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“发动机负荷特性试验”实验指导书（中南林机电院刘谦钢）一、实验目的及要求(参见“发动机原理实验教程”P8)1实验目的：1.1掌握发动机负荷特性的试验方法。1.1.1掌握发动机负荷的加载方法和转速和燃油消耗率的测量方法。1.1.2掌握发动机功率、转速、油耗等测量仪器设备的选择、操作、使用方法。1.1.3熟悉发动机负荷特性测试数据的分析和处理方法。1.2通过实验，学习绘制、分析发动机负荷特性曲线。1.2.1依据原始数据和处理的数据，绘制发动机负荷特性曲线。1.2.2通过分析负荷特性曲线评价发动机在规定转速下，发动机部分负荷经济能，并为合理选用和调整发动机提供依据。2实验要求：2.1每次参加试验的学生为10～20人。2.2实验前复习发动机负荷特性试验的相关内容，认真阅读实验指导书及其附件。2.3实验时应作好记录纸笔等准备，按指导书操作仪器设备、试验及作好实验记录。2.4实验后，严格按实际实验数据正确处理实验数据，绘制相应曲线，认真撰写实验报告。二、实验预习及准备(参见“发动机原理实验教程”P8～P9。)1实验原理：当发动机油门（节气门）位置不变而通过测功器人为改变给发动机的所加负载，发动机转速必然改变。为制取发动机某一恒定转速下燃油消耗量、燃油消耗率、排气温度等随负荷变化而变化的特性，因此，可通过调节发动机油门（节气门）的位置来改变供油量的大小，从而达到保持发动机转速不变的目的。（参见“发动机原理实验教程”P1～P4。）1.1负荷特性定义：当转速n不变时，发动机其它性能参数（燃油耗量、燃油耗率、排气温度等）随负荷的改变而变化的关系。1.2负荷特性试验的作用负荷特性试验表明在某规定转速下，各种不同负荷时的油耗率ge随功率Pe变化的关系。通过负荷特性曲线可找出某转速下发动机所能达到的最大功率Pemax和最低油耗率gemin，还可用来评价标定工况下的经济性，判断功率标定的合理性及有关调整的正确性。负荷特性主要用于对发动机的经济性进行比较和评价。1.3测量原理1.3.1功率测量原理（同发动机总功率试验）1.3.2燃油消耗率测量原理（同发动机总功率试验）2实验设备及仪器：详见附件2。3实验技术标准及规范3.1技术标准3.1.1JB/T1147.2-2007《中小功率内燃机第2部分：试验方法》3.1.2JB/T1147.1-2007《中小功率内燃机第1部分：通用技术条件》3.2技术规范3.2.1试验时发动机应带的附件及试验一般条件控制的要求详见附件4：“发动机原理实验教程”附录G--“发动机试验技术条件及规范”。3.2.2《FC2000测控系统操作规程一》及《FC2000测控系统操作规程二》（见附件）。3.2.3S1110发动机主要技术参数表（见附件3）。三、实验内容与方法1实验内容1.1发动机性能参数Gf、ge等随功率Pe的改变而变化的试验。1.2发动机正常工作时排气温度、冷却水温度、机油温度随发动机功率Pe的改变而自然变化的情况。1.3实验数据的处理方法、实验报告的撰写等。2实验方法2.1检查确认安全防护措施已落实、实验所用仪器设备正常及发动机润滑油（机油）、冷却水加注正常，接通燃油、测功器冷却水通断阀。2.2将发动机油门置于起动位置，起动发动机。对于冷机，低速（2000r/min以下）空载运行2到4分钟后逐渐加大油门使发动机转速至标定转速，再逐步增加油门及负载至标定功率（整个过程不少于15分钟）。2.3发动机在标定工况运转稳定后，按下面“发动机负荷特性试验工况表”顺序使发动机达到各工况点稳定运行2到4分钟后，测量每一工况下的转速、功率、扭矩、燃油消耗量、排气温度、机油温度等参数。功率、扭矩、燃油消耗量的测量必须在排气温度等温度稳定后才能开始测量，并至少连续测量3次燃油消耗量，取其中2次最接近值在附表1“总功率试验数据报告表”上作好记录。发动机负荷特性试验工况表序号设定转速设定扭矩FC2000测控系统控制模式备注第一组第二组第三组0额定转速（nb）额定值M/n或P1/P2此为试验前最大预热工况。不需记录。1nbnb-200nb-40025%额定扭矩M/n或P1/P2记录2nbnb-200nb-40050%额定扭矩M/n或P1/P2记录3nbnb-200nb-40075%额定扭矩M/n或P1/P2记录4nbnb-200nb-40090%额定扭矩M/n或P1/P2记录5nbnb-200nb-400100%额定扭矩M/n或P1/P2记录6nbnb-200nb-400110%额定扭矩M/n或P1/P2记录。如油门最大仍不能达到则按实际最大扭矩试验。7nbnb-200nb-400增加扭矩使油门到达最大位置n/P或P1/P2记录。即让油门位置P为100%。此点有无以发动机实际情况决定。2.5根据实测参数值，计算出其它间接测量结果（即计算值），填入“发动机台架试验数据记录表”。2.6根据整理完毕的“发动机台架试验数据记录表”各参数值绘制负荷特性试曲线。2.7绘制实验仪器设备连接简图。2.8实验停机。实验完毕停机前，应先弱微减小油门，然后卸去全部负荷，再逐步减小油门，让发动机在低速（1200r/min左右）空载运转3分钟左右后，将油门关到最小位置停机。在冬天，如发动机水箱冷却液未采取防冬措施，停机后还应放干水箱冷却液，以防发动机冻伤。（注：本次实验样机实验完毕要求放水。）2.9进行实验结束后的收工工作。实验停机后，应关闭所有使用仪器设备的电源；关闭燃油、测功器冷却水通断阀，对设备进行必要保养；将台架现场所使用的工具放入工具箱或专门指定的位置；清扫实验现场及控制室。（注：必须养成良好的工作习惯，本条亦计入实验成绩考核！）3实验注意事项3.1仔细阅读附件5《仪器设备基本操作规程》，领会仪器设备的基本使用性能，认真学习仪器设备的基本操作，在得到指导老师的允许后方可操作仪器设备。3.2注意个人安全和仪器设备安全，严禁违规操作。实验室严禁烟火。在实验台架现场，除了正常调节油门时必须靠近发动机外，其余时间均应与发动机台架保持足够的距离。严禁在台架高速旋转部位与旋转中心垂直的方向逗留。发动机工作时不允许抹擦发动机及台架的任何部位，同时要防止排气管高温烫伤，并对双耳做好适当的噪声防护。3.3遇到突发事故（如发动机“飞车”等），实验台架现场的学生应紧急离开现场，交由指导老师负责处理。控制室里的同学可在控制室里协助处理，如：发动机“飞车”时赶紧对发动机测控系统采取快速关小油门及快速增加负荷的操作控制；按下“紧急停车”按钮等。4、实验报告4.1实验目的4.2实验原理4.3实验内容4.4实验数据：格式详见附表1。4.5发动机性能实验曲线图：绘制负荷特性试验曲线图（手绘）。4.6实验分析：4.6.1分析发动机负荷特性中燃油消耗率、排气温度随功率变化规律（曲线）的主要影响因数及主要形成原因。4.6.2通过对此实验发动机标定转速下燃油消耗率随功率的变化曲线分析该发动机在此转速下恒速经济工作的适应性如何？4.6.3问题与建议。附表:1发动机台架试验数记录表第页共页制造厂:大气压力:kPa测功机型号:燃油牌号:修正系数供油提前角：型号:进气温度:℃功率公式:机油牌号:α:指导老师：编号:相对湿度:%试验日期:试验地点:β:试验人：序号转速功率扭矩燃油消耗比燃油消耗排气机油冷却水温平均有效压力实测排放物浓度（PPM）实测修正实测修正油量油耗实测修正温度烟度压力温度进水出水NOxHCCOCO2O2r/minkWN.mgkg/hg/kW.h℃FSNMPa℃℃℃kPa12345678910111213附件2：实验仪器设备名细表序号仪器设备名称型号规格精度等级设备编号备注1发动机自动测控系统(矮柜)FC2000±0.4%F.SF-N-020综合系统2电涡流测功机GW100±0.5%F·SC-N-004与FC2000系统配套使用3智能油耗仪FC2210(1000g)±0.4%F·SF-N-0174动漕式水银气压表DYM1（81-110kPa）±40PaP-N-055拉压力传感器YZC-516(500kg)±0.02%F·SC-N-004配于GW100电涡流测功机上6磁电式转速传感器磁电式/7温湿度变送器JWSL-2AT(0-100%)(0-50℃)±3%RH±0.5℃F-N-020与FC2000系统配套使用8热电偶K型：（0-1000℃）±1%F·S9热电阻Pt100：（0-100℃）±1%F·S10压力变送器（大气压力）CYB-111G(80-110kPa)0.3级