内燃机机械效率(油耗线法).doc

实验一、内燃机机械效率的测定

一、实验目的
1、正确掌握单缸熄火法、示功图法测定内燃机机械效率的方法，熟悉进行实验时所需要的仪器设备；
2、通过计算，求得被测内燃机的机械效率ηm，并比较各种测定方法的优缺点及适用场合。

二、机械效率的概念
内燃机工作时，内燃机的机械效率是指有效功率Pe与指示功率Pi之比值，即可表示为：

式中：ηm————机械效率；
Pi————指示功率，Kw；
Pe————有效功率，Kw；
Pm————机械损失功率，Kw。
目前内燃机的机械效率ηm的大致范围是：
汽油机：ηm＝0.7～0.9
柴油机：ηm＝0.7～0.85
机械损失包括内燃机驱动附件的损失，因此测定机械效率时须装有本身正常使用时必须的所有附件。

三、机械效率的测定方法
常用方法有倒拖法、示功图法、油耗线法、单缸熄火法四种。
1、倒拖法
有的电力测功机既可作发电机运行，又可作电动机运行。当内燃机在某一转速下运行时，并使冷却水，机油温度达到规定数值时，若内燃机拖动电力测功机，使其作为发电机运行，这时通过电力测功机可测定内燃机的有效功率Pｅ。然后停止对燃机的供油或停止点火，使电力测功机作为电机运转，并以同样的转速倒拖内燃机，并同时维持内燃机的冷却水温度及机油温度不变。这时电力测功机所测得的倒拖功率即为内燃机在该工况下的机械损失功率。
所以机械效率为

式中：Pｅ──电力测功机所测得发功机的有效功率，Kw；
Pｍ──电力测功机倒拖发动机时所测得的倒拖功率，Kw .
依同样的方法可求出不同转速下的机械效率。
倒拖法方便简单，迅速。但不适合增压发动机，同时在测定柴油机械损失功率时，所测之值大于柴油机实际机械损失功率值。因此，要从所测得的数值中再减去0.14～0.35Kg/cm2，对于直接喷射式，空气涡流较弱的柴油机取下限，对分隔式燃烧室压缩比较高，充量涡流较强的柴油机取上限。对气油机所测定Pｍ值与实际值相差不大，因而可不修正。
2、示功图法
由于示功图求出平均指示压力pi，而由测功机测出内燃机的有效功率Pe，并由Pe可计算出平均有效压力pe，则可按下式求出机械效率。

由示功图法测定机械效率时，可能存在较大的误差，但对增压发功机只可用此方法测定机械效率。
3、油耗线法（或称负荷特性法）
当柴油机转速不变，而负荷改变时，只要改变供油量，这时机械损失功率与指示热效率变化很小。
进行柴油机负荷性试验时，绘出以小时耗油量Gb为纵座标功率Pe为横座标的特性曲线。见下图

顺着曲线中的直线部分延长直至与横坐标相交。按Pe比例的大小则交点到座标原点的距离就是表示机械磨擦损失功率Pm大小，于是按下式可以求出机械功率。

用油耗法测定机械效率是在做柴油机负荷特性试验时进行测定的。
油耗线法只适合于柴油机，并且在部分负荷(50%全负荷)比较接近实际。在高负荷或低负荷时，由于混合气体过浓或过稀而燃烧不好，使测量结果误差较大。
4、单缸熄火法
单缸熄火法只适用于非增压多缸内燃机，使用这种方法时，使发动机节气门（或油门控制阀）全开，测定发动机在某一转速下的有效功率Pe，然后依次使一缸点火(或不喷油)在同样的转速下，测定其它各缸的有效率Pe1,Pe2,......Pei，则机械损失功率为：

式中：i──发动机气缸数
Pe──发动机的有效功率
Pe1,Pe2,......Pei──依次为第一、第二、......第i缸分别单缸熄火时所测得的发动机有效功率。

四、实验步骤
本实验对于小型风冷柴油机采用油耗线法，对于多缸发动机则采用单缸熄火法。
1、打开电源水源开关，起动柴油机逐步将发动机转速升高至标定转速（2600r/ min），并使之稳定运转，预热发动机，使机油温度到50℃；
2、分别按柴油机标定功率（175F柴油机:3.3Kw 2600r/min）的25%、50%、75%、90%、100%、110%等不同的工况逐步增加负荷，在实验中每调节一次负荷，应同时改变调速手柄的位置，使发动机转速保持不变；
3、在每一个工况下，分别测出发动机转速n、扭矩Me、功率Pe、油耗率ge、油耗量Gb、机油温度t1、排气温度tr、等各项参数；
4、实验结束后使柴油机怠速运转10分钟，然后停机；
5、关闭仪器电源开关及水源开关；
6、实验完毕，整理试验数据、清理实验室卫生。

六、实验报告
1、实验目的；
2、实验仪器；
3、简述实验过程；
4、根据实验数据计算出机械效率。

七、实验时注意事项
1、试验时发机起动前应注意各连接件的紧固，联轴器发兰盘应用防护罩盖住；
2、发动机未达到规定的热状态严禁加负荷。
实验报告：
参数
工况
发动机
转速n r/min
有效
功率Pe kw
扭矩
N.m
燃油消耗率 g/kw h
燃油消量 Kg/h
机油温度

排气温度

2
1

2

3

4
1

2

3

6
1

2

3

8
1

2

3

10
1

2

3

12
1

2

3

实验数据记录表格