柴油发动机性能实验指导+1
【精品】柴油机性能排放试验
柴油机速度特性、负荷特性实验报告实验人员：阿拉坦张鑫鑫潘宁钟湾邹晨宇班级：汽62班报告：张鑫鑫2009/5/141.实验目的1.了解并熟悉柴油发动机台架试验的主要设备。
2.掌握柴油发动机负荷特性、速度特性试验方法。
3.掌握对试验数据进行修正及分析处理的方法。
4.了解柴油发动机燃油消耗率及CO、HC、NOx、烟度等随工况的变化趋势。
5.能够根据发动机特性曲线对其性能进行分析和评价。
6.能够根据试验结果找出提高发动机排放性能的主要切入点（提高要求）。
2.实验要求1.熟悉和掌握与本试验内容相关的柴油发动机性能指标随转速及负荷的变化规律和原因。
2.了解试验设备的原理及试验的基本条件。
3.试验中，按指导老师的要求操作仪器设备，正确观测和记录数据，按步骤进行试验。
认真体会试验方法。
3.主要仪器设备3.1性能实验仪器设备3.2排放实验实验设备CEB-Ⅱ型排气分析仪参数 4.发动机台架系统装置柴油机试验装置简图1-轴2-安全罩3-油门执行器4-橡胶支架5-空气滤清器6-空气流量计7-进气温度、压力测量装置8-水塔9-水泵10，14-油泵11，16-调压器12-油耗仪13-阀门开关15-柴油滤清器17-排温测量装置18-减震波纹管19-排气温度传感器20-排气后处理装置序号名称测量原理测量范围 分辨率 1 CO 不分光红外线法(NDIR) 0~10% 1PPM 2 THC 氢火焰离子法（FID ） 0~3% 1PPM 3 NO x 化学发光法（CLD ） 0~1% 1PPM 4 CO 2 同CO 0~20% 1PPM 5 O 2 磁力法0~25% 1PPM 6 A/F根据排放成分计算5.试验对象、燃料5.1实验用柴油机5.2实验用柴油6.试验标准及方法6.1速度特性试验6.1.1实验标准发动机试验条件，按国标GB/T18297-2001<<汽车发动机性能试验方法>>的规定进行控制，测量仪表精度及测量部位应符合GB/T18297-2001的规定。
柴油机试机实验指导
内燃机实验指导书目录1．起动性能试验2．调速性能试验3．柴油机怠速试验4．负荷特性试验5．速度特性试验6．万有特性试验7．各缸工作均匀性试验8．摩擦功率的测定9．油泵调整特性试验10．柴油机喷油提前角调整特性试验11．测功机校正试验12．油耗仪校正试验13．发动机振动测量与分析14．发动机噪声测量与分析15．发动机烟度测试试验16．发动机排放测试试验17．气缸压力、油管压力、针阀升程的测量18．发动机性能对比设计实验。
附录. 发动机的主要技术特性表一. 起动性能试验试验目的：考查评定内燃机的起动性能是否符合有关专业标准和制造厂的规定。
试验条件：发动机与测功机连接脱开，不采用任何特殊的加温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下气温进行起动性能试验。
试验仪器及设备：4BTAA140 型涡轮增压柴油机东风康明斯发动机股份有限公司SJ520 水力测功机湘仪动力测试有限公司PC2010 测功机控制系统湘仪动力测试有限公司YC6105 柴油机广西玉林柴油机厂EIM04 发动机测控系统杭州弈科机电设备公司温度表杭州弈科机电设备公司大气压力表秒表试验方法：试验方法根据发动机不同而不同，有手摇和电动机（或起动马达）拖动两种方式。
1．.... 转动发动机时，从手摇转动发动机开始记时，至听到发动机发出排气声止（能运转）所用的时间即为起动时间。
起动后随即停机，再手摇起动，连续三次起动成功为达标。
若在第一次起动时失败，可间隔2min 后再进行。
2．电动机（或起动马达）拖动发动机15s 以内自行运转，即为起动成功；若拖动15s 仍未能自行运转，其间无断续着火声，即为起动失败；若拖动15s 未能自行运转，但其间有断续着火声，允许再连续拖动15s（共30s），若能自行运转，亦为起动成功。
3．若起动失败，可检查发动机油路、电路及其它可能的故障后，再进行起动性能试验。
4．起动试验共进行三次，若起动成功，则在30%~50%额定转速下运行10~20 min 后停机，待电解液、防冻液、机油、燃油温度下降至规定气温范围内后，再进行一次起动。
柴油机出厂性能实验标准
柴油机出厂性能实验标准本标准依据GB/T 《中小功率柴油机第2部份实验方式》编制而成，规定如下：一、提交试车的柴油机必需是装配合格产品，试车前检查柴油机装配质量，零部件应齐全，总装工序流程卡有质检员签字并带有合格字样。
二、开车前的预备：一、出厂实验用燃油及润滑油牌号按以下规定：（1-1）、燃油：按大气温度选用不同牌号的轻柴油（GB252-77）0℃以上：RC0＃0～-10℃：RC-10＃（1-2）、润滑油：按大气温度选用不同牌号的CD级柴油机油（GB5323-85）2、柴油机对正测功仪，固定底脚螺栓及联轴器，联轴器与飞轮连接螺栓（级）分多次均匀把紧，固定防护罩。
3、安装机油压力表管及机油压力表，安装水温表和油温表。
4、连接排烟口或排烟法兰到排烟管（通往室外烟囱）。
5、机油加到油尺刻度规定限度。
六、接通冷却水，冷却水进出水管卡箍必需紧固，避免进气造成冷却水循环阻塞。
7、接通燃油，打开柴油泵进油螺栓或放气螺钉，燃油系统放气，直至回油管有柴油流出。
8、校对供油提早角：九、接电瓶线和搭铁线，电瓶线连接必需牢固，以防烧坏连接线。
连接起动按钮至起动机B+和C+端子。
10、接通电源，按下起动开关起动柴油机，柴油机起动后，当即松开起动按钮，柴油机进入正常工作。
每次启动时刻不超过10秒，如需持续起动，应停歇2分钟后再起动。
若是持续三次不能起动柴油机，那么查明缘故，排除故障后再起动。
三、柴油机起动后，当即检查柴油机怠速运行的环境及各项参数。
（1）、柴油机应有循环水流出，可适当提速直至循环水流出；如循环水流出应，当即停车查明缘故。
（2）、检查怠速机油压力：（3）、检查三漏：柴油机各密封面及管接处不许诺显现油、气、水渗漏。
（4）、柴油机和测功器连接部位应无杂音。
（5）、检查柴油机应无异样声响及其他故障。
四、运转中的注意事项：一、冷却水应正常，避免断水；二、润滑正常，避免断油，检查机油压力正常及机油内应无水；3、排气烟色、排气温度应正常；4、运转正常，应无异样声响。
柴油机台架测试实验指导
值。它等于 1．0336 公斤力/厘米²。物理大气压常用 atm 表示。 工程上为了方便，把 1 公斤力的力垂直作用在 1 平方厘米面积上所产生的压 强，称为 1 个工程大气压。它的单位是公斤力/厘米，常用 at 表示。 1969 年第十四届国际权度大会通过以 “帕斯卡” (Pascal 简写为 Pa)简称 “帕” 作为 M•K•S 制的国际压力单位。 Pa 这个单位是指在每平方米的面积上均匀分布 1 牛顿的力，即 1 帕＝1 牛顿/米²。实践中常以千帕(帕斯卡的一千倍)为单位。因 为 1 公斤力＝9．80665 牛顿，所以 l 公斤力/厘米²＝98．0685 千帕，1 大气压 力＝101 千帕。 另外 1948 年第九届国际权度大会通过以“巴”(bar)作为 C·G·S 制的国 际压力单位。每平方厘米的面积上均匀分布 1 达因的力，称为微巴。千倍的微巴 称为毫巴，气象中常以毫巴为计量单位。1 巴＝10 毫巴＝10 微巴。1 标准大气压 力＝33．9 毫巴。 2． 液体和气体介质中的压力测量 液柱式压力计是利用工作液的液柱高度所产生的压力与被测介质的压力相 平衡的原理而制造的测压仪表。这种压力计结构简单，使用方便，可测微小的压 力，且测量精度亦较高，所以目前应用得比较广 泛。 （1） ．U 形管压力计 如右图所示，在 U 形
(一)热电偶温度计 热电偶温度计常用于较高温度的测量，而且能够实现连续测量，所以它常用 于发动机的温度测量中。 热电偶温度计的测温原理：将 A、B 两种不同的导体组成闭合回路，若二连 接点温度(T，To)不同，则在回路中就产生热电势形成热电流，这种现象叫做热
电效应。把 A、B 二导体的组合称为热电偶，A、B 称为热电极，接触热场的 T 端称为工作端或热端，另一端 To 称为自由端或冷端。T 与 To 的温差愈大，热电 偶的输出电势愈大。因此，可用热电势的大小衡量温度的大小。热电偶温度计就 是根据热电效应原理来测量温度的。 表：热电偶技术数据
柴油发动机实训台_实验指导书
2．操作指南1．闭合电源总开关。
2．检查发动机油液面。
3．点火开关转预热档，进行发动机预热（时间：30S）。
4．点火开关转起动档，起动发动机。
4．起动发动机后，拉动（或者踏下）油门拉线，观察发动机工况的变化。
5．拉动熄火拉线，发动机停机。
6．故障考核说明：1）打开台架的中侧故障设置门，安装在台架右中侧位置。
故障设置装置传统设定2）向“0”方向按下时，设置故障。
故障设置内容以实际标签为准！3）向“1”方向按下时，设置排除。
如安装了智能考核装置，按系统操作说明书操作。
3．注意事项1、使用实训台前必须检查机油油位、冷却液位、蓄电池电量、及燃油油量是（1）固定件：气缸盖、气缸套、机架、机座、主轴承等。
（2）运动件：活塞组件、连杆、曲轴。
（3）配气机构：进气阀、排气阀、凸轮轴及其传动机构等。
（4）起动系统：空气瓶、起动控制阀、主起动阀、空气分配器和气缸起动阀等。
（5）燃油系统：主要包括喷油泵、喷油器等。
（6）冷却系统：冷却水泵、膨胀水箱、冷却器等（7）润滑系统：润滑油泵、滑油循环柜、滑油冷却器等（8）操纵系统：实现对柴油机进行起动、换向、调速、连锁、安全保护和报警等操作而设置的专门执行机构。
柴油机工作原理柴油机的基本工作原理是采用压缩发火，使燃料在气缸内部燃烧，以高温、高压的燃气工质在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞-连杆-曲柄将往复运动变成曲轴的回转运动，从而带动工作机械。
一个工作循环的五个过程：进气、压缩、燃烧、膨胀作功和排气。
用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油机称四冲程柴油机。
曲轴与凸轮轴转速之比为2/1。
一、四冲程柴油机工作原理图1-2是四冲程柴油机的工作原理简图。
气缸盖 气缸套 活塞 活塞杆 十字头 导板 连 杆 曲 轴 机 座机 体 曲轴箱扫气箱 废气涡轮增压器 排气阀 排气管 喷油器1．进气行程（1）作用：使气缸满新鲜空气。
（2）进气提前角：进气阀开启时曲柄与上止点之间的夹角。
发动机性能实验指导书
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。
柴油机主要性能试验方法简介
二、主要性能试验方法简介试验应符合上述规定。
发动机所带附件按表8-2规定。
（一）怠速试验1．汽油机怠速试验试验目的是为评定汽油机的怠速稳定性及怠速排放。
试验时发动机与测功器脱开，预热发动机使冷却水及机油温度达到规定要求。
逐渐关小油门，适当调整怠速调整螺钉，使发动机转速逐渐下降至怠速转速，且能运行10min以上不熄火，其中CO及HC的排放量不得超过限值，转速波动率在规定范围内。
试验中主要测量量：CO、HC排放浓度；燃烧消耗量；进气管真空度；平均转速；最大及最小转速等。
2．柴油机怠速试验试验目的是为评定柴油机怠速稳定性。
试验发动机与测功器脱开，预热发动机使冷却水温、机油温度及柴油温度达规定值。
逐渐关小油门，适当调整低速限制螺钉的位置使转速逐渐下降至怠速转速，稳定5min，再进行测量。
试验中主要测量：燃料消耗量；平均转速最大及最小转速等。
（二）功率试验测定发动机的外特性（总功率）和使用外特性（静功率）。
评定发动机在全负荷下的动力性和经济性试验时油门全开，在发动机工作转速范围内，顺序地调节负荷，改变转速，进行测量。
适当的分布8个以上测量点。
绘制外特性与使用外特性曲线。
试验中主要测量：进气状态；转速；扭矩；燃料消耗量；空气消耗量；排气烟度；噪声；排气温度；点火或喷油提前角及汽油机进气管真空度；燃料的辛烷值或十六烷值；柴油低热值及馏程。
（三）负荷特性试验试验目的是在规定转速下，评定发动机部分负荷的经济性。
试验时，发动机在50%～80%的额定转速下运行，从小负荷开始逐渐增大负荷，相应增大油门直至油门全开。
适当分布8个以上的测量点。
绘制负荷曲线试验中主要测量：进气状态；转速；扭矩；燃料消耗量；汽油机进气管真空度；燃料的辛烷值或十六烷值；柴油低热值及馏程。
（四）万有特性试验试验目的是评定发动机在各种工况下的经济性，为选用汽车发动机提供依据。
可选取下列方法之一进行。
1．负荷特性法在发动机工作转速范围内，均匀地选8种以上的转速，在每种转速下进行负荷特性试验。
柴油机发电机特性试验（精）
柴油机发电机特性试验（精）柴油机发电机特性试验有二种形式:稳态和瞬态特性1. 稳态特性是在功率因数额定情况下, 柴油发电机的负荷从0---100%之间变化的特性。
2.瞬态特性是在功率因数额定情况下,因发电机的负荷突加和突卸,电压变化的瞬间的特性。
一.试验应具备的技术要求要求柴油发电机稳态电压调整率应不超过柴油发电机额定电压的±2.5%。
应急发电机的电压调整率 2应不±3.5%。
当负载突加突卸时,电压恢复到最后稳定值相差3%以内所需要的稳定时间,不超过 1.5S 。
二.特性试验的要求当进行发电机特性试验时, 首先将柴油机转速调整到额定转速, 在负载和功率因数调整到额定值后,就可以进行稳态特性试验稳态电压调整率计算公式ΔV%=V-VH/VH*100%V---发电机各种负载工况下的稳态电压值中的最高或最底电压值。
VH —发电机额定电压值在稳态调压试验后, 如无异常现象, 就可以进行瞬态调压特性试验, 可在发电机组空负载状态下突加50%,稳定后再加余下的50%负荷。
测量转速变化和稳定时间,ΔV%=V-V'/VH*100%V' —瞬时变化最大值 'V —电压变化以前的稳定值VH —发电机额定电压值发电机并联试验应将待并的发电机同已经在额定状态下并联运行的发电机并联, 利用手动进行负载转移, 将愿并联运行的其中一台发电机的负载逐渐地转移到后并上的发电机, 当负载减少到低于发电机额定负载的 20%时, 手动断开发电机空气断路器, 然后对继续并联的发电机负载进行分配,使之并联运行可靠,稳定。
做手动负载转移试验时, 对试验增减一般是利用主配电板上柴油发电机手动调整的选择开关进行调节, 使发电机分别减速或增速。
从而达到发电机所承担的负载减少或者增加实现负载转移。
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柴油机速度特性实验
一、实验目的及要求
1、观察并操作发动机实验台的基本设备，对发动机台架实验有较全面、系统的了解。
2、重点了解发动机扭矩、功率、转速等参数的测试方法。
3、在教师指导下，记录实验数据，分析处理实验结果，撰写实验报告，按时提交指导教师批阅。
二、主要实验仪器设备 114KW 柴油发动机、FST2C 控制系统、CW100测功机、油耗仪、测功机冷却系统。
（设备详细说明见相应设备使用说明书）
三、实验原理
1．柴油机速度特性定义：
将柴油机节气门的开度固定，发动机的有效功率e P 、有效扭矩M 、小时耗油量f G 、耗油率e g 等性能指标，随发动机转速n 变化而变化的关系，称为柴油机的速度特性。
速度特性如果用曲线e P ()f n =、M ()f n =、f G ()f n =、e g ()f n =表示，即为速度特性曲线。
若节气门固定在全开位置时，称为标定功率速度特性或全负荷速度特性（亦称外特性）。
如果节流阀固定在全开度的90%、75%、50%、25%时，称为部分负荷速度特性。
本次实验，将节流阀固定在全负荷位置上，完成发动机全负荷速度特性实验。
2．CW100电涡流测功机
涡流测功机又称电磁测功机，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。
由涡流测功机、控制器及测力装置组成的测功装置，可以测取被测发动机输出的扭矩和转速，从而得到输出功率。
计算功率的公式：
9549
e M n P ⋅= 式中：e P —功率，kw
M — 转矩，n ⋅m
n—转速，min
r
计算转速的公式：
606060
f n z n n
=⨯=⨯=式中：f —脉冲信号频率，HZ
n —转速，min
r
z —齿轮齿数（本测功机为60）
计算燃油消耗量的公式：
3.6 f w
G
t
=
式中：
f
G—燃油消耗量，kg h
w —设定的燃油，g
t —计测时间，s
四、实验内容及步骤
测试柴油机的速度特性，即柴油机功率、扭矩、油耗等性能参数随发动机转速的变化的趋势和规律。
掌握仪器校正额定功率以及油耗的误差分析；由涡流测功机、控制器及测力装置组成的测功装置，进行功率的测定
1．运行程序TestControl.exe进入试验登录界面，
2．点击“发动机型号”按钮将打开发动机型号管理对话框，选择或注册发动机型号后单击确定按钮，设定后退出。
3．点击“程序编制”后单击“新建”按钮将打开试验类型选择对话框，将弹出程控文件编辑界面，以创建一个新的程控文件，表中工况顺序为执行顺序。
然后从文件列表中选择一个程控文件，单击“编辑”按钮将打开试验类型选择对话框，选择类型后单击确定按钮，打开程控文件编辑界面，以编辑该程控文件。
4．点击实时测控模块后，先进入试验参数输入窗口，进行参数设定，然后
单击“确定”或“取消”按钮进入实时测控画面。
选择手动控制，在手动控制页面上单击鼠标右键，弹出设定值参数对话框，可更改励磁、油门、转速、扭矩设定值的上下限及滚动条页增量、行增量。
在面板上单击右键，弹出“设定值参数”菜单，单击进入设定值参数对话框。
单击“程控”按钮，如果上一次程序控制未完成而退出则弹出以下对话框，否则直接进入选择程控文件对话框。
单击实时测控画面“热冲击”按钮，如果上一次热冲击未完成而退出则弹出以下对话框，否则直接进入热冲击参数设置对话框进行设定。
单击“取消”按钮则退出，单击“确定”按钮则按设定参数进行冷热冲击试验，同时弹出以下面板显示进展情况。
图中热工况——红色，怠速——蓝色，停车——黄色，冷工况——绿色，图形一圈表示一个循环（即360秒）。
5．单击“数据处理模块”按钮，可以浏览数据，曲线绘制，打印报表，绘制速度特性曲线等。
五、讨论题：
1.简要写出本次实验的体会。
2.根据实验数据画出柴油机速度特性曲线图，分析讨论实验结果与理论曲线
有何差别。