
ΔG—给定砝码重量（g）
有效燃油消耗率be=B/Pe*103（g/kwh）
3）绘制特性曲线：
以标定转速下的功率Pe为横坐标，以B,be,Tr为纵坐标，在坐标纸上画出曲线。
2.发动机外特性试验
1.实验目的
（1）熟悉测定汽油机外特性的仪器设备及实验方法。
（2）根据测得的汽油机外特性，分析汽油机的性能。
2.实验原理
汽油机全负荷速度特性是汽油机节气门位置处于最大时汽油机性能参数随转速的变化关系，也称为外特性。
它表示汽油机所能达到的最高性能。
由此特性可确定它所能达到的最大功率和最大扭矩以及相应的转速，是标定和选择汽油机的主要依据。
测试汽油机外特性的方法是固定汽油机的油门为最大位置，测量性能参数（Ttq、be、Pe等）随转速的变化关系。
3.实验设备
（1）测功机 D4水力测功机
（2）油耗仪：
自制容积法油耗仪。
（3）水温、润滑油温度仪：
热电阻式温度仪（BA1型）。
4.实验内容及步骤
实验方法：
测试汽油机外特性的方法是固定汽油机的油门为最大位置，测量性能参数（Ttq、be、Pe等）随转速的变化关系。
实验步骤：
1）检查发动机各安装螺栓、联轴节及安装防护罩等是否正常。
2）检查润滑油和冷却水量是否符合要求，有无泄漏；仪器设备工作是否正常。
3）起动并预热发动机使水温达到规定温度（75℃－80℃）。
4）调整汽油机为标定工况，测量相应参数。
5）固定节气门位置。
从标定转速开始，每隔300（转／分）左右测量一点，直到最低稳定转速。
注：
1）每一试验点需测量出:
n（转速）、P（测功机读数），△V（油量）、△t（耗油时间）、出水温度t（H2O），机油温度t（Oil），排气温度tr等参数。
2）耗油时间需取二次测量的平均值。
3）必须画出监视曲线，及时发现飞点并进行补做。
（1）数据处理
有效功率Pe：
Pe=0.736﹡K﹡P﹡n（KW）
（1KW=1.36马力，1马力=1/1.36=0.736KW）
小时耗测量B：
B=3.6﹡△V﹡ρ/△tP﹡n（Kg/h）
式中：
ρ---汽油密度
有效比油耗be：
be=B/Pe×103（g/KW·h）
有效扭矩Ttq：
Ttq=7026KP（N·m）
Pe＝0.001×P×n=Ttq×n/9550（马力）
Ttq=9550*Pe（马力）=（9550/1.36）*Pe=7026*K*P（N.m）
（2）绘制特性曲线
以转速为横坐标，以Me、ge、Ne等为纵坐标，绘制特性曲线。
（3）分析计算
标定功率、最大扭矩、最大扭矩转速、扭矩储备系数、最低油耗等参数。
5.注意事项
（1）注意安全，尤其注意尽量避开联轴节位置。
（2）测定每一工况时必须稳定运转2—3分钟，以保证测量精度。
（3）整个测量过程中保证节气门开度不变。
3.发动机万有特性试验
1.实验目的：
在不同转速、不同负荷下，评定发动机在车用状态（即带全套附件）下的经济性和排放特性。
2.实验设备：
测功机、燃油耗仪、台架数据采集系统
3.测试条件：
机油温度台架自动控制88+—5摄氏度，冷却液温度台架自动控制88+-5摄氏度
Pe=0.001Pme*Vs*N*i=k*Ome*N
Pme；平均有效压力，N转速，be耗油率
4.试验内容及步骤
在发动机工作转速范围内适判地选定8个以上的转速进行试验。
发动机转速不变，从小负荷开始；逐步开大油门进行测量，直至油门全开，适当地分布8个以上的测量点，应包括转速为2000r/min，平均有效压力为20OkPa的工况点。
实验数据记录及处理：
进气状态、转速、扭矩、燃料消耗量、点火或喷油提前角、点燃机进气管真空度或绝对压力、空燃比和燃料牌号。
按需要测量CO、HC、NOx排放量等。
绘制万有特性曲线：
以发动机输出扭矩为左侧纵坐标，发动机转速为横坐标，发动机做功汽缸平均有效压力为右侧纵坐标，绘制曲线。
6.注意事项：
（1）在记录各转速下的负荷特性时，须保持发动机水温和全损耗系统用油的温度稳定，大气条件尽可能接近。
（2）注意安全，尤其注意尽量避开联轴节位置。
（3）测定每一工况时必须稳定运转2—3分钟，以保证测量精度。
4.发动机起动特性试验
1.实验目的:
1.掌握发动机起动特性的试验方法
2.熟悉所用设备、仪表
3.学会数据采集整理以及绘制曲线
4.判断发动机性能，并应用
5.评定发动机的低温（汽油机环境温度255K）、中温及热机起动性。
起动性的优劣取决于启动发动机所需要的拖动时间。
2.实验设备：
扭矩传感器、数字测速仪、电压表扭矩扳手
3.实验条件:
低温起动试验，汽油机在255K、柴油机在263K的环境温度下进行，加足防冻液及润滑油的发动机（含变速器）、充足电的蓄电池和燃油一起置人规定的低温环境，待蓄电池电解液、防冻液及润滑油温达到规定的环境温度±1K时，即可开始低温起动试验。
暖机起动试验前，在40％～80％额定转速下运转，待冷却液温度达到361K±5K后，怠速10s，停机120min，环境温度不限，即可开始中温起动。
热机起动试验前，在40％～80％额定转速下运转，待冷却液温度达到361K±5K后，怠速10s，停车10min，环境温度不限，即可开始热车起动。
4.试验步骤:
试验方法
若系自动变速器，置于“停车”档状态（A-P）；若系手动变速器，置于“空”档，且离合器先后处于接合状态（M-O-Ⅰ）及分离状态（M-O-Ⅱ）。
在相应试验条件下，各状态分别进行低温、暖机及热机起动试验。
其程序如下：
按制造厂使用说明书的规定程序进行设置和操作。
起动机通电拖动发动机，气缸内着火工作，转速升高，尽早断电，通电时间（亦称拖动、起动时间）不得超过15s，发动机能自行运转10s以上不熄火，则认为起动成功，该种试验完成。
在拖动及自行运转期间不得操纵发动机。
若起动失败，按制造厂使用说明书的规定程序再次进行设置和操作，在3min内继续进行下一次起动；低温起动时需待冷却液、润滑油及电解液达到规定的环境温度，方可进行下一次起动。
若3次起动失败，则终止该种试验。
5.实验数据记录及处理
数据记录：
起动失败次数、起动成功的拖动时间、环境温度和迸气状态。
起动机和蓄电池的最低工作（即拖动时的）电压、拖动及自行运转的发动机转速、起动电流、迸气管绝对压力等与时间的关系曲线。
起动前冷却液，各种润滑油及电解液的温度；汽油牌号及馏程、柴油牌号。
数据处理
发动机起动性评分。
a）评语与分数（见表5）。
表5 分数与评语的对应关系
分数
评语
分数
评语
9
8
7
6
5
优秀
很好
好
尚可
及格
4
3
2
1
不及格
不大可靠
不可靠
很不可靠
b）按起动质量（即起动成功的拖动时间）评分（见表6）。
表6 拖动时间与分数的关系
拖动时间 s
低温起动评分
环境温度：
汽油机255K、
暖机／热机起动评分
环境温度不限
0～1
2
3
4
5
6
7
8～9
10～15
15以上
9
9
8
7
6
5
4
3
2
1
9
7
5
3
2
2
2
2
2
1
c）起动失败扣分
一次失败扣2分，两次失败扣5分，三次失败评定为1分。
d）发动机的起动性总分计算
总分等于起动成功的评分减去起动失败的扣分数。
若差值小于1时，令总分为1。
5.进排气口温度压力测试
传感器的安装：
1.进气压力传感器安装在节气门后，进气管上。
准确的计算出进气管空气的量。
2.进气温度传感器:
与进气压力传感器是一体的，一般安装在进气歧管上（没有进气歧管则同上）
3.排气温度压力传感器：
安装在排气歧管表面。
实验时发动机接地，发动机本身带电会使排气歧管表面的传感器（热电偶式）失真。
6.燃油经济性检测
1.实验目的：
1.测试发动机的百公里油耗，确定其经济性能，为改装提供数据支持
2.实验仪器：
车速测定仪，燃油消耗仪（精度0.5%）、计时器（最小读数0.1）
3.实验项目：
多工况燃料消耗试验，直接档全油门加速燃料消耗量试验、等速燃料消耗量试验
4.检测方法：
加入新机油至发动机油标尺上限，起动后，尽快调到试验规定的工况，运转1h，且机油温度稳定后，停机；均匀转动曲轴，在1min以内顺转曲轴一圈，再继续顺转至第1缸上止点，在这1min终了时在油底壳放油塞处开始放油，放油时间为15min。
2.实验方法：
称量放出的机油、容器及漏斗的总重W1，将油倒回发动机，再称量未能倒净的机油、容器及漏斗的总重W2，两次重量之差（W1-W2），即为加入的机油量Wi。
起动发动机，迅速调到放油前的运行工况，开始试验，连续运行24h，停机；按上述方法转动曲轴、放油、称重，得到试验后放出的机油、容器及漏斗的总重W3，W3与W2之差即为试验后放出的机油量Wo。
机油总消耗量Go=Wi-Wo
试验中发动机所漏出的机油，用一定重量的干棉纱及时擦净，棉纱重量的变化即为漏油量Go1。
发动机的窜油量GoP=Go-Go1
连续称重法：
在油底壳侧面打开一个长方形的溢流孔，其长边处于水平，且下沿应位于油标尺的机油上限和下限的中间。
在该沿的下方收集机油，送入机油计量容器的油面以下。
收集装置应焊在油底壳上。
机油泵的进油管从容器中吸油，不得有空气窜入。
该容器放在磅秤上。
可在容器中设置机油冷却器。
所有连接管道和装置不能影响机油消耗量测量精度。
加足新机油，起动后，尽快调到试验规定的工况，等机油温度及机油计量磅秤读数趋于稳定后，开始测量，连续运行24h，每小时测量一次。
计算24h总的机油消耗量Go。
试验中发动机所漏出的机油，用一定重量的干棉纱及时擦净，棉纱重量的变化即为漏油量Go1。
发动机的窜油量GoP=Go-Go1。
3.测量项目及数据整理：
机油消耗量试验中的燃油总消耗量
、机油总消耗嫩、窜油量、漏油量、机油温度、点燃机进气管真空度或绝对压力、进气状态、转速、扭矩、机油釉度和牌号。
数据记录;
气温、气压、汽油密度、燃油消耗体积。
燃油消耗量公式：
多工况燃油消耗试验修正公式;
标准状态;气温20度、气压100kPa、汽油密度0.742g/ml。
修正公式;Qc=QA（C1*C2*C3）
C1=1+0.0025（20-T）
C2=1+0.0021（P-100）
C3=1+0.8（0.742-p）,p试验时的燃油密度，T实验时的环境温度
4.注意事项:
1.仅使用油耗传感器时，电控喷油发动机须处理从压力调节器回流多余燃油的问题。
如果多余的油回到油耗传感器的前面，则测出的油耗变成是发动机实际消耗的油加上回流的油。
必须让多余的油回到油耗传感器的输出端才算正确.
2.轮胎气压（冷态）应符合该车技术条件的规定，误差不超过±0.01MPa，且左右轮胎花纹一致。
3.测试时发动机盖须打开，路后起动发动机，在确保无任何渗漏时方可盖上发动机盖。
4.传感器的滤清器在脏物堵塞后，可拆下，用压力小于500kPa的压缩空气吹除脏物。
7.活塞漏气量试验
1.试验目的：
评定活塞组与气缸套的气体密封性，亦可用来监护这对摩擦副的工作情况
2.试验条件：
堵住曲轴箱与外界交往的一切通道，如，曲轴箱通风的迸出口、油标尺孔、汽油泵的呼吸孔及各种罩盖的接合处等，并要求曲轴油封密封正常（曲轴箱内加0.2kPa压力，其泄气量不得大于5L/min）。
必要时，曲轴箱与活塞漏气量测定仪之间可添置冷凝器，所有连接软管内径不小于20mm，漏气量测定仪的排气口不应受到吹拂。
试验中如有火花塞炽热点火，可采用冷烈火花塞
3.试验方法：
油门全开，在发动机工作转速范围内，顺序地改变转速进行测量，适当地分布8个以上的测量点
4.测量项目：
进气状态、转速、漏气量、扭矩、燃料消耗量、机油黏度及牌号，绘制活塞漏气量曲线
8.发动机速度特性实验
1.试验目的：
（1）掌握测取发动机速度特性的实验方法。
（2）掌握测取发动机速度特性所用仪器设备的使用与操作。
（3）根据试验结果，分析发动机的性能。
2.试验原理：
发动机速度特性是当喷油泵齿条（或拉杆）位置一定时，发动机性能参数随转速改变而变化的关系。
当齿条（或拉杆）位置限制在标定功率位置时称为全负荷速度特性也称外特性，齿条（或拉杆）位置限制在部分位置时称为部分荷速度特性；一般情况下多做外特性。
3.试验设备：
（1）Y300水力测功器一台；
（2）SYZZ转速──油耗自动测量仪一套；
（3）温度表、气压表、烟度计、空气流量计等。
4.实验内容及步骤:
（1）检查仪器、仪表工作正常，接通燃油、冷却水通断阀。
（2）按常规启动柴油机，暖机，当油温、水温达到规定值时，加载试验。
（3）调节发动机油门，使其转速逐渐升至额定转速（1500rpm），调节水力测功器手轮，使负荷逐渐增加至额定负荷（Neh＝125.8KW时，负荷F＝559.1）。
反复调节油门和测功器手轮，使其转速和负荷稳定在额定工况点上。
用专用夹具固定油门。
测量记录转速ｎ、负荷Ｆ、耗油时间ｔ、单位时间的耗油量Ｍ、烟度等。
（4）调节水力测功器手轮，使发动机转速缓慢地下降到某一定值（90％ｎH），在新的转速和扭矩下达到新平衡后，测取各主要性能参数并记录下来。
（5）用此方法逐步测取80％ｎH，70％ｎH，60％ｎH，50％ｎH，40％ｎH下的各主要性能参数，直到最低稳定转速。
（6）用减少负荷的方法，使柴油机转速按上述转速点上升，并分别测取和主要参数，记录下来。
实验完毕松油门固定专用夹具。
上述方法测取的是全负荷速度特性。
（7）部分负荷速度特性的测取是方法是：
调节油门，使转速升至Ａ％ｎH，调节水力测功器手轮，使负荷在额定负荷下，待稳定后装油门紧固夹具。
测取各主要性能参数并记录下来。
按５、６项方法测取其它工况点各主要性能参数。
（8）按操作步骤完成试验后停机。
清洁保养设备。
5.注意事项:
（1）注意安全，尤其注意尽量避开联轴节位置。
（2）测定每一工况时必须稳定运转2—3分钟，以保证测量精度。
（3）整个测量过程中保证调速手柄位置不变。
9.调速特性实验
1.试验目的：
用稳定调速率来评定压燃机的调速性能
2.试验条件：
本试验可与总功率试验结合在一起进行
3.实验设备：
发动机一台；水力测功器一台；转速──油耗自动测量仪一套；温度表、气压表、烟度计、空气流量计等。
4.实验内容及步骤:
检查仪器、仪表工作正常，接通燃油、冷却水通断阀;按常规启动柴油机，暖机，当油温、水温达到规定值时，加载试验;调节发动机油门，使其转速逐渐升至额定转速（1500rpm），调节水力测功器手轮，使负荷逐渐增加至额定负荷（Neh＝125.8KW时，负荷F＝559.1）。
反复调节油门和测功器手轮，使其转速和负荷稳定在额定工况点上。
用专用夹具固定油门。
测量记录转速ｎ、负荷Ｆ、耗油时间ｔ、单位时间的耗油量Ｍ、烟度等;调节水力测功器手轮，使发动机转速缓慢地下降到某一定值（90％ｎH），在新的转速和扭矩下达到新平衡后，测取各主要性能参数并记录下来。
5.试验方法:
卸除全部负荷，油门置于全开位置，使发动机转速达到最高稳定空转转速，然后逐步增加负荷，转速逐步下降，直至最大扭矩转速，适当地选取10个以上的测量点，包括额定转速点、并使较多的点分布在转折处
6.测量项目及数据整理:
进气状态、转速、扭矩、燃料消耗量、调速器开始不起作用的转速n1（r/min）及最高稳定空转转速n0max（r/min）。
稳定调速率δ2按下式计算：
δ2=（n0max-n1）/nr×100%
式中：
nr——额定转速，r/min。
10.总功率净功率试验
1.试验目的:
评定发动机在全负荷工况下的动力性、经济性和排放性能
2.试验条件:
试验中如有火花塞炽热点火，可采用冷型火花塞
3.试验方法：
油门全开，在发动机工作转速范围内，依次地改变转速进行测量，适当地分布8个以上的测量点
4.测量项目及数据整理:
进气状态、转速、扭矩、燃料消耗量、压燃机的排气可见污染物（按GB3847）、点燃机的空燃比或CO（按GB14761）、排气温度、点火或喷油提前角、点燃机进气管真空度或绝对压力及燃油牌号绘制总、净功率特性曲线
八、故障分析
汽油发动机台架试验常见故障及排除方法
汽油发动机台架试验常见故障及排除方法
序号
问题
具体现象
判断方法
故障原因
诊断方法
说明
1
无法启动
无电
测量线束点火线圈接头电压数值
电瓶无电
测量电瓶电压
1、长期使用的线束主继电器及插接端子易受到冷却液及油品污染，导致表面氧化生成白色绝缘物质，导致线束无电，此故障试验室多次发生。
2、线束试制有问题，试验前没有对线束进行检查。
没有正确标注线束电源、点火，导致错接。
台架点火控制线断路
断开与线束的连接，测量台架点火控制线电压
线束
升级会员 