内燃机原理实验指导书.docx

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内燃机原理实验指导书

内燃机学实验指导书

热能与动力工程实验室

第一章实验教学的组织、要求和安全

一、实验的组织

按照《内燃机学教学大纲》的要求，学生必须完成下列实验内容：

1、内燃机机械效率的测定；

2、内燃机负荷特性的测定；

3、内燃机速度特性的测定；

4、柴油机调速特性的测定。

为使每一位学生能对试验的内容、方法和操作技术得到深入的了解，每班学

生分为若干个小组，每一实验小组学生应为5—6人，并推选出一名小组长。

由于内燃机实验过程中的噪声、振动及温度等对人体的影响较大，因此，每次实验连续时间不宜超过3小时。

实验指导教师是整个实验的负责人，实验课开始时，应扼要地向学生说明每次实验的目的、主要内容、实验工作位置、以及达到实验目的所用的仪器和工具性能、使用方法与误差。

并向学生说明各项实验中安全操作技术。

在实验过程中，指导教师要全面掌握实验的进度，保证学生的实验质量。

二、实验的要求

1、发动机的性能试验，是一种集体性很强的工作。

实验能否顺利进行，所取得的测量数据是否准确可靠，完全取决于每个测量人员的精细及协同一致地工作。

任何一个部位的疏忽和大意，必定招致整个试验工作的失败，所做工作可能会前功尽弃。

测量误差的原因，多半由于工作心乱，草率与不小心，必须严加注意。

2、实验前每位学生必须认真预习实验指导书，对实验的目的及实验方法有充分的了解，如未进行预习者，不得参加实验，凡参加实验者都要带实验指导书、记录纸、笔等。

每个实验小组须带计算器台。

3、实验开始前学生要熟悉练习各种设备食品的操作使用方法，实验过程中听从指导教师的指挥，统一协调进行。

4、学生小组长负责组织学生的分工与轮换工作位置，要求同学严格遵守实验室的安全操作规程，爱护试验设备、仪器和工具。

5、实验结束后，学生应打扫各工作位置，整理好试验设备、食品和工具。

经实验指导教师批准后方可离开实验室。

三、实验的安全保障

这确保实验的顺利进行，参加实验的指导教师和学生必须严格遵守下列各项安全规则：

1、发动机及试验设备上的危险转动部件及连接件必须装有保护罩；

2、实验前应仔细检查并紧固所有连接螺钉；

3、严禁在发动机运转时调整或揩抹任何转动部件；

4、所有设备不允许有漏油、漏水及漏气等现象。

实验室环境应保持干燥清洁。

5、实验室内严禁吸烟与使用明火；

6、参加实验的所有人员必须服装整洁；

7、实验过程中学生必须服从指导教师的指导和安排，不允许擅自操作仪器和设备。

第二章内燃机性能的测定实验

实验一内燃机机械效率的测定

一、实验目的

了解发动机的机械损失，评定发动机的结构完善程度与调整装配的质量。

二、实验要求及原理

1.熟悉用油耗线法测定发动机的机械损失功率的方法和基本操作技术；

2.发动机在转速不变时测定出整机油耗量随负荷变化的曲线，如图所示，然后将此线外延到与横坐标相交的a点，则图上oa的值就是所求的机械损失，即Pmm，则机械效率为：

图1-1油耗量曲线

三、实验设备、仪器及工具

水力测功器一台、柴油机、数字转速显示仪一台、测量油耗仪一台、计算器一台、工具一套。

四、实验步骤和方法

1、实验时，按实验须知做好各项准备工作，启动发动机，暖机，使发动机达到正常工作状态；

2、将发动机节气门或供油齿条调节到一定位置，调整发动机负荷（即改变测功器供水量）到较低负荷，使发动机在最大扭矩转速下稳定运转；

3、测取该工况下发动机的转速n、测功器磅秤读数F、燃油消耗量B、燃油消耗率

、冷却水温度t、机油压力

，润滑油温度

，发动机排气温度

。

并记录下来；

4、全部数据测取完后，改变节气门（或供油量）位置，增加发动机负荷，使发动机恢复到标定转速下稳定运转，此时重复测取上述数据并记录；

5、继续改变工况，一般由低负荷往高负荷做，一直到节气门全开（或供油量达到最大值）为止，按上述方法重复进行参数测定和记录，一般完整的实验需要测取6～8个工况点；

6、实验过程中要绘制监督曲线B—

，如图1—2所示，以监督试验的准确性，如发现某点数据不符合一般规律，应补做；

图1-2监督曲线

7、实验结束后,将发动机熄火。

五、实验报告内容

1、说明实验的时间、地点，写明实验的环境条件和仪器设备的名称及性能等；

2、提供完整的实验记录表；

3、根据所测数据计算实验用发动机的不同负荷下的机械效率；

4、分析与评价该机的机械效率；

实验二内燃机负荷特性的测定

一、实验目的

制取发动机负荷特性的目的在于找出发动机在转速不变的情况下，燃料消耗量、燃料消耗率和排气温度等指标随负荷变化的关系。

二、实验要求

1、熟悉制取发动机负荷特性曲线的方法、步骤和基本操作技术；

2、了解发动机以不同负荷工作时动力性指标与经济性指标的变化规律；

3、实验要求从低负荷开始往高负荷做，一直到最大供油量为止。

三、实验设备、仪器及工具

水力测功器一台、发动机一台、数字转速显示仪一台、测量油耗仪一台、计算器一台、气压计一台、温度计一台、湿度计一台、烟度计一台、常用工具一套。

四、实验条件

1、高压油泵或化油器应按该发动机混合气成分调整特性中所确定的最佳位置加以确定；

2、喷油或点火提前角应按该发动机最佳提前角高速特性加以确定。

五、实验步骤和方法

1、实验时，按实验须知做好各项准备工作，启动发动机，暖机，使发动机达到正常工作状态；

2、将发动机节气门或供油齿条调节到一定位置，调整发动机负荷（即改变测功器供水量）到较低负荷，使发动机在标定转速或者最大扭矩转速下稳定运转；

3、测取该工况下发动机的转速n、测功器磅秤读数F、燃油消耗量B、燃油消耗率

、冷却水温度t、机油压力

，润滑油温度

，发动机排气温度

。

并记录下来；

4、全部数据测取完后，改变节气门（或供油量）位置，增加发动机负荷，使发动机恢复到标定转速下稳定运转，此时重复测取上述数据并记录；

5、继续改变工况，一般由低负荷往高负荷做，一直到节气门全开（或供油量达到最大值）为止，按上述方法重复进行参数测定和记录，一般完整的实验需要测取6～8个工况点；

6、实验过程中要绘制监督曲线B—

，如图2—1所示，以监督试验的准确性，如发现某点数据不符合一般规律，应补做；

图2-1负荷特性监督曲线图2-2内燃机负荷特性

7、实验结束后,将发动机熄火。

六、实验报告内容

1、说明实验的时间、地点，写明实验的环境条件和仪器设备的名称及性能等；

2、提供完整的实验记录表；

3、根据所测数据进行计算并绘制be-Pe、B-Pe和

—Pe曲线，如图2—2所示；

4、对负荷特性曲线变化规律进行分析，并说明其变化趋势及其原因；

5、评价实验用发动机经济性的特征。

实验三内燃机速度特性的测定

一、实验目的

制取发动机速度特性的目的在于找出发动机供油量调节机构位置（或节气门位置）保持不变时，发动机的有效功率Pe、转矩

、燃料消耗率be和排气温度

等指标随转速n的变化关系。

二、实验要求

1、熟悉制取发动机速度特性曲线的方法、步骤和基本操作技术；

2、了解发动机转速变化时，动力性与经济性的变化规律及其特点；

3、实验从最大供油量位置，最低稳定转速做起，逐步减少负荷直至发动机功率下降（或标定功率）为止。

三、实验设备、仪器及工具

水力测功器一台、发动机一台、数字转速显示仪一台、测量油耗仪一台、气压计一台、温度计一台、湿度计一台、废气分析仪一台、烟度计一台、常用工具一套。

四、实验条件

1、高压油泵或化油器应按该发动机混合气成分调整特性中所确定的最佳位置加以确定；

2、喷油或点火提前角应按该发动机最佳提前角高速特性加以确定。

五、实验步骤和方法

1、实验时，按实验须知做好各项准备工作，启动发动机，暖机，使发动机达到正常工作状态；

2、逐渐加大油门直至最大开度（或供油量）位置，将其固定。

在整个试验过程中，油门位置不再改变。

调节发动机负荷，使其在最低转速下稳定运转，此即为试验起点；

3、测取该工况下发动机的转速n、测功器磅秤读数F、燃油消耗量B、燃油消耗率

、冷却水温度t、润滑油压力

，润滑油温度

，发动机排气温度

。

并记录下来；

4、以上数据测完后，减少测功器负荷，使发动机转速增加并选择适当的转速间隔，使发动机在另一工况下稳定运转，此时重复测取上述数据并记录；

5、重复步骤4，一般完整的实验需要测取6～8个工况点。

最后一点的选择应以发动机功率开始下降（或最大功率点）为准；

6、在实验中作监督曲线，如图3—1所示，如不符合一规律，应补做该点；

7、实验结束后，将发动机熄火。

图3-1内燃机速度特性监督图3-2内燃机速度特性

六、实验报告内容

1、说明实验的时间、地点，写明实验的环境条件和仪器设备的名称及性能等；

2、提供完整的实验记录表；

3、根据测取记录数据逐点算出有效功率Pe、转矩

、燃油消耗量B、燃料消耗率be值，并以Pe、

、be、

值为纵坐标，转速n为横坐标绘制出外特性曲线，如图3-2所示。

并对此进行分析；

4、试验时，记录大气状态（压力、温度、相对湿度），如不符合标准，应对实验结果进行大气修正；

5、对速度特性曲线变化规律进行分析，并说明其变化趋势及其原因；

6、评价实验用发动机动力性和经济性的特征。

实验四内燃机调速特性的测定

一、实验目的

1、制取发动机调速特性的目的在于找出发动机在调速器控制下负荷改变时，发动机动力性及经济性随负荷变化的规律；

2、了解调速器起作用区段的变化特点；

3、检查调速器的工作性能。

二、实验设备、仪器及工具

水力测功器一台、发动机一台、数字转速显示仪一台、测量油耗仪一台、气压计一台、湿度计一台、常用工具一套。

三、实验步骤和方法

1、实验时，按实验须知做好各项准备工作，启动发动机，使发动机达到正常工作温度，并调整发动机至最佳的正常工作状态；

2、将调速器操纵手柄处于标定工况位置，在整个试验过程中不变动；

3、使发动机在无负荷下空转，达到最高转速并稳定以后，测取数据；

4、测取此工况下的发动机转速n、测功器读数F、燃油消耗量B、燃油消耗率

、冷却水温度t，润滑油温度

、润滑油压力

等数据，把测取数据记录下来；

5、逐渐增加负荷，每增加一定的负荷并稳定后，重复测取上述数据并记录。

在标定负荷的75%左右处，测点可以取密一点。

找出调速器不起作用的转折点以及最大转矩

点；

6、绘制监督曲线P—n，如图4-1所示；

7、全部试验结束后，将发动机熄火。

四、实验报告内容

1、根据测取记录数据，逐点计算有效功

率Pe、转矩

、燃油消耗量B、燃油消

耗率

值；图4-1调速特性监督曲线

2、以n为横坐标，以Pe、

、B、

为纵坐标，绘制调速特性曲线；

3、通过分析调速特性，对该发动机调速器进行评价；

4、按下式计算其稳定调速率，并评价稳定调速率。

——标定转速

——卸去负荷后稳定转速

5、分析调速特性与负荷特性的区别

第三章实验结果的整理

在对试验结果的整理过程中，对试验的记录不允许随意地改变，计算结果要求精确到三位有效数字。

一、发动机功率的计算（D110B水力测力器）

（KW）

其中：

F——测功器读盘指针读数（N）

n——发动机转速（r/min）

二、燃油消耗率的计算（D110B水力测功器）

（g/kw.h）

其中：

B——燃油消耗量（kg/h）（自动油耗仪自动显示）

三、特性曲线的绘制

在试验时测量及计算结果应填入规定的试验记录中，这些试验数据大多数可以在坐标纸上定出试验点，并连成一条光滑曲线，如速度特性中的排气温度

，但有一部分数据须要经过推算才能得出。

如Pe、

等，在一般情况下，推算时不是根据原始测量数据进行计算的，而是先根据原始测量数据，绘成一条光滑曲线然后再从曲线上按横坐标选取间隔均匀的若干点，根据这些点的数值（与测得的原始数值可能稍有不同）再进行计算，最后根据计算结果，来绘制所需要的光滑曲线。

在测量中，一般来说，存在着测量误差，这种测量测量误差有两个来源，一是测量仪本身的精度，二是测试人员的熟练程度，因此试验点的位置往往不能做得绝对准确，考虑到这一因素，所以在把试验点连成一条曲线时，就要注意不要把试验点连成折线，而是使曲线穿过试验点系的中间，使试验点在曲线的两边有相等的距离。

对于重要的试验，应把试验结果所得到的功率，转矩，燃油消耗率等换算成标准大气情况，换算方法后面再作介绍。

一般试验曲线绘制在方格坐标纸上，纸张尺寸的大小不作规定；为使曲线能清楚地表明有关参数的变化关系，绘制曲线时应选择适当的坐标比例尺。

本实验室均用水力测功器测取转矩T。

T=FL（公斤.米）…………………………………………

（1）

式中:

F——测功器磅称机构的力（N），由测功器表盘读出；

L——由测功器中心到磅称受力点的当量距离，本实验室所用测功器的L=0.9950米……………………………………………………………

（2）

将

（2）式代入

（1）式得：

T=0.995F………………………………………………………（3）