热能与动力机械性能实验实验指导书学生

1、前言1.实验总体目标、任务与要求1、巩固所学的理论知识、加深对内燃机性能实验的认识和了解。2、掌物内燃机性能试验和某些专项试验的试验方法。3、了解内燃机试验台架的基本组成和常用测试仪表的结构及其工作原理，并掌物其使用方法。4、掌物对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析的基本方法。2.适用专业热能与动力工程、车辆工程、汽车服务工程3.先修课程发动机构造、热能与动力机械测试技术。4.实验项目与学时分配（见表一）表1 实验项目与学时分配序号实验项目名称实验类型开出要求1发动机万有特性实验综合性必做2柴油机十三工况排放实验综合性必做3柴油机油泵速度特性验证性必做4柴油机机械效率的测定实验综合性必做5

2、汽油机管理系统认识实验认知性必做6汽车加速性能实验综合性必做7汽车等速百公里燃料消耗量测定综合性必做8汽车噪声测试实验综合性必做5. 实验改革与特色 通过学生在实验过程中的实际操作，培养学生的实验技能和实际动手的能力，进一步加深对理论知识的掌物和理解。 实验一 发动机万有特性一、实验目的1、掌物发动机万有特性的试验方法。2、学会对实验数据进行处理，对实验结果进行分析；并绘制发动机万有特性曲线图。二、实验条件1、4A15汽油发动机（Pemax=75kW/56006000r/min） 一台2、DW125型电涡流测功机 一台3、EMC900发动机数控试验台 一台 3、HZB2000油耗测量仪 一台4

3、、温度计 一只5、大气压力计 一只6、93乙醇汽油 150升三、实验原理本实验采用负荷（油耗）特性法测量发动机万有特性。万有特性一般是以转速n为横坐标，功率Pe(转矩Ttq)为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族（如图所示），其中最重要的是燃油消耗率be,此外还有排气温度Tr、过量空气系数a以及各种排放参数等。它可以表示发动机在整个工作工作范围内主要参数的相互关系，评定发动机在不同转速、不同负荷下的经济性和排放特性，用以确定发动机最佳的工作区域。四、实验内容和要求1、调节发动机油门开度及指挥全组协调动作，一人；当发动机出现异常情况时应立即减小或关闭节气门。2、调整测功机负荷，一人

4、；测功机负荷的调整应均匀、准确，尽量避免大幅度增加或减小测功机负荷，造成发动机的转速剧烈波动。3、监视发动机转速和测量油耗，一人；监视转速时，应注意转速的上下波动情况，当转速的波动值超过±20r/min，该组实验数据应视为无效并重做。4、调节，监视发动机冷却水出水温度，一人；保持发动机动机冷却水出水温度稳定在80±5范围内，出现气阻现象（无冷却水排除或冷却水出水温度超过100），应立即报告，以便及时停机。5、监视发动机机油压力、温度，一人；出现异常情况应及时报告。6、记录发动机功率Pe、转矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油量B和燃油耗油率be, 一人；实验数据记录应

5、准确无误。7、绘制实验监督曲线，一人；当发现实验过程中因某些特殊原因而引起误差过大的点，应及时指出，以便立即补测校正。五、实验方法与步骤在发动机工作转速范围内适当的选定8个以上的转速进行实验，实验按负荷特性实验方法，在选定的转速下进行负荷特性实验。具体步骤如下：1、按照附录一发动机台架试验安全操作规范，作好试验前的准备工作。2、EMC900发动机数控试验台上电，启动发动机数控试验台控制程序进入控制界面。选择发动机控制方式为外特性（恒转速）控制模式。3、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5。4、调节发动机油门开度的大小，使之处于最大位置，同时调整测功机负荷，使发动机转速稳定

6、在规定的转速（n=800r/min，），待发动机转速稳定后，测量该工况下的发动机功率Pe、扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油量B和燃油消耗率。5、依次减小发动机油门开度的大小，此时测功机自动调整负荷大小，保持发动机转速的稳定（n=800 r/min）,使发动机功率（测功机读数）Pe每次降低10kW,重复实验步骤3，直至测功机的读数接近为零。6、以发动机扭矩（测功机读数）Ttq为横坐标，耗油量B为纵坐标绘制监督曲线。7、调整发动机转速依次为1200,1600,2000,2400,2800,3200,3600,4000,4400,4800,5200,5600,6000。重复步骤4、5，完

7、成不同转速小的负荷特性。8、实验完毕后，将发动机空负荷、低速运转数分钟后停车，并抄录整理实验数据，将数据记入实验记录表（见表三），作好保养清理工作，经实验指导老师签字后即可离开实验室。六、实验的重点或难点1、测功机负荷的调整。2、实验数据的处理以及结果分析。七、实验注意事项1、在测发动机负荷特性时，发动机的油门开度大于70%时，其工况属短时间运转范围，不能长时间运转，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确，尽量缩短其运转时间。2、当发动机的油门开度大于70%时，因负荷较大，联轴节可能断裂飞出伤人，因此要注意安全，联轴节两旁不得站人。3、随时注意调节发动机冷却水的出水温度，并保持

8、在80±5。4、随时注意发动机机油压力和机油温度的变化，使之控制在允许的范围内。 签字 年 月 日实验二 柴油机十三工况排放实验一、实验目的1、了解GB6456-86规定的柴油机排放试验规程。2、掌握柴油机排放试验操作方法，相关排放测试仪器的使用方法及数据处理方法。二、实验条件1、SOFIM-8140增压柴油发动机（Pemax=76kw/3800r/min） 一台2、DW125型电涡流测功机 一台3、EMC-900发动机数控试验台 一台4、HZB2000油耗仪 一台5、Gasboard-5020汽油机排气分析仪 一台6、FBY-200全自动烟度计 一台7、柴油 10升三、实验原理柴油

9、机排放试验按GB6456-86柴油机排放试验方法 第一部分，汽车及工程机械用规定的13工况在发动机台架上进行柴油机排放试验（如下表一所示）。中间转速按如下规定选取：若柴油机外特性最大转矩转速在规定转速的6075之间，取最大扭矩时转速；若低于转速的60，取60标定转速；若高于标定转速的75，取75标定转速。四、实验内容和要求1、实验准备：包括发动机台架的准备，排气分析仪的安装和全自动烟度计的安装。2、通过EMC-900发动机数控试验台对柴油机工况进行调整控制，依次实现13工况。3、通过EMC-900发动机数控试验台时刻监视发动机冷却水出水温度和发动机机油压力、温度，保持发动机动机冷却水出水温度稳

10、定在80±5范围内，出现异常情况应及时报告并停机。4、读取排气分析仪所测CO、HC和NOx结果并记录在表二中。5、读取全自动烟度计的烟度值并记录在表二中。6、实验完成后，对各工况排放试验结果进行加权处理计算后，获得该发动机的排放测试结果。五、实验方法与步骤1、按照发动机台架试验安全操作规范，作好试验前的准备工作，并根据汽油机排气分析仪和全自动烟度计操作规范安装好各自排气取样管，开启电源，做好测试准备。2、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5。3、将测功机的工作状态设定为恒转速状态。4、在EMC-900发动机数控试验台上，通过计算机控制界面上的油门和测功机控制电流

11、拉动条或通过油门、测功机控制电流旋钮分别对柴油机工况进行调节，依次实现GB6456-86规定的13工况（见表二）5、上步4的操作每实现一个工况稳定后，读取排气分析仪上的CO、HC和NOx值，读取全自动烟度计上的烟度值，并记录在表二中。6、依次测定13工况的排放、烟度值，并记录在表二中。7、实验完毕后，将发动机空负荷、低速运转数分钟后停车，作好保养清理工作，经实验指导老师签字后即可离开实验室。8、将表二中记录的实验记录数据经加权处理计算后，得到该试验柴油机的排放实验结果。六、实验的重点或难点1、GB6456-86规定的柴油机排放试验规程。2、排气分析仪和全自动烟度计的安装、操作规范。3、实验数据

12、的处理以及结果分析。七、实验注意事项1、在13工况试验过程中，标定转速试验的发动机转速相对较高，不能长时间运转，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确，尽量缩短其运转时间。2、发动机上有很多旋转部件，实验过程中不要离发动机太近，以免发生危险。3、发动机排气管、冷却水出水管等属高温部件，不要触摸，以免烫伤。4、随时注意调节发动机冷却水的出水温度，并保持在80±5。5、随时注意发动机机油压力和机油温度的变化，使之控制在允许的范围内。八、思考题1、GB6456-86规定的柴油机工况法排放试验的规程是怎样的？ 2、13工况的排放结果测得后如何进行加权处理？表2-1 汽车及工程

13、机械用柴油机试验工况工况柴油机转速（r/min）负荷率（）加权系数运转时间数据测量记录1怠速00.067每个工况运转10min最后应调整至稳定运转2中间转速20.083中间转速250.084中间转速500.085中间转速750.086中间转速1000.087怠速00.0678标定转速1000.089标定转速750.0810标定转速500.0811标定转速250.0812标定转速20.0813怠速00.067表2-2 发动机工况法排放实验数据记录表：柴油机十三工况法排放实验数据记录表实验目的：发动机型号：测功机型号：环境温度：环境湿度：实验单位：实验人员：实验日期：工况负荷率（）柴油机转速（r/

14、min）扭矩(N.m)功率(kW)加权系数CO(ppm)HC(ppm)NOx(ppm)烟度（Rb）备注10怠速0.0672222000.0832522000.0845022000.0857522000.08610022000.0870怠速0.067810034000.0897534000.08105034000.08112534000.0812234000.0813怠速00.067加权计算值实验三 喷油泵速度特性一、实验目的1、熟悉喷油泵试验台的结构、原理及用途，并掌物其操作方法。2、了解柴油机的供油系统和喷油泵的结构及其工作原理。3、掌物喷油泵速度特性的试验方法，加深对喷油泵速度特性的理解。

15、二、实验条件1、PSDW110-2C喷油泵试验台 一台2、四缸号高压油泵 一台三、实验原理喷油泵速度特性：在喷油泵的油量控制调节机构（拉杆或齿条）位置不变时，每循环供油量随喷油泵转速变化的关系。四、实验内容和要求（按内容逐项写清楚）1、调节喷油泵转速，一人；转速调整应均匀。2、记录喷油泵的供油量，一人；实验数据记录应准确无误。五、实验方法与步骤1、将喷油泵的拉杆固定在最大位置，并保持不变。2、起动喷油泵试验台，设定喷油泵的低压供油压力（0.2MPa）和温度（25）。3、起动主轴电机，选择手动方式调节喷油泵的调速旋钮改变喷油泵的转速（也可选择自动方式预先设定喷油泵的工作转速），测量在下列转速下喷

16、油泵工作200次循环的供油量：100、300、500、700、900、1100 r/min，同一转速测量二次。4、试验完毕后，做好保养清理工作，将实验数据记入柴油机喷油泵速度特性记录表（表五），经实验指导老师签字后即可离开实验室。七、实验注意事项1、实验过程中，喷油泵禁止无油工作，其转速变化不能太快。2、应尽量保证喷油泵喷出的燃油都要进入测试量筒内；读数时要保证燃油液面水平，等到量筒内的油沫消失之后再读数，避免测量误差。八、思考题1、做此实验时为什么要将喷油泵的油量控制机构（拉杆或齿条）的位置固定不变？2、柴油机喷油泵的每循环供油量随转速的增加如何变化？为什么？表3-1 柴油机喷油泵速度特性实

17、验记录表序号转速供油量（ml/100次）每循环供油量（ml）12345678910签字 年 月 日实验四 柴油机机械效率的测定实验一、实验目的用倒拖法测定柴油在标定工况下的机械损失功率Pm；并计算计算发动机的机械效率m，二、实验条件1、CA6DLDBS-24E4-XQ柴油发动机（Pemax=177kw/2300r/min） 一台2、AFA100 204/8电力测功机+PUMA OPEN1.2发动机操作系统 一台三、实验原理发动机机械效率m使指发动机有效功率Pe和指示功率Pi的比值。发动机的指示功率Pi包括发动机对外输出有效功率Pe以及发动机的机械损失功率Pm。四、实验内容和要求（按内容逐项写清

18、楚）本实验应和总功率实验一起进行，以便计算发动机的机械效率m。五、实验方法与步骤1、按照附录一发动机台架试验安全操作规范，作好试验前的准备工作。2、按照PUMA OPEN1.2发动机操作系统的操作规程进入发动机实验控制界面，选取手动操作模式。3、起动、预热发动机至发动机冷却水出水温度为80±5。4、油门全开，调整发动机转速至标定功率所对应的转速2300r/min，测量并记录发动机的输出扭矩和功率Pe。5、切断发动机的供油油路，用电力测功机拖动发动机运转，维持发动机2300r/min转速不变，待燃油消耗完。测量并记录测功机测出的扭矩和功率，此功率即为发动机在该转速下的机械损失功率。6、

19、依次降低发动机转速至2000r/min、1700r/min、1400r/min、1100r/min、800r/min，重复步骤4、5，测得各转速下的输出功率Pe和机械损失功率Pm。4、试验完毕后，做好保养清理工作，将实验数据记入柴油机机械效率的测定实验记录表（表4-1），经实验指导老师签字后即可离开实验室。1、发动机润滑油温度和冷却水出水温度的控制。七、实验注意事项1、在试验过程中，标定转速试验的发动机转速相对较高，不能长时间运转，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确，尽量缩短其运转时间。2、实验时一定要保证润滑油的温度和水温，以免造成机械损失功率的变化。3、发动机上有很多旋

20、转部件，实验过程中不要离发动机太近，以免发生危险。4、发动机排气管、冷却水出水管等属高温部件，不要触摸，以免烫伤。八、思考题1、发动机机械损失功率的测定常用的方法有哪些？2、影响发动机的机械损失主要由哪些因素？3、测量汽油机的机械损失功率与柴油机有何不同？表4-1 柴油机机械效率的测定实验记录表序号转速（r/min）功率Pe（Kw）机械损失功率Pm(Kw)机械效率m(%)12345678910签字 年 月 日实验五 汽油机电控系统认识实验一、实验目的通过本次实验使学生对汽油机电控燃油喷射系统具有全面、系统的认识。二、实验条件1、B12电控汽油发动机 4台2、B12电控汽油发动机主要零部件 1套

21、三、实验原理通过汽油机电控燃油喷射系统原理图和发动机线束布置图认识并了解汽油机电控燃油喷射系统的基本组成和各主要传感器和执行器的机构特点及在发动机上的安装位置。四、实验内容和要求汽油机电控燃油喷射系统主要传感器认识： 进气压力/温度传感器（TMAP）；节气门位置传感器（TPS）；凸轮轴位置传感器（CAM）；曲轴位置传感器（CRANKSHAFT SENSOR）；爆震传感器（KNOCK SENSOR）；前氧传感器（OXYGEN SENSOR）；冷却液温度传感器（COOLANT SENSOR）；车速传感器（VEHICLE SPEED SENSOR）；机油压力开关（OIL PRESSURE SENSO

22、R）等。汽油机电控燃油喷射系统主要执行器认识：怠速控制阀（IACV）；点火线圈（IGNITION LOIL）；汽油喷嘴；EGR控制阀（EGR VALVE）；炭罐控制阀（PURGE VALVE）； PDA控制阀等。五、实验方法与步骤1、 老师列出学生需要认识的主要零部件；2、 学生在发动机上找到其安装位置；3、 学生根据课堂上介绍的内容，回答主要零部件的工作原理；4、 实验教师对主要零部件进行系统讲述。六、实验的重点学生自己能够熟练的找到主要零部件的位置和工作原理。七、实验注意事项在实际发动机上进行认识实验，发动机虽然处于非运转状态，但要注意地面不平、管路等拌脚。八、思考题1、电控汽油喷射系统常

23、用的传感器有哪些？分别起什么作用？2、电控汽油喷射系统是如何实现喷油定时和喷油量的控制的？3、车用汽油机满足第二阶段排放标准和第三阶段排放标准的发动机管理系统在构成上有何区别？表5-1 电控汽油喷射系统主要传感器和执行器序号名称传感器或执行器外观图传感器在发动机上的位置（图片）传感器基本工作原理和作用1进气压力/温度传感器（TMAP）2345678910111213141516实验六 汽车加速性能实验一、实验内容二、实验目的三、实验条件四、实验原理五、实验方法与步骤六、实验的重点和难点七、注意事项八、思考题实验七 汽车等速百公里燃料消耗量测定一、实验内容二、实验目的三、实验条件四、实验原理五、

24、实验方法与步骤六、实验的重点和难点七、注意事项八、思考题实验八 汽车噪声测试实验一、实验内容1、汽车定置排气噪声测量；2、汽车加速行驶车外噪声测量二、实验目的1、了解汽车噪声控制及噪声测试的相关标准、法规。2、掌握汽车定置排气噪声测量方法。3、掌握汽车加速行驶车外噪声测量方法。三、实验条件1、实验车辆（一台）2、HS5671A型噪声频谱分析仪（一台）3、试验场地（1）以测量场地中心为基点、半径为50m的范围内没有大的声反射物，如围栏、岩石、桥梁或建筑物等；（2）试验路面和其余场地表面干燥，没有积雪、高草、松土或炉渣之类的吸声材料；（3）传声器附近没有任何影响声场的障碍物，并且声源与传声器之间没

25、有任何人站留。进行测量的观察者也应站在不致影响一起测量值的位置；（4）测量场地应基本上水平、坚实、平整，并且试验路面不应产生过大的轮胎噪声。（5）试验场地背景噪声（A计权声压级）至少应比被测汽车噪声低10dB；（6）最小标准试验路面状况如图A所示。4、气象条件：测量应在良好天气中进行。测量时传声器高度的风速不应超过5m/s。必须注意测量结果不受阵风的影响。可以采用合适的风罩，但应考虑到它对传声器灵敏度和方向性的影响。四、实验原理 1、根据国家标准汽车定置噪声限值（GB16170-1996）进行汽车定置排气噪声测量。2、根据国家标准汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法（GB1495-2002）进行

26、汽车加速行驶车外噪声测量。五、实验方法与步骤1、汽车定置排气噪声测量（1）车辆位于测量场地中央，变速器挂空档，拉紧手制动器，离合器结合。（2）传声器布置：传声器的参考轴应与地面平行，并和通过排气口气流方向且垂直地面的平面成45°±10°的夹角。传声器朝向排气口，距排气口端0.5m，放在车辆外侧（注意：任何情况下，传声器距地面高度不得小于0.2m）。（3）将声级计调整到A计权，快速测量档。（4）起动发动机并将发动机转速稳定在3/4额定转速±50r/min的情况下，测量由稳定转速尽快减速到怠速过程的噪声，并记录下最高声压级。（5）重复进行实验，直到连续出现三

27、个读数的变化范围在2dB之内为止，并取其算术平均数作为测量结果。图A最小标准试验场地2、汽车加速行驶车外噪声测量（1）将声级计调整到使用“A”频率计权特性和“”时间计权特性。（2）根据图A布置试验场地，其中O点为测量区的中心，加速段长度为 2×（10 m士0.05m），AA线为加速始端线、BB线为加速终端线，CC为行驶中心线。（3）传声器应布置在离地面高1.2m土0.02m，距行驶中心线CC7.5m士0.05m处，其参考轴线必须水平并垂直指向行驶中心线CC。（4）档位选择：对于M1和N1类汽车，装用不多于四个前进挡的变速器时，应用第二档进行测量；对于M1和N1类汽车，装用多于四个前进

28、档的变速器时，应分别用第二色和第三档进行测量。如果用第二档测量时，汽车尾端通过BB线时发动机转速超过了额定转速，则应逐次按5额定转速降低接近AA线时发动机稳定转速，直到通过BB线时的发动机转速不再超过额定转速。如果接近AA线时发动机稳定转速降到了怠速，通过BB线时的转速仍超过额定转速，则只用第三档测量。（5）接近速度的确定：接近AA线时的稳定速度取下列速度中的较小值：50kmh；对于M1类和发动机功率不大于225kW的其他各类汽车：对应于34额定转速的速度；对于M1类以外的且发动机功率大于对应于225kW的各类汽车：对应于12额定转速的速度。（6）加速行驶操作汽车应以上述规定的档位和稳定速度接

29、近 AA线，其速度变化应控制在士1km/h之内；若控制发动机转速，则转速变化应控制在士2或士50 r/min之内（取两者中较大值）。当汽车前端到达 AA线时，必须尽可能地迅速将加速踏板踩到底（即节气门或油门全开），并保持不变，直到汽车尾端通过BB线时再尽快地松开踏板（即节气门或油门关闭）。汽车应直线加速行驶通过测量区，其纵向中心平面应尽可能接近中心线 CC。（7）声压级测量在汽车每一侧至少应测量四次。应测量汽车加速驶过测量区的最大声级。每一次测得的读数值应减去 ldB（A）作为测量结果。如果在汽车同侧连续四次测量结果相差不大于2 dB（A），则认为测量结果有效。将每一档位（或接近速度）条件下每

30、一侧的四次测量结果进行算术平均，然后取两侧平均值中较大的作为中间结果。（8）汽车最大噪声级的确定对应于只用了二档测量时，直接取中间结果作为最大噪声级。如果用了第二档和第三档测量时，取两档中间结果的算术平均值作为最大噪声级。如果只用了第三档测量时，则取该档位的中间结果作为最大噪声级。1、试验场地和声级计布置。2、测量时，加速行驶操作。3、声级计使用操作。七、实验注意事项1、声级计按规定调整到A计权和快速测量档。2、汽车加速行驶安全保障。3、观察者远离测量声场，一以免造成不必要的测量误差。八、思考题1、目前国际、国内整车噪声测量的法规有哪些？2、汽车整车噪声测量的常用方法有哪些？3、为什么汽车噪声测量过程中对测量场地、风速及声级计的布置有如此严格的要求？九、附录一：实验记录表表8-1 汽车定置排气噪声测量记录表车辆单位测量地点车辆牌照号地面状况车辆型号风速（m/s）发动机型号背景噪声额定功率（PW）不规则测点图额定转速（r/min）测量转速（r/min）测量仪器型号测量次数123平均值声级dB（A）表8-2 汽车加速行驶车外噪声测量记录表测量日期_ 测量