《内燃机实验》实验指导书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除内燃机实验实验指导书南昌大学机电工程学院动力工程系发动机实验室2014.05目 录附: 发动机台架试验安全操作规范实验一 发动机机械效率的测定实验二 柴油机负荷特性实验实验三 发动机气道稳态流动性能实验实验四 柴油机燃油喷射过程实验实验五 汽油机排放性能实验实验六 柴油机排放性能实验实验七 发动机噪声（振动）测定实验八 发动机电控系统实验实验一 发动机机械效率的测定一 试验目的：1、了解发动机试验台架的组成，掌握发动机扭矩、功率、转速及油耗等基本发动机性能参数的测量方法。熟悉电涡流测功器、油耗转速测量仪、发动机数控试验台等仪器的原理和使用方法。熟悉FST2E发动机数控系统的使用方法和用户程序的编制方法。2、采用油耗线法测定发动机机械效率m，并由此计算出发动机的机械损失功率。目的在于了解发动机的机械磨擦损失随曲轴转速与负荷的变化规律，以便评定发动机的结构完善程度与调整装配质量；还可以借以推算发动机的指示功率，也可用于评定发动机工作均匀性。二、试验仪器及设备：2105B型柴油机 南昌凯马柴油机有限公司CW100-3000/10000电涡流测功机 迈凯（洛阳）机电有限公司 FCM-D油耗转速测量仪 上海内燃机研究所 FST2E发动机数控试验台 迈凯（洛阳）机电有限公司三、实验基本原理：本实验采用油耗线法测定2105B型直喷非增压柴油机的机械效率m。实验基本原理为：发动机在某一具体工况下指示热效率为：发动机同一转速下空转时指示热效率为：假设发动机该工况下和空转时的指示热效率相同（即A=0），则有：故，该转速的发动机机械损失功率可通过下式计算得到：则，该转速下的有效功率为Pe时机械效率m为：另：由于通过油耗法测得发动机机械效率是基于同一转速下不同负荷时发动机指示热效率相等的假设基础上的，但实际情况是在同一转速下不同负荷时发动机的指示热效率是不同的（特别是在点燃式预混燃烧模式发动机上相差更大）。因此采用油耗法，某个具体工况点的选取对实验精度影响很大，该工况点的选取应尽量保证其与同转速下空转时的热效率近似。因此该工况点应选为某个小有效功率点，已提高实验精度。另外，通过实验测得某一转速下的油耗量曲线（如下图），根据油耗曲线曲线，用作图的方法也可求出发动机在该转速下的机械损失功率Pm 。具体方法可参阅中国农业机械出版社1984年出版的“柴油机试验”。四、试验步骤： 1、完成试验前的安全检查及实验条件完备情况检查（具体内容见附件一），开启FST2E发动机数控测试系统，进入测控界面（如图1所示）。 图1 发动机测控系统操作界面2、起动发动机，预热发动机至热平衡状态（冷却水出水温度达到805左右,预热方法见附件一）。3、进入实时测控系统，采用手动控制方式，选取“自然调位”方法控制发动机运行。通过手动调节发动机的油门使发动机达到要测定的转速（如转速为1400r/min），待发动机稳定运转后，测量该转速下发动机空转时（即输出有效功率为0kW）的油耗量。4、通过手动调节油门和励磁使得发动机达到相同转速下的某个小有效输出功率工况点（本实验中有效功率可选为2kW）。让柴油机在此状态下运行2-3分钟，待热稳定后记录下此时的油耗量和有效功率。5、重实验步骤3-4,测出其它转速下空转和小功率点的油耗量和有效功率。6、逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。7、整理实验数据，撰写实验报告。五、试验数据处理和分析：1认真记录发动机技术参数和试验数据。2. 计算不同转速时发动机机械损失功率。3、绘制机损械失功率Pm随曲轴转速的变化规律曲线，并进行分析4绘制发动机不同转速下（至少3个转速）机械效率m随有效功率Pe的变化规律曲线，并进行分析；附：机械效率试验数据记录表发动机型号： 发动机机号： 大气温度： 大气压力： mmHg转速r/min功率Kw扭矩N.m燃油油耗量Kg/ h排温水温机油温度机械损失功率Pm/kW实验二 柴油机负荷特性实验一、实验目的： 制取发动机负荷特性曲线的目的在于找出发动机在不同负荷下动转（转速为常数）时的动力性与经济性变化规律，便于使用者将发动机的负荷控制在恰当范围且较为经济的区域下工作。 对不带调整器的（主要为汽油机的、也包括柴油机）负荷特性（节流特性），主要显示发动机在负荷变化时经济指标随发动机有效功率（或平均有效压力）的变化规律。 对带有调速器的（主要为柴油机）的负荷特性，主要显示高压油泵齿条（拉杆）在调速器控制下负荷变化时动力性与经济性指标随发动机有效功率的变化规律，以及检验调速器工作的正确性。 1.熟悉制取发动机负荷特性曲线方法、步骤与基本操作技术； 2.了解发动机在不同转速、不同负荷下运转时动力性与经济性的变化规律；二、实验原理：在发动机转速不变的情况下，利用电涡流测功器改变发动机的负荷，同时通过油耗仪测量发动机的燃油消耗率，分别测取不同负荷时柴油机燃油消耗率及其他参数并测，绘制柴油机负荷特性曲线图。三、实验仪器及设备：2105B型柴油机 南昌凯马柴油机有限公司CW100-3000/10000电涡流测功机 迈凯（洛阳）机电有限公司 FCM-D油耗转速测量仪 上海内燃机研究所FST2E发动机数控试验台 迈凯（洛阳）机电有限公司四、试验步骤：1、完成试验前的安全检查及实验条件完备情况检查（具体内容见附件一），开启FST2E发动机数控测试系统，进入测控界面（如图1所示）。 图1 发动机测控系统操作界面2、起动发动机，预热发动机至热平衡状态（冷却水出水温度达到805左右,预热方法见附件一）。3、进入实时测控系统，本实验可采用手动控制和自动控制两种方式进行，下面以手动控制为例介绍实验步骤。首先选取“自然调位”方法控制发动机运行。通过手动调节发动机的油门使发动机达到要测定的转速（如转速为1400r/min），待发动机稳定运转后，测量该转速下发动机空转时（即输出有效功率为0kW）的各实验数据。4、通过手动调节油门和励磁使得发动机达到相同转速下的有效功率为2kW的工况点。让柴油机在此状态下运行2-3分钟，待热稳定后测量各实验数据。5、重实验步骤4,测出该转速下其它有效功率点（4kW，6kW.，可每隔2kW测试一次，直至该转速下最大功率点（即发动机出现冒黑烟现象）的实验数据。6、逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。 7、整理实验数据，撰写实验报告。五、试验数据处理及分析：1 认真记录发动机技术参数和试验数据。2绘制实验柴油机在不同转速时（至少3个转速）的负荷特性曲线，并进行分析；3. 绘制实验柴油机的万有特性曲线图。附：负荷特性试验数据记录表发动机型号： 发动机机号： 大气温度： 大气压力： mmHg序号转速r/min功率Kw扭矩N.m燃油消耗量Kg/h燃油油耗率Kg/Kw.h排温水温机油温度实验二附：采用自动控制的实验步骤： 1、实验准备工作同手动控制。 2、自动控制的实验方法过程：在实验前编制控制过程文件，然后在实验时，采用“程控”模式，则测控系统会按照控制过程文件的设置自动完成实验测试过程，并将实验数据保存在数据文件中。 3、具体操作如下： （1）控制文件编辑:如下图（2）、数据文件设置和保存：（3）自动控制测试：实验三 发动机气道稳态流动性能实验一 试验目的： 发动机要具有良好的燃烧过程，获得理想的动力性，经济性及低排放的性能指标，就必须合理匹配燃烧系统。要使混合气形成过程和燃烧过程完善，必须使缸内有充足的新鲜空气和组织合理的缸内气流运动，而气道的流通性能对发动机的充量系数和缸内气流运动都有重要的影响。 发动机气道稳流性能实验就是利用测试设备获得表示气道流动阻力的流量系数和表征缸内流动强度的涡流强度和涡流比等重要参数，为气道性能设计和改进提供重要依据。二、试验仪器及设备：TUST105型发动机气道稳流试验台主要由试验台主体、变频器、风机、稳压箱、压力传感器、进（排）气管路和蝶阀孔板流量计, 动量计以及数据采集仪、计算机与打印机等部分组成，实验台总体布置如下图所示：设备名称 厂家及型号TUST102气道稳流试验台 天津大学缸盖一个 VM28 测控用计算机三、实验基本原理： 在内燃机中，进气过程进入气缸的空气量和气体的速度分布及其涡流(或滚流)和湍流状况等对燃烧过程有着显著的影响，从而对内燃机的经济性、动力性、排放指标、燃烧噪音和怠速稳定性等产生重要的影响。中小型高速直喷式柴油机常利用螺旋进气道来产生适当的进气涡流，而在汽油机中则利用进气道与燃烧室的配合来产生适当的滚流，以促进燃料与空气的混合，从而改善燃烧。 一、气道流动特性的定义 进气道流动特性一般指流通能力和产生涡流(或滚流)的能力。目前，评价气道流通特性的方法大部分仍采用在稳流试验台上测得的流量系数和涡流比。在稳流试验台上测量进气道涡流的方法有叶片风速仪法和涡流动量矩法，测量气道流通能力一般用标准流量计测量。为了便于对不同形状和尺寸的气道流动性能进行比较，用无量纲流量系数评价不同气门升程下气道的流通能力，用无量纲涡流比来评价不同气门升程下气道形成缸内涡流的能力，用加权平均流量系数和加权平均涡流比来评价气道总的流通能力和涡流能力。 二、评价方法及参数 现有气道流动性能主要平价方法有：Ricardo方法，AVL方法，FEV方法，西南研究院SwRI方法等。在我国，前三种方法运用比较多。各种评价方法及评价参数定义如下（一）、Ricardo方法：一般流量系数的定义： 1、 流量系数：式中：Q实际为实际气体质量流量；V0为气门出口处气体流速；A为气门座圈内截面面积。其中：式中：D为气门座内径；i为每缸进气门数；Dp为气道的压力降；rm为气道内空气密度。平均流量系数Cfm：在平均流量系数的计算是Ricardo方法采用实际的气门升程曲线。2、涡流比a、无量纲动量涡流数Nr式中：M为涡流动量计测得的动量矩，Q为质量流量，B为气缸直径。b、涡流比Rs：式中：Ld为形状因子，；（二）AVL方法AVL方法假定进气只发生在上止点与下止点之间，并采用一标准的气门升程表来计算平均流量系数和平均涡流比，由于采用标准气门升程并且在上下止点间进行积分，所以，所的平均涡流比和平均流量系数与实际配气相位及气门升程无关。1、 流量系数：式中：Q实际为实际气体质量流量；V0为气门出口处气体流速；A为气门座圈处截面面积。其中：式中：D为气门座密封带的最小内径；i为每缸进气门数；Dp为气道的压力降；rm为气道内空气密度。平均流量系数Cfm：式中：C，Cm分别为活塞瞬时速度和平均速度 假定活塞平均速度Cm与模拟气缸内空气的轴向气流速度ua相等，则有：2、涡流比a、各气门升程下的涡流比W：式中：Vh为发动机单缸排量，B为发动机缸径，Q为测得的流量。当采用涡流动量计来测量气道流动特性时，测出的是模拟气缸内气体流动的动量矩M，因此，此时的涡流比的计算公式为：平均涡流比Rs：式中：M为涡流动量计测得的动量矩，Q为质量流量，B为气缸直径,Vh为发动机单缸排量。备注：Ricardo与AVL评价方法的比较：1、Ricardo方法在计算平均涡流比时采用的是发动机的实际气门升程数据，对不同升程时的流量系数和发动机形状因子进行了加权计算，考虑了流量系数及发动机结构参数对平均涡流比的影响。因此Ricardo方法更适用于评价气道形状及配气相位变化对缸内气流运动的影响。2、AVL方法在计算平均涡流比时采用的是标准AVL气门升程曲线，对不同升程时的活塞运动速度进行了加权计算，考虑了活塞运动速度（发动机速度，连杆长度，活塞行程）对平均涡流比的影响。因此Ricardo方法更适用于评价气道形状及发动机活塞连杆机构运动变化对缸内气流运动的影响。四、试验步骤： 1、实验前仪器设备的检查。 2、安装与被测缸盖配套的模拟缸筒及定位底板，如有需要（原缸盖气门弹簧太硬时），更换气门弹簧。 3、开启测控软件及测控设备，在测控软件中输入被测缸盖的参数及发动机相关参数。 4、将被测缸盖安装到测试台上，保证安装位置正确，在保持气门关闭的状态下，对试验设备进行密封性检测，应保证不出现漏气现象。 5、调节气门开度，使气门升程达到2mm，测试此时气道及缸内气流运动特性。 6、依次调节气门开度，分别测试气门升程为4mm，6mm，8mm，10mm时气道及缸内气流运动特性。 7、实验结束，拷贝实验数据及关闭实验仪器，整理清扫实验室。 8、实验数据的处理与分析。五、试验数据处理和分析：1记录发动机技术参数和试验数据。2. 计算不同气门升程时的Ricardo和AVL的流量系数及涡流比，计算Ricardo和AVL的平均涡流比。3、比较分析切向气道、螺旋气道及组合气道的稳态流动特性。实验三附：发动机气道稳流性能实验数据表表一 发动机相关参数表机型编号发动机排量(L)缸径行程连杆长度发动机转速气门座角度缸心距M282.80 94100159380045112进气门个数开启角关闭角直径摇臂比气门间隙气门最大升程凸轮最大升程2-15.664.430.52.1644859808.5365335783.943908排气门个数开启角关闭角直径摇臂比间隙气门最大升程凸轮最大升程2-663228.92.1644859808.5389296643.945015表二 凸轮型线数据表曲轴转角进气凸轮升程曲轴转角排气凸轮升程曲轴转角进气凸轮升程曲轴转角排气凸轮升程0000673.902064723.90614320.00902770.059463723.763815773.78845770.063643120.208584773.528655823.592446120.247438170.540201823.197494873.318748170.619301221.009902872.773831922.96834221.126109271.541014922.269913972.544262271.689193322.069196971.7109221022.055753322.242434372.5535781021.1425531071.524857372.742206422.9733671070.6332441120.993802423.16492473.3202611120.2634991170.528118473.499474523.5917531170.0868611220.20506523.741741573.7869861220.0422781270.068449573.890101623.9050771270.0074371320.03296623.943908673.94501512901370表三 平均值数据表平均值数据表流出系数Cd：0.6542；性能系数Cp：0.5451；平均流量系数评价平均涡流比评价RicardoFEVAVLSwRIRicardoFEVAVLSwRI表四 测量数据表组别气门升程气道压差稳压筒压差流量计压差动量计扭矩流体温度孔板压差大气压力/mm/kPa/kPa/kPa/mN.m/Pa/kPa第 1组第 2组第 3组第 4组第 5组第 6组第 7组表五 计算数据表组别气门升程相应转角流量流量系数涡流强度流量系数涡流强度AVLNs/mm/CA/ L/sRicardoRicardoFEVFEV第 1组第 2组第 3组第 4组第 5组第 6组第 7组实验四 柴油机燃油喷射过程实验一、实验目的： 柴油机良好的性能和排放指标取决于燃烧过程的完善程度，这受许多因素的综合影响，其中空气运动、燃油喷射和燃烧室结构是最重要的影响因素。燃油喷射系统的改进对降低柴油机的排放具有重要作用。高压共轨喷油系统可以自由调节喷油压力、喷油时间和喷油量，能够实现多次高压喷射，提高雾化质量；其电磁阀控制精度较高,针阀响应速度快，循环喷油量变动小,各缸供油不均匀性大大改善,对减轻柴油机的振动和降低排放效果比较显著。1.了解对电控喷油器的喷油规律进行测试的方法及仪器的操作；2.掌握高压共轨系统在油泵试验台上的运行过程； 3.理解基于博世长管法的喷油规律测试原理。二、实验原理：柴油机燃油喷射系统原理图喷油器喷油进入细长管内，其体积流量的表达式为： 式中:A为细长管的横截面积；为燃油在管中的流速。由非稳定流中的一元压力波理论，细长管内压力波的表达式为， 式中:a为音速；为燃油密度；为波动压力（采集卡采集压力波信号）。由以上两式可得喷油率表达式为， 所以喷油量为，式中：（喷油开始时刻）；（喷油结束时刻）；A（细长管横截面积）、a(音速)、(燃油密度)、（凸轮轴转速）确定后，通过测试系统测出长管内的压力变化，就可以得到喷油规律，进而算出喷油量。a(音速) 计算： 式中：L为长管长度；为给定轨压和喷油脉宽条件下采集的两个相邻反射波的时间间隔，将计算好的音速带入喷油率表达式，可计算出喷油率。试验用柴油密度为。试验中，可以采用origin软件对数据进行处理。三、实验主要设备仪器：1）喷油泵试验台（型号DB2000-IIA）：泰安泰山金石机械公司2）高压共轨燃油喷射系统（型号MULtec DCR 1400）： 德尔福公司3）电荷放大器（型号QSY7706）：绵阳奇石缘科技有限公司4）高速数据采集卡（型号QSY8504）：绵阳奇石缘科技有限公司5）细长管（长6.2m、内径4mm），连接块，节流阀，轨压传感器、转速传感器、相位传感器，油温传感器，燃油计量阀，喷油器电磁阀，压电式压力传感器等。四、试验步骤：1、完成试验前的安全检查及喷油共轨系统工作是否正常，通过德尔福高压共轨诊断软件Visu98，对高压共轨系统的轨压、喷油量、各传感器输入信号等进行监控，界面如下图所示。诊断软件界面2、启动进入实时测控系统，运行数据采集软件。 1、3、待系统运行稳定后，选取采集软件自动测试的一段逐渐衰减的数据曲线保存，并将实验数据保存在数据文件中。4、设置转速分别为200r/min、250 r/min、300 r/min，采集喷油系统长管内的压力变化数据，然后计算成喷油率（mm3/s）随时间变化曲线，再积分计算喷油量。 5、整理实验数据，撰写实验报告。五、试验要求：1、试验前，根据柴油机燃油喷射相关内容，了解试验系统的原理及试验的基本条件；2、试验中，正确观察记录数据，按步骤进行试验。掌握基于博世长管法的柴油发动机喷油规律测试方法。3、试验后，认真撰写试验报告，正确处理试验数据，分析喷油规律曲线是否符合理想喷油规律及对燃烧与排放的影响程度。附：燃油喷射过程试验数据记录表序号转速r/min采样数个采样率个/m电压V压力MPa喷油率mm3/s喷油量mm3实验五 汽油发动机排放性能实验一、实验目的让学生了解汽车排放污染物的测试方法与相关的国家标准，掌握废气分析仪及柴油机烟度计的使用方法。二、实验内容和要求试验内容：1、 测试汽油机怠速工况所排出废气中HC、CO、CO2、O2和NO的浓度； 要求：1、 要求学生了解和掌握汽车排气污染物的测试方法及国家相关标准；学会使用废气分析仪以及该仪器的校准和标定。三、实验设备及原理1、配备汽油发动机的汽车一辆2、废气分析仪一台。1）测量原理TOTOALGAS-8050汽油机排气分析仪（见下图）采用不分光红外线吸收法原理，利用HC、CO和CO2等有害气体对不同频率的红外光有不同的吸收率的特点来测出汽油机怠速工况所排出废气中上述三种有害气体的浓度。对O2和NO的分析采用电化学电池式传感器。氧传感器基本形式是包括一个电解质阳极和一个空气阴极组成的金属-空气有限度渗透型电化学电池，其所产生的电流正比于氧的消耗率。此电流可通过输出端子上跨接的一个电阻上产生一个电压信号。NO传感器的工作原理与氧传感器类似。2）仪器规格及主要技术参数测量范围：HC ：0 9,999 10-6 (正己烷当量)CO ：0 10 10-2 (%)CO2 ：0 18 10-2(%)O2 ：0 25 10-2 (%)NO ：0 5,000 10-63)仪器的结构与组成(1)仪器的组成如下图所示，仪器主要由仪器主机、短导管、前置过滤器、取样管、取样探头、嵌入式微型打印机(选购件)等组成。1-仪器主机：控制检测过程，分析气体的成份；2-嵌入式微型打印机(选购件)；3-取样管(5米)：连接前置过滤器与废气分析仪的气样入口；4-前置过滤器：对取样气体进行第一次过滤；5-短导管：连接前置过滤器和取样探头；6-取样探头：对汽车排气进行采样。（2）仪器前面板仪器前面板如下图所示。(3)仪器后面板仪器后面板的布置如下图所示，后面板各部分的名称和功用： (4)仪器主菜单四、实验方法与步骤汽油机双怠速排放测量1)实验前的准备(1)安装首先将短导管一端与取样探头的末端连接，另一端与附件中的前置过滤器的入口相连。然后将5 米取样管的一端与前置过滤器的出口相连，另一端与仪器的样气入口连接。注意前置过滤器按方向连接，同时检查各连接处，确认连接牢靠，无泄漏。确认前置过滤器和水过滤器已分别装入洁净的滤芯。将电源线、转速测量钳和油温测量探头(选配件)分别连接到仪器的电源插座、转速信号插座和油温信号插座上。油温探头插入发动机润滑油标尺孔中，转速测量钳夹在发动机第1 缸的火花塞高压线外。(2)仪器预热将电源线插到220v 交流电源的插座上，接通仪器的电源开关，仪器自动进入预热状态。只要达到了预热后的技术性能要求，仪器将会自动结束预热状杰(3)泄漏检查(4)自动调零2)双怠速测量（高怠速和低怠速）(1)发动机预热(2)测量高怠速下的排放发动机预热结束后，请插入取样探头。将取样探头插入排气管中，插入深度为400mm。数秒后，将发动机转速维持在2500 r/min。此时在废气分析仪的操作界面中点击“Functions”，选择“Free Measures”。稳定运转数分钟后，记录此时的各种排放测量值 (3)测量怠速下的排放驾驶员应松开油门踏板，使车辆减速。并保持怠速运转。当发动机运转数分钟后，测量此时的各种排放值，并记录。五、实验的重点或难点测试前仪器一定要充分预热和校准；六、实验数据记录表发动机状态测量项目测量值测量项目测量值高怠速转速： HC（*10-6）CO（%）NO（*10-6）CO2（%）l（-）O2（%）怠速转速： HC（*10-6）CO（%）NO（*10-6）CO2（%）l（-）O2（%）七、思考题1、世界上主要国家（欧盟、美国和中国）对汽车汽油发动机的排放法规要求。2、汽车汽油发动机的排放测试方法和要求。3、评价被测汽油机的排放性能。实验六 柴油机排放性能实验一、试验目的1） 了解柴油发动机烟度排放测量法规相关内容及排放特性；2） 掌握利用不透光烟度计测试柴油发动机烟度的方法及仪器的操作； 3） 理解柴油发动机烟度的变化规律。二、主要设备仪器1）柴油机（型号X2105BD2）：标定功率17.6（kw）/1500（r/min）南昌凯马柴油机有限公司2）电涡流测功机（型号CW100）：功率100kw，电压220v，电流6A，转速10000r/min 凯迈（洛阳）机电有限公司3）不透光烟度计（型号FTY-100）：包括光学平台和显示仪表测量范围：不透光度N:0100%，光吸收系数K:016-1分 辨 率：0.1%相对湿度：20%95%电源频率：50Hz1%示值误差：2%环境温度：540电源电压：AC220V10%佛山分析仪有限公司4）FST2E发动机数控试验台凯迈（洛阳）机电有限公司三、试验测量原理不透光度计测量排烟(主要是烟炱微粒)污染程度的原理是使光束通过一段给定长度的排烟，通过测量排烟对光的吸收程度来决定排烟对环境的污染程度。 FTY-100不透光烟度计是一种分流式不透光烟度计，它是以光吸收的物理作用为工作原理。部分排气从入口进入检测室，流经检测室的排烟气流吸收和散射了从光源发出的平行光束，使检测器接收到的光信号随排气烟度变化，经过电路系统的转换，输出排烟的光吸收系数K和不透光度N。FTY-100不透光烟度计的结构和组成如下图所示：1-控制单元；2-连接电缆；3-测量单元；4-取样探头本试验采用连续直接取样法：将取样探头插入发动机排气管内直接采集部分可见污染物，然后进行连续采样测试。四、试验标准及方法根据GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法进行试验。试验内容为不同工况试验和自由加速试验。五、试验步骤1、实验前准备（1）安装测试设备。（2）预热不透光烟度计。注意：预热期间，请勿将取样探头放在车辆的排气管中，而应放在清洁的空气中，以便预热后仪器能正确自动校准。（3）启动柴油机并预热至正常水温。2、自由加速试验自由加速法是柴油机从怠速状态突然加速至高速空载转速过程中进行排气烟度测量的一种方法。在发动机怠速下,迅速地操作油门执行器,使喷油泵在最短时间内供给最大油量,在发动机达到调速器允许的最大转速前,保持此位置.一旦达到最大转速,立即松开油门执行器,使发动机恢复至怠速.记录下自由加速过程中的采样数据最大值，自由加速实验应重复3次，并将这3 次峰值的算术平均值作为测量结果。3、不同工况下试验：我国制定的汽车柴油机全负荷烟度测量方法(GB3847-2005)中规定:自最低额定转速至最高额定转速之间选取足够数量转速工况点测量，其中包括最大扭矩转速和最大功率转速，最低额定转速是指45%最高额定转速或l000r/min或怠速控制器允许的最低转速三者中最高的一个，最高额定转速是调速器所允许的全负荷最高转速。每一转速的烟度测量必须在柴油机运转稳定后进行。每一转速应连续测量烟度3次，每两次测量的间隔时间应不超过1min。若3次测量值相差较大，应予以重测。以3次测量的算术平均值作为测量结果，任一测量结果都不得超过(GB3847-2005表1)所示的允许限值，若超过即为不合格。本次实验以转速为变化量，分别测量不同转速下，不同负荷时的排气烟度。实验时，首先将发动机转速调至要测量的转速，并保持该转速不变，通过调节电涡流测功器，使发动机工作在不同负荷下， 测量其排气烟度。五、实验的重点或难点测试前仪器一定要充分预热和校准；六、实验数据记录表自由加速实验序号发动机排气的光吸收系数K值123平均值不同工况实验序号转速负荷（功率）发动机排气的光吸收系数K值1234567七、思考题1、世界上主要国家（欧盟、美国和中国）对汽车柴油发动机的排放法规要求。2、汽车柴油油发动机的排放测试方法和要求。3、分析被测柴油机的排放性能。 实验七 发动机噪声（振动）测量一、实验内容1校正声级计2利用声压计对噪声源进行声压级测量（线性及A、B、C各档）3利用声压计对噪声源进行频谱分析二、实验目的1掌握噪声测量及其评定方法2了解噪声测量仪器的原理及其使用方法三、仪器设备1ND-2型声级计；2活塞发声器；3NC2105B柴油机四、实验原理ND-2型声级计由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波电路以及指示表头等部分组成。具上作原理是将被测声被的声压信号通过传声器转换成为电压信号，经放大器进行功率放大，并由衰减器调整量程后，再经过计权网络修正、检波，最后由指示表头显示相应的噪声级数值。精密声级计的传声器为电容式传声器。由膜片(振膜)4和后极板3组成电容的两个电极，两电极间预先加一恒定的直流电压，使之处于不变的充电状态。当膜片在声压作用下产生振动时，电极间隔发生变化，即电容发生变化，从而引起极板间电压的变化。精密声级计的放大器用来放大传声器的输出信号，其基本要求是高增益。衰减器用来控制指示表头的显示量程，通常每一档的衰减量为10dB。精密声级计的计权网络及其有效利用可参见教材。精密声级计的指示表头有“快”、“慢”两档，它们表示表头的阻尼特性，有时也称动特性。“快”档用来测量随时间起伏变化小的噪声。当“快”档上的指示读数波动大于4dB时，应该换用“慢”档。五、实验步骤1按规定的标准，用三角架固定声级计。一般要求声级计距地面1.2米高，离声源1.0米远，传声器正对声源。2打开声级计电源，看指针是否指在红线内，判断电池电量是否充足。3用活塞发声器对声级计进行校正，开关置“慢”位置，计权网络在“线性”位置，将活塞发声器紧密套在传声器上，打开活塞发声器，它产生124dB声压级声音，调节电位器，使指针指示相应读数，关闭活塞发声器，校正完毕。4发动机先不发动，测量环境的本底噪声，测量记录环境噪声的线性和A级声压级。5启动发动机，稳定在中负荷、大油门，测量总噪声的线性和A级声压级，并测量噪声频谱特性、记录所测数据。 6、重复步骤5测量3个不同工况点是的总噪声的线性和A级声压级，并分别测量噪声频谱特性。7、实验结束，让发动机在怠速下运转数分钟后再关闭发动机。 六、实验记录与数据分析1根据所测噪声总声压级和本底噪声声压级，计算内燃机的噪声声压级。 计权网络测试对象工况一 n= r/min Ne= N.m工况一 n= r/min Ne= N.m工况一 n= r/min Ne= N.m线性A计权线性A计权线性A计权本底噪声（dB）总噪声（dB）内燃机噪声（dB）中心频率（Hz）31.563125250500100020004000800016000工况一工况二工况三2绘制噪声频谱图（横坐标采用对数坐标），并对噪声源作简单分析，如噪声中声压级最高的频域与内燃机工况参数可能存在什么关系？3说明测量中常测A声级的意义。附： 汽车行驶噪声测试一、实验目的让学生了解汽车加速行驶的车外噪声及匀速行驶的车内噪声的测试方法和相关的国家标准，培养学生的试验技能。二、实验条件装备齐全、技术状况良好的汽车一辆、精密声级计两套。1、 场地条件 1）测量场地应平坦而空旷，在测试中心以25米为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等。 2）测试场地跑道应有20米以上的平直、干燥的沥青路面或混凝土路面。路面坡度不超过0.5%。 3）本底噪声(包括风噪声)应比所测车辆噪声至少低10分贝。并保证测量不被偶然的其他声源所干扰。 注：本底噪声系指测量对象噪声不存在时，周围环境的噪声。4）测量场地示意图一。5）测试话筒位于20米跑道中心点0两侧，各距中线7.5米，距地面高度1.2米，用三角架固定，话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。三、实验原理噪声污染是三大公害之一，减小汽车的噪声污染是汽车业内每个工程技术人员的责任。测试加速行驶的车外噪声主要是考核汽车对环境的危害；测试匀速行驶的车内噪声则是考核噪声对驾驶员及乘员的影响。人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N=10lg(A1/A0)分贝符号为dB，它是无量纲的。为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性； C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；。计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。采用HS6288B型精密声级计一套，其原理图见图二四、实验内容和要求试验内容：测试汽车加速行驶的车外噪声及汽车匀速行驶的车内噪声。要求：1、 要求学生掌握汽车噪声的测试方法及对汽车噪声进行测试的一些个基本要求；2、 学会使用精密声级计（包括声计级的档位及计权网络的选用），。五、实验方法与步骤1、试验区及测试用传声器的布置；2、试验车辆档为及试验车速的确定（包括进入测试区的车速和汽车尾端到大终端线的车速）；3、按照国家标准中规定的方法测试加速行驶的车外噪声和匀速行驶的车内噪声及环境的本底噪声，视需对测试结果进行修正。六、实验的重点或难点1、 试验车速的准确控制；2、试数据的处理与修正。七、实验（上机）注意事项严格遵守试验室的有关操作规程，特别注意人员及设备安全。八、思考题1、 测加速行驶的车外噪声时为何要用声级计的块档，测匀速行驶的车内噪声时为何要用声计级的慢档？2、 环境的本底噪声为何必须比所测汽车的噪声级低10dB(A图一 测量场地示意图图二 声级计原理图图三 车内噪声测点布置图四 汽车加速行驶车外噪声限值车外噪声测量记录表 表1 车辆型号 测量期 车辆牌照号测量点 额定载客(重)量测量仪器 发动机标定转数本底噪声 前进档数 加速起始发动机转数 行驶里程 匀速行驶车速加速行驶测量位置次数噪声级分贝(A)平均值分贝(A)左侧12右侧12匀速行驶左侧12右侧12 车辆最大行驶噪声及分贝(A)实验八 发动机电控系统实验（四选一）实验1：节气门位置传感器(VTA、IDl)、 一、实验目的与要求 了解节气门位置传感器的结构原理及特性； 掌握节气门位置传感器的电路及检修方法： 会使用万用表及读码判断节气门位置传感器好坏； 掌握节气门位置传感器信号的标准电压值、电阻值； 掌握节气门位置传感器信号的有无对发动机工作的影响。 二、实验仪器与设备 1UZ-FE综