2023年09级《发动机原理》实验指导书

《发动机原理》课程

实验指导书

彭辅明袁守利编

汽车工程学院

2023年4月

.3/、

刖三

1.试验总体目标、任务与要求

1、稳固所学的理论学问、加深对内燃机性能试验的生疏和了解。

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根本组成和常用测试仪表的构造及其工作原理，并掌物

其使用方法。

4、掌物对试验数据进展处理以及对试验结果进展分析的根本方法。

2.适用专业

热能与动力工程、车辆工程、汽车效劳工程

3.先修课程

《发动机构造》、《热能与动力机械测试技术》。

4.试验工程与学时安排（见表一）

表一试验工程与学时安排

序号试验工程名称试验学时每组人数试验类型开出要求

试验一发动机速度特性28〜10综合必做

试验二发动机负荷特性28〜10综合必做

5.试验改革与特色

通过学生在试验过程中的实际操作，培育学生的试验技能和实际动手的力量，进

步加深对理论学问的掌物和理解。

试验一发动机速度特性

一、实验目的

1、掌物发动机速度特性的试验方法。

2、学会对试验数据进展处理，对试验结果进展分析；并绘制发动机速度特性曲线

图。

二、试验条件

1、东南4A91电控汽油发动机机（Pemax=77Kw/6000r/niin）一台

2、CW150型电涡流测功机一台

3、FST2s发动机数控试验台一台

3、FCM-D转速油耗测量仪一台

4、温度计一只

5、大气压力计一只

6、93#车汽油20升

三、试验原理

发动机速度特性：在发动机油门开度肯定（局部开度或全开）的状况下，争论其功

率Pe、扭矩Ttq＞耗油量B及燃油消耗率be与转速n之间的关系。

四、试验内容和要求

1、调整测功机负荷及指挥全组协调动作，一人；测功机负荷的调整应均匀、准确，

尽量避开大幅度增加或减小测功机负荷，造成发动机的转速猛烈波动。

2、调整、监视发动机油门，一人；当发动机消火特别状况时应马上减小或关闭发

动机油门。

3、测量发动机转速和油耗，一人；测量转速时，应留意转速的上下波动状况，当

转速的波动值超过±20r/min,该组试验数据应视为无效并重做。

4、调整，监视发动机冷却水出水温度，一人；保持发动机冷却水出水温度稳定在

80±5℃范围内，消灭气阻现象（无冷却水排解或冷却水出水温度超过100℃）,应马上

报告，以便准时停机。

5、监视发动机机油压力、温度，一人；消灭特别状况应准时报告。

6、记录发动机扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油质量和耗油时间

△t,一人；试脸数据记录应准确无误。

7、绘制试验监视曲线”一人；当觉察试验过程中因某些特别缘由而引起误差过大

的点，应准时指出，以便补测校正。

五、试验方法与步骤

1、依据附录一《发动机台架试验安全操作标准》，作好试验前的预备工作。确认发

动机台架系统（含发动机加测功机等）油、水、电连接正常。

2、FST2S发动机数控试验台上电，进入数控试验台操作界面，确认各项监测数据

正常，选择恒转速工作模式。

3、起动发动机。发动机数控试验台油门上电、励磁上电，预热发动机至发动机冷

却水出水温度为80±5℃o同时了解发动机数控试验台根本工作原理。

4、预热完成后，调整发动机油门开度至最小，发动机回到怠速。开头发动机速度

特性试验。

5、转变测功机设定转速至试验最低转速1000r/min,调整发动机油门开度，使其

到达试验所需开度（30-40%）,固定油门开度大小。在整个试验过程中，油门开度不再

发生转变。待发动机的工况稳定后，测量其燃油消耗量（g）,测量二次，同时测量

该工况下的发动机扭矩（测功机读数）Ttq和发动机转速n,并记录保存试验数据。

6、转变测功机设定转速（每次的转变量不要太大）至1200r/min,待发动机的工

况稳定后，测量其燃油消耗量△«!（g）,测量二次，同时测量该工况下的发动机扭矩（测

功机读数）Ttq和发动机转速n,并记录保存试验数据。

7、依次增加测功机设定转速分别至1400r/min、1600r/min^1800r/min>2023

r/min>2200r/min>2400r/min,重复上述测量，并记录保存试验数据。

8、以发动机转速n为横坐标，发动机扭矩（测功机读数）Ttq为纵坐标绘制试验

监视曲线。

9、试验完毕后，应渐渐减小测功机负荷至发动机空负荷再低速运转数分钟后停车，

抄录整理试验数据，将数据记入试验记录表（见表二），作好保养清理工作，经试验指

导教师签字后即可离开试验室。

六、试验的重点或难点

1、测功机负荷的调整。

2、试验数据的处理以及结果分析。

七、试验留意事项

1、在测发动机外特性时，发动机的最大功率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快速、准确，尽量缩短其运转

时间。

2、在测发动机外特性时，因负荷较大，联轴节可能断裂飞出伤人，因此要留意安

全，联轴节两旁不得站人,

3、随时留意调整发动机冷却水的出水温度，并保持在80±5℃o

4、随时留意发动机机油压力和机油温度的变化，使之掌握在允许的范围内。

八、思考题

1、整理分析试验数据，参考教材绘制发动机速度特性曲线图（要求用坐标纸或计

算机绘制）。

2、局部开度速度特性曲线的变化和外特性相比有何不同？其缘由何在？对运输车

辆有何好处？

3、分析本次试验的结果，指出功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率be曲线的外形是怎

样形成的？

4、运输式汽油发动机额定功率与固定式柴油发动机额定功率有何不同？

5、标准人气状况如何定义，怎样将重要的试验数据修正为标准大气状况下数值？

表二发动机速度特性试验数据记录表

发动机型号___________出厂编号_______________

试验目的

测功机型号___________测功机系数__________

进气温度_________C

大气温度：干球_________弋湿球__________℃

进气总压__________kPa(mmHg)

水蒸气分压----------kPa(mmHg)

有效功率有效扭矩燃油消耗率

序测功机燃油消耗量—

kwN*m(g/kw•h)冷却

水温

磅

转速秤实测度

数

号读实测校正实测校正质量时间实测校正

kg/h

r/minrm：?或。

签字______________

5

试验二发动机负荷特性

一、实验目的

1、掌物发动机负荷特性的试验方法。

2、学会对试验数据进展处理以及对试验结果进展分析，并绘制发动机负荷特性曲

线图。

二、试验条件

1、东南4A91电控汽油发动机机（Peinax=77Kw/6000r/min）一台

2、CW150型电涡流测功机一台

3、FST2s发动机数控试验台一台

3、FCM-D转速油耗测量仪一台

4、温度计一只

5、大气压力计一只

6、0井车用柴油20升

三、试验原理

发动机负荷特性：在保持发动机转速n不变的状况下，调整发动机油门开度的大

小，转变每循环供油量，争论发动机的燃油消耗量B、燃油消耗率be与功率Pe之间的

关系。

四、试验内容和要求

1、调整发动机油门开度及指挥全组协调动作，一人；当发动机消灭特别状况时应

马上减小或关闭节气门。

2、调整测功机负荷，一人；测功机负荷的调整应均匀、准确，尽量避开大幅度增

加或减小测功机负荷，造成发动机的转速猛烈波动。

3、监视发动机转速和测量油耗，一人；监视转速时，应留意转速的上下波动状况,

当转速的波动值超过±20r/min,该组试验数据应视为无效并重做。

4、调整，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，消灭气阻现象（无冷却水排解或冷却水出水温度超过100C）,应

马上报告，以便准时停机,

5、监视发动机机油压力、温度，一人；消灭特别状况应准时报告。

6、记录发动机扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油质量△田和耗油时间

△t,一人；试验数据记录应准确无误。

7、绘制试验监视曲线，一人；当觉察试验过程中因某些特别缘由而引起误差过大

的点，应准时指出，以便马上补测校正。

五、试验方法与步骤

1、依据附录一《发动机台架试验安全操作标准》，作好试验前的预备工作。确认发

动机台架系统（含发动机和测功机等）油、水、电连接正常。

2、FST2S发动机数控试验台上电，进入数控试验台操作界面，确认各项监测数据

正常，选择恒转速工作模式。

3、起动发动机。发动机数控试验台油门上电、励磁上电，预热发动机至发动机冷

却水出水温度为80±5℃o同时了解发动机数控试验台根本工作原理。

4、预热完成后，调整发动机油门开度至最小，发动机回到怠速。开头发动机速度

特性试验。

5、转变测功机设定转速为负荷特性试验转速1400r/min,调整发动机油门开度的

大小，使之处于最大位置。待发动机的工况稳定后，测量其燃油消耗量△!!!（g）,测量

二次，同时测量该工况下的发动机扭矩（测功机读数）Ttq和发动机转速n,并记录保

存试验数据。

6、依据发动机在该转速下输出的最大扭矩计算并确定发动机扭矩Ttq（发动机负

荷）调整量的大小，保证明验工况点不少于7个点，以便绘制发动机负荷特性曲线。

7、依次减小发动机油门开度的大小（此时测功机自动调整发动机的负荷大小，保

持发动机转速稳定在1400r/min）使发动机扭矩1测功机读数）Ttq每次降低50N.m,

重复试验步骤5,记录保存试验数据飞直至测功机的读数接近为零。

8、以发动机扭矩（测功机读数）Ttq为横坐标，耗油质量△!!!为纵坐标绘制监视曲

线。

9、试验完毕后，将发动机空负荷、低速运转数分钟后停车，并抄录整理试验数据,

将数据记入试验记录表（见表三），作好保养清理工作，经试验指导教师签字后即可离

开试验室。

六、试验的重点或难点

1、发动机油门开度的调整。

2、试验数据的处理以及结果分析。

七、试验留意事项

1、在测量负荷特性的过程中，当发动机油门开度处于最大位置时属短时间运转范

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快速、准确［油耗

可以只测量一次），尽量缩短其运转时间。

2、发动机上有很多旋转部件，试验过程中不要离发动机太近，以免发生危急。

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、随时留意调整发动机冷却水的出水温度，并保持在80±5℃o

5、随时留意发动机机油压力和机油温度的变化，使之掌握在允许的范围内。

八、思考题

1、整理分析试验数据，参考教材绘制发动机负荷特性曲线图（要求用坐标纸或计

算机绘制）。

2、比较发动机负荷特性和速度特性的区分？

3、结合本次试验的结果，指出随着发动机负荷的变化，其燃油消耗率如何变化？

为什么?

4、标准大气状况如何定义，怎样将重要的试验数据修正为标准大气状况下数值？

表三柴油机负荷特性试验数据记录表

发动机型号___________出厂编号_______________

试验目的

测功机型号___________测功机系数__________

进气温度_________C

大气温度：干球_________弋湿球__________℃

进气总压__________kPa(mmHg)

水蒸气分压----------kPa(mmHg)

有效功率有效扭矩燃油消耗率

序测功机燃油消耗量—

kwN*m(g/kw•h)冷却

水温

磅

转速秤实测度

数

号读实测校正实测校正质量时间实测校正

kg/h

r/minrm：?或。

签字______________

9

附录一发动机台架试验安全操作标准

1、试验前要对试验台架、发动机、测功机、联轴节、各连接螺栓及运动部件进展

检查，运动部件运动不得受阻碍，连接不允许有松动现象。

2、检查发动机燃油、机油、冷却水和测功机润滑油、冷却水等是否足正常；检查

各仪器仪表如转速表、机油压力表、冷却水温表等是否安装正确。

3、起动、预热发动机，留意联轴节两旁不得站人，按先空车后小负荷运转数分钟,

然后渐渐加至中等负荷（或较大负荷）预热发动机至冷却水出水温度到达80±5℃左右。

4、必需在发动机工况稳定之后同时测量各有关参数，整个试验过程中，应保证冷

却水出水温度始终掌握在80±5℃之间，蒸发水冷式柴油机要等到冷却水沸腾，并且尽

量使之波动微小，特性曲线一般测量8〜10点。

5、试验后应渐渐减小发动机负荷至空车再运转数分钟后停车。

附录二绘制曲线要求

1、测量点在图中的位置必需标明，曲线不得将点完全掩盖。

2、在同意坐标系中有几条曲线，可用不同的符号表示不同曲线上的点。

3、将各测点连成曲线时，必需圆滑过渡，按其特性的规律画，不得连成折线。

4、曲线线型粗细适中，以清楚为原则。坐标比例应参考有关资料合理选择。

5、同一坐标系中有多种曲线时，应分别说明各自的比例尺。

附录二试验数据的计算

1、主要数据名称、单位及通用符号（见表六）

表六主要数据名称、单位及通用符号

名称法定单位符号

进气温度℃摄氏度t

进气温度K开尔文T

进气干空气压kPa千•帕斯卡Pd

水蒸气分压kPa千帕斯卡Pw

进气总压kPa千帕斯卡P

测功机磅秤读数N牛顿W

测功机臂长m米L

测功机常数C

转速r/min转/分N

实测有效扭矩N•m牛顿•米Ttq

校正有效扭矩N•m牛顿•米Ttqo

实测有效功率kW千瓦Pe

校正有效功率kW千瓦Peo

燃料消耗量或供油量kg/h千克/时B

实测燃油消耗率g/kW•h克/千瓦•时be

校正燃油消耗率g/kW•h克/千瓦・时Beo

燃油密度g/CIII3克/厘米3P

燃油消耗时间s秒△t

燃油消耗容积cm3厘米3△V

燃油消耗质量g克

汽油机校正系数aa

些油和带TF率和arl

2、发动机的标准进气状态（见表七）

表七标准进气状态

进气参数法定单位米制单位

进气温度T298K25℃

进气干空气压Pd99kPa4742.5minllg

水蒸气分压PwIkPa=7.5mmHg

进气总压PlOOkPa^750mmIlg

3、计算公式

1)根本计算公式

a.实测有效扭矩Ttq=W•L

b.实测有效功率Pe=(2TT•W•L•n)/60X1000

=0.1047X10-3-W-L-n

=C•W-n

c.燃料消耗量或供油量B=3.6XAm/At

=3.6XAV•pf/At

d.实测燃油消耗率be=1000XB/Pe

e.进气干空气压Pd=P-Pw

2)汽油机校正

a.汽油机校正系数aa=(99"/Pd)•(T/298)06

b.校正有效扭矩Ttqo=aa•Ttq

c.校正有效功率Pco=aa•Pe

d.校正燃油消耗率bco=aa•be

注：该校正系数。a适用于化油器式及电子掌握式汽油机(在不同的进气状态下，

掌握混合气的空/燃比不变)。在全负荷的工况下，应保持进气温度T在298〜308K(25〜

35℃),进气干空气压Pd在80〜UOkPa的范围内。

试验时应实行措施或选择适当的时间，使发动机的实际进气状态在上述范围内。校

正系数。a应在0.93〜1.07的范围内，假设超出，应在试验报告及试验曲线上标明实

际进气状态。

3)柴油机校正

a.柴油机校正系数ad=(fa)tm

其中进气因数

非增压及机械增压柴油机fa=(99/Pd)・(T/298)07

涡轮增压柴油机fa=(99/Pd)0,7•(T/298)12

柴油机特性指数fm=0.036•q/r-1.14

b.校正有效