发动机性能实验指导书剖析.docx
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发动机性能实验指导书剖析
实验项目一发动机速度特性试验
一、实验教学组织
1、集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。
2、讲解实验内容、操作步骤及注意事项。
3、根据实验目的、要求进行分组。
4、在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对试验、检测数据进行记录。
5、教师总结实验情况。
二、实验学时：
2学时
三、实验目的
通过本次实验，使学生进一步加深本专业所学《发动机原理》、《汽车理论》等相关课程课堂理论知识的理解，增强感性认识。
掌握汽车发动机速度特性台架试验的基本原理和方法，提高实际动手能力，为今后从事生产、科研打下较牢固的基础。
四、实验要求
1、遵守实验规程，注意设备、仪器及人身安全。
2、掌握汽油发动机小时燃油消耗量、扭矩、进排气温度、机油温度及压力、冷却水温度等参数的检测方法。
3、认真记录试验数据，根据试验数据绘制汽油发动机速度特性曲线图，并能分析试验用汽油发动机在不同工况下的经济性和动力性。
4、按时完成实验报告。
五、实验内容
在发动机节气门开度不变的情况下，测出试验用发动机在不同转速下的有效扭矩、有效油耗率、小时油耗量及排气温度等参数。
六、实验仪器、设备
1、发动机性能测试台架（如图1-1所示）1台
2、汽油发动机1台
3、起动电源或蓄电池1台
4、转速表（转速传感器）
5、油耗仪1台
6、温度计1只
七、实验准备
1、试验前，指导教师应对所有试验仪器、设备按实验要求进行标定，并准备好试验所需的油料、冷却水、辅料及调试所需的工量具。
2、打开电源开关，预热发动机台架控制操作系统，使系统处于良好的工作状态。
3、检查各仪器、设备连接线路是否牢固可靠。
4、清除测试台架、发动机四周障碍物。
5、调整好发动机的点火装置，保证其最佳的点火提前角。
图1-1发动机试验台架简图
1—冷却水箱2—空气流量计3—稳压筒4—量油装置5—燃油箱6—测功机
7—转速表8—消声器9—垫层10—台架基础11—台架底板12—混合水箱
八、注意事项
1、实验过程中，应随时观察发动机及设备的运行情况，发现异常应立即停车检查并及时排除。
2、测量、记录数据要迅速、准确，尽量缩短每一工况的运行时间。
3、实验过程中，应随时检查发动机油温、水温，并及时补充发动机冷却水及台架的稳压水，以保证试验顺利进行。
4、运行工况的调节应缓慢进行。
5、试验完毕，发动机需空转运行5min之后才能停机。
6、实验场所不得有明火。
九、实验步骤及方法
1、开启控制系统电源，对控制系统进行预热3~5min。
2、检查冷却水泵的工作状况是否良好，冷却循环水量、发动机机油量是否充足。
3、检查发动机起动系统、点火系统线路连接情况。
4、起动发动机，并对发动机进行预热，使发动机机油温度达到85±5°C，出水温度应达到85±5°C。
5、按要求调整发动机点火提前角。
6、通过测功机油门执行器控制系统将发动机节气门开度大小固定在选定的位置上（此时通过调整后的发动机最大转速应为额定转速的70%）。
7、选取、确定相应的工况点（可根据试验需要而定，一般为均匀的8个转速点）。
8、逐渐增加发动机负荷（也可逐渐减少发动机负荷），使发动机转速按照所选取工况点顺序递减（增），为使测试数据较精确，一般为每次递减（增）100~200r/min。
9、在每一个工况点稳定运行1min后，记录此时发动机转速、燃油消耗量、扭矩、排气温度、机油温度、冷却水温度等参数。
10、测量燃油消耗量时，根据国家标准，其测量时间应大于20s，如测量时间小于20s，则需重复测量三次，取其算术平均值。
十、实验分析
由于汽车发动机大部分时间都是在部分负荷下进行工作的，随着节气门开度的减小，节流损失增大，因进气终了的压力下降，从而使决定充气量系数φc也随之下降；随着发动机转速的提高，φc下降的速度更快。
由图1-2可见，当发动机转速越低，转矩Ttq随发动机转速的增加而下降的越快，其最大转矩点及最大功率点均向低转速方向移动。
图1-2汽油发动机速度特性
1—全负荷2—75%负荷3—50%负荷4—25%负荷
十一、实验报告
实验报告
姓名班级时间实验地点
实验名称
发动机型号额定转速额定功率
环境温度进气温度燃料比重
仪器、设备型号
一、实验目的、要求
二、实验数据记录
将实验采集的所有数据填入表1-1中。
三、实验结果分析
1、根据测量数据，按下列公式计算所测各项参数值：
P
=
；T
=K·W；B=
；be=
式中：
Pe——发动机功率，KW；be——有效燃油消耗，g/kw.h；
n——发动机转速，r/min；Ttq——发动机扭矩，N.m；
B——每小时燃油消耗量，kg/h；
W——油耗重量，g；
W——测功机读数，Ｎ；
t——消耗燃油时间，Ｓ；
Ｋ——测功机常数。
２、绘制试验发动机的速度特性曲线：
Pe=f（n）；Ttq=f（n）;B＝f（n）；be=f（n）；Tr=f（n），参见图1-2所示。
图中：
Ｔr——排气温度，Ｋ。
３、分析发动机在不同转速条件下Ttq与Pe，Ttq与be等曲线之间的相互变化关系。
四、实验收获及心得
实验成绩指导教师（签名）日期
表1-1实验数据记录表
进气总压
（Kpa）
速度特性试验的目的
发动机
型号
温度
干球（℃）
编号
湿球（℃）
测功机
型号
水蒸气压
（Kpa）
编号
进气温度
（K）
燃料比值
（g/cm3）
校正系数
序
号
转速n（r/min）
测功机读数W（N）
有效功率
有效扭矩
燃油消耗量
油耗率
机油压力（Kpa）
排气温度Tr（K）
节气门开度（%）
点火提前角（℃）
实测
校正
实测
校正
容
重
量
r
w
（cm3）
（g）
历时
T
（S）
实测
校正
实测
校正
Pe（KW）
Ttq（N·m）
B（Kg/h）
be（kw·h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
实验项目二发动机负荷特性试验
一、实验教学组织
1、集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。
2、讲解实验内容、注意事项及操作步骤。
3、根据实验目的、要求进行分组。
4、在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对试验、检测数据进行记录。
5、教师总结实验情况。
二、实验学时：
2学时
三、实验目的
通过本次实验，使学生进一步加深本专业所学《发动机原理》、《汽车理论》等相关课程课堂理论知识的理解，增强感性认识。
掌握汽车发动机负荷特性台架试验的基本原理和方法，提高实际动手能力，为今后从事生产、科研打下较牢固的基础。
四、实验要求
1、遵守实验规程，注意设备、仪器及人身安全。
2、掌握汽油发动机台架试验燃油消耗量、扭矩、排气温度、机油温度及压力、冷却水温度等参数的检测方法。
3、认真记录试验数据，根据试验数据绘制汽油发动机速度特性曲线图，并能分析试验用汽油发动机在不同工况下的经济性和动力性。
4、按时完成实验报告。
五、实验内容
保持发动机在某一转速不变的条件下，测出发动机不同负荷下的有效油耗率、小时油耗量及排气温度等参数。
六、实验仪器、设备
1、发动机性能测试台架（如图2-1所示）1台
2、汽油发动机1台
3、起动电源或蓄电池1台
4、转速表（转速传感器）1支
5、油耗仪1台
6、温度计1支
七、实验准备
1、试验前，指导教师应对所有试验仪器、设备按实验要求进行标定，并准备好试验所需的油料、冷却水、辅料及调试所需的工量具。
2、打开电源开关，预热发动机台架控制操作系统，使系统处于良好的工作状态。
3、检查各仪器、设备连接线路是否牢固可靠。
4、清除测试台架、发动机四周障碍物。
5、调整好发动机的点火装置，保证其最佳的点火提前角。
八、注意事项
1、实验过程中，应随时观察发动机及设备的运行情况，发现异常应立即停车检查并及时排除。
2、测量、记录数据要迅速、准确，尽量缩短每一工况的运行时间。
3、实验过程中，应随时检查发动机油温、水温，并及时补充发动机冷却水及台架的稳压水，以保证试验顺利进行。
4、运行工况的调节应缓慢进行。
5、试验完毕，发动机需空转运行5min之后才能停机。
6、实验场所不得有明火。
图2-1发动机试验台架简图
1—冷却水箱2—空气流量计3—稳压筒4—量油装置5—燃油箱6—测功机
7—转速表8—消声器9—垫层10—台架基础11—台架底板12—混合水箱
九、实验步骤及方法
1、开启控制系统电源，对控制系统进行预热3~5min。
2、检查冷却水泵的工作状况是否良好，冷却循环水量、发动机机油量是否充足。
3、检查发动机起动系统、点火系统线路连接情况。
4、起动发动机，并对发动机进行预热，使发动机机油温度达到85±5°C，出水温度达到85±5°C。
5、按要求调整发动机点火提前角。
6、通过测功机油门执行器控制系统逐渐调节发动机节气门开度大小，使发动机转速稳定在额定转速的50~80%范围内。
7、选取、确定相应的试验工况点（可根据试验需要而定，一般为8个）。
8、测试时，每一试验工况点具体操作步骤是：
（1）通过测功机控制系统适量增加发动机负荷，此时，发动机转速下降。
（2）通过测功机油门执行器控制系统逐渐调节发动机节气门开度大小（开度分别按20%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%调节），使发动机仍然稳定在选定的转速上。
9、在每一个工况点稳定运行1min后，记录此时发动机转速、燃油消耗量、扭矩、排气温度、机油温度及压力、冷却水温度等参数。
10、测量燃油消耗量时，根据国家标准，测量时间应大于20s，如测量时间小于20s，则需重复测量三次，取其算术平均值。
十、实验分析
1、燃油消耗量B曲线变化趋势的分析
根据已学知识可知，当汽油发动机转速一定时，小时燃油消耗量B的多少主要取决于节气门的开度和混合气的浓度。
当节气门开度由小逐渐加大时，充入汽缸的混合气量逐渐增多，由于过量空气系数总体变化不大，B也随之增加。
在混合气变浓后，B迅速增加。
因此，燃油消耗量B曲线变陡，如图2-2所示。
2、有效燃油消耗率be曲线变化的分析
根据已学知识可知，be曲线的变化取决于ηit、ηm的变化。
在进行发动机负荷特性试验时，随着负荷的增加，节气门的开度也会随着加大，此时汽缸内残余废气相对减少，燃烧速度加快，而且由于相对热损失减少及燃油汽化条件改善，均可使ηit增大。
当发动机转速一定，但负荷增大时，发动机机械损失功率Pm变化不大，而指示功率Pi随负荷比例加大，依次ηm＝1－Pm/Pi迅速增加。
如图2-3所示。
图2-2汽油发动机负荷特性图2-3汽油发动机ηitηm随负荷的变化
在发动机空转时，其指示功率完全消耗在内部损失上，即Pi＝Pm，ηm＝0，此时be为“∞”，如图2-2所示。
随着节气门开度的加大，此时ηit和ηm同时上升，而be迅速下降。
在大负荷时，由于需要较浓的混合气，特别是当发动机处于全负荷时，过量空气系数为0.85~0.95，由于燃烧不完全，ηit下降，使be又重新上升。
十一、实验报告
实验报告
姓名班级时间实验地点
实验名称
发动机型号额定转速额定功率
环境温度进气温度燃料比重
仪器、设备型号
一、实验目的、要求
二、实验数据记录
将实验数据记录在表2-1中。
三、实验结果分析（计算、绘制曲线、误差分析等）
１、根据测量数据，按下列公式计算所测各项参数值：
P
=
；T
=K·W；B=
；be=
式中：
Pe——发动机功率，KW；be——有效燃油消耗，g/kw.h;
n——发动机转速，r/min；Ttq——发动机扭矩，N.m
B——每小时燃油消耗量，kg/h;
W——油耗重量，g
W——测功机读数；Ｎ
t——消耗燃油时间，Ｓ
Ｋ——测功机常数。
２、绘制试验发动机的负荷特性曲线：
be＝f（Pe）;Ｂ=f（Pe）；Tr=f（Pe），参见图2-2、2-3所示。
图中：
Ｔr——排气温度
３、分析负荷特性曲线B、Ｔr、be随Pe的关系变化及原因，Ｋ。
表2-1实验数据记录表
进气总压
（Kpa）
负荷特性试验的目的
发动机
型号
温度
干球（℃）
编号
湿球（℃）
测功机
型号
水蒸气压
（Kpa）
编号
进气温度
（K）
燃料比值
（g/cm3）
校正系数
序
号
转速n（r/min）
测功机读数W（N）
有效功率
有效扭矩
燃油消耗量
油耗率
机油压力（Kpa）
排气温度Tr（K）
节气门开度（%）
点火提前角（℃）
实测
校正
实测
校正
容
重
量
r
w
（cm3）
（g）
历时
T
（S）
实测
校正
实测
校正
Pe（KW）
Ttq（N·m）
B（Kg/h）
be（kw·h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
四、实验收获及心得
实验成绩指导教师（签名）日期
升级会员 