内燃机原理内燃机负荷特性试验指导书.doc

内燃机负荷特征
试验指导书

课程名称：内燃机原理
试验名称：内燃机负荷特征试验
试验课时：2课时
针对专业：热能和动力工程．车用内燃机方向

一、试验目标及要求
试验目标
(1) 掌握内燃机负荷特征试验方法。
1) 经过试验掌握内燃机负荷加载方法和转速、油耗率测量方法。
2) 掌握内燃机功率、转速、油耗等测量仪器设备选择、操作、使用方法。
3) 熟悉负荷特征试验测试数据分析和处理方法。
(2) 经过试验，学习绘制、分析内燃机负荷特征曲线。
1) 依据原始数据和处理数据，绘制内燃机负荷特征曲线。
2) 经过分析负荷特征曲线评价内燃机在要求转速下，内燃机部分负荷经济性，并为合理选择和调整内燃机提供依据。
试验要求
(1) 该试验使用大型设备，且消耗能源，考虑教学效果和合理利用资源及降低能源消耗等原因，每次参与试验学生为10人左右。
(2) 试验前，复习内燃机负荷特征试验相关内容，认真阅读试验指导书及附录中相关试验仪器设备介绍。
(3) 试验时必需携带试验指导书、笔及统计纸。经试验指导老师查对后方能进行试验。
(4) 试验中，根据指导老师要求操作仪器设备，正确观察、统计数据，按步骤进行试验。
(5) 试验后，正确处理试验数据，绘制内燃机负荷特征曲线，分析内燃机在某转速下负荷特征，认真撰写试验汇报。
二、试验预习及准备
试验原理
1.负荷特征定义
当转速n保持不变时，内燃机一些性能参数随负荷改变而改变关系称为负荷特征。图1，图2所表示。这些参数关键有小时耗油量B ，燃油消耗率be 。依据需要还能够增加排气温度、过量空气系数及排气烟度等。

图 1 柴油机负荷特征曲线 图2 汽油机负荷特征曲线

2.负荷特征试验作用
负荷特征表明在某要求转速下，多种不一样负荷时耗油率be 随功率Pe改变关系。经过特征曲线能够找出内燃机所能达成最大功率Pemax和最低耗油率bemin。还可用来评价标定工况下经济性，判定功率标定合理性和相关调整正确性。
3.试验原理
(1) 功率测量原理（同内燃机外特征及部分速度特征试验）。
(2) 燃油消耗率测量原理（同内燃机外特征及部分速度特征试验）。
试验设备及仪器
(1) 试验用内燃机一台。
(2) 功率测量设备
1) 水力测功机
2) 电力测功机
(3) 燃油消耗量测量
(4) 转速测量
(5) 压力测量、温度测量
(6) 烟度测量仪器
试验技术标准及规范
1.技术标准
QC/f524-1999《汽车内燃机性能试验方法》。
试验课时
本试验为2课时。
三、试验内容和方法
试验内容和方法
1.试验内容
(1) 内燃机有效性能参数B、be等随功率Pe改变而改变试验。
(2) 保障内燃机正常工作时冷却水温度、机油温度、机油压力、排气烟度试验。
(3) 试验数据处理、试验汇报撰写。
2.试验方法
(1) 检验仪器、仪表工作正常，接通燃油、冷却水通断阀。
(2) 起动内燃机，逐步将转速升高至标定转速，并使之稳定运转。
(3) 稍加负荷，待达成稳定热状态后开始试验。可分别按标定功率25%、50%、 75%、90%、100%、110%等不一样工况，逐步增加负荷。在试验中，每调整一次负荷，应同时调整油门位置，使转速保持不变。
(4) 在每一个工况下，测量2-3次消耗一定量燃油所需要时间。燃油质量多少，可依据负荷大小来进行选择。当负荷较小时，可取50g；当负荷较大时，可取100-200g或更多部分。在测完110%负荷后，再测量1-2个点，直至油门调整至最大限制位置，而且再稍加负荷转速就要下降为止，以找出极限功率。
(5) 各次测量均需同时统计下列参数：测功机读数，消耗燃油质量及所用时间。可选择统计下列参数：排气温度、冷却水温度、机油温度和压力等。
(6) 计算扭矩Ttq、功率Pe、小时耗油量B和耗油率be连同上述各参数值，一起填入表1所表示表格中。

(7) 以功率Pe为横坐标，分别以be，B及其它所选择参数为纵坐标，画出曲线，就可得到图1，图2所表示负荷特征曲线（参考）。

表1 负荷特征试验数据统计表
时间______年____月____日 地点__________ 内燃机型号____________
测功机型号_________ 室温_________℃ 大气压力________mmHg
相对湿度RH__________％ 指导老师__________ 试验人_____
序号
转速n
(r/min)
测功器读数F(N)
转矩 (Nm)
功率Pe
(kW)
燃油消耗量
出水温度
(℃)
排气温度(℃)
机油温度(℃)
燃油温度
(℃)
机油压力（kPa）
烟度
测量油量（g）
测量时间（s）
小时耗油量(kg/h)
燃油消耗率(g/kwh)
1

2

3

4

5

6

7

注：Ttq、Pe、GT、be是计算参数，Ttq＝FR(Nm)，R(m)为测功机系数，由试验用测功机决定。

3.特征曲线分析（参考示例）
从图1所表示负荷特征曲线能够看出，在be曲线上，有3个特殊点a、 b、 c。其中a片所对应耗油率be最低，为248g/kWh 。该点所对应功率Pe为17.5kW 。所以，此功率即为最经济功率。c点所对应功率为21kW是该内燃机所能输出最大功率。但此时耗油率较高，为280g/kWh o而且排气温度较高(485'C)排气冒烟较严重。假如继续增加负荷，不仅转速不能稳定，而且功率和转速反而下降，故称为极限功率或冒烟界限。b点所对应功率为19.7kW称为切点功率。通常将切点功率作为标定功率。这么就既考虑了经济性，又考虑了动力性。也就是说既能够取得较大功率，又能够使耗油率较低。
从图1中可看出，当该内燃机be<265g/kWh时，功率有较宽广范围，能够从14～19kW 。若12h功率标定为18kW，则不仅经济功率范围宽广，而且还含有一定功率贮备。其连续功率为18x90%=16.2 (kW)，耗油率be在258g/kWh以下，靠近经济功率。所以，可将该柴油机12h功率标定为18kW。并从试验中验证，当它以18kW运转时，其排温不高，烟色清楚，水温、机油温度均正常，则标定是正确。
下面分析be曲线改变规律：当内燃机空转时，负荷为0，则输出有效功率Pe=0。此时，内燃机指示功率完全消耗在本身内部机械损失上。所以be曲线很陡。负荷增加时，内燃机输出功率Pe对应增加，机械效率提升，使be快速降低。当负荷增加到a点时，be最低。若负荷继续增加，循环供油量也对应增加，因为转速不变，进气量增加不多，燃烧性能变坏，又因为这时Pe已经较大，再增加幅度减小，当超出一定程度（冒烟极限点C）后，Pe反而会下降。所以，耗油率be。曲线就形成图1所表示形状了。
试验注意事项
(1) 仔细阅读《设备（仪器）操作规程》，领会设备（仪器）使用性能，认真学习设备（仪器）操作，在得到指导老师许可后方可操作设备（仪器）。注意个人安全和设备安全，严防违规操作。试验室严禁烟火。
(2) 遵守《试验室管理要求》。保持试验场地整齐、卫生。
(3) 试验完成，整理试验现场，保养设备（仪器）。

四、试验汇报
1．试验数据整理
将整理后试验数据和计算结果填入表2中。
表2 总功率试验数据统计表
时间______年___月___日 地点________ 内燃机型号____________
测功机型号_________ 室温℃ 大气压力________mmHg
相对湿度RH________％ 指导老师__________ 试验人________
序号
转速n
(r/min)
功率Pe
(kW)
油耗(kg/h)
油耗率(g/kwh)
水温
(℃)
油温
(℃)
油压（kPa）
烟度
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2．作图
绘制试验设备仪器连接简图；绘制内燃机负荷特征试验曲线。
3．试验分析
（1）分析内燃机在某转速下经济性。
（2）分析内燃机油耗随转速改变而改变规律及内燃机经济使用范围。
（3）分析内燃机冷却水温度、机油温度、机油压力在试验中改变规律及是否在正常范围内。
（4）对该内燃机动力性、经济性等技术状态进行评价。
（5）问题和提议。
负荷特征试验数据统计表
时间______年____月____日 地点_______ 内燃机型号____________
测功机型号_________ 室温_________℃ 大气压力________mmHg
相对湿度RH__________％ 指导老师__________ 试验人________
序号
转速n
(r/min)
测功器读数F(N)
转矩 (Nm)
功率Pe
(kW)
燃油消耗量
出水温度
(℃)
排气温度(℃)
机油温度(℃)
燃油温度
(℃)
机油压力（kPa）
烟度
测量油量（g）
测量时间（s）
小时耗油量(kg/h)
燃油消耗率(g/kwh)
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

注：Ttq、Pe、GT、be是计算参数，Ttq＝FR(Nm)，R(m)为测功机系数，由试验用测功机决定。

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

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14

15