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《汽车发动机原理与汽车理论》实验报告.docx

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《汽车发动机原理与汽车理论》实验报告

X

江西蓝天学院

发动机原理实验说明

课程名称：

发动机原理

课堂实验室：

汽车发动机实验室

作家：

审稿人：

制定日期：

2010 年 9 月

实验室安全工作细则

实验室安全工作是预防事故发生，保障人身安全和国家财产不受损失的一项重要工作。

1.实验室管理人员或实验指导员应对首次进入实验室的师生进行安全教育，加强安全操作技术指导。

2、未经实验老师许可，学生不得擅自使用设备。

3、设备启动前后应进行安全检查，发现问题应立即采取措施，防止发生事故。

如设备出现异常现象，应立即停机，排除故障后方可再次使用。

4、操作高速设备时，实验指导员和学生的工作服应穿着整齐。

操作时，人体与操作部件保持一定的安全距离；

5、电源线电气设备绝缘要良好，必须有可靠接地； 插头和插座必须接触牢固； 严禁用电超载；

6、机械设备的高速运转部位应装有防护罩； 起重设备应标明起重吨位，严禁超载吊装； 运动部件应定期保养，及时润滑；

7、对使用易燃物品的实验室，应妥善保管易燃物品，安全使用，严禁烟火；

8、易产生废气、油气、毒气和粉尘的实验室，应注意通风，以免中毒；

9、试验用发动机和机动车应严格执行防冻规定；

10、实验室工作人员应能使用各种消防器材；

实验室发生险情时，现场人员应全力抢救； 如遇盗窃、破坏、损坏等情况，要注意保护现场，并及时向上级报告。

安全工作人人有责！

江西蓝天学院

学生实验代码

1、学生进入实验室，应遵守实验室安全工作规程的有关规定。

2.按时上下课，无故迟到或早退。

3、实验室内保持安静，不得大声喧哗和打架斗殴。

4、保持实验室整洁，不得随地吐痰和乱扔纸屑； 实验结束后，应收拾实验器具，清洁实验场地。

5.爱护好房间内的所有设备和用具，未经实验老师允许不得使用或带出房间。

6、严格遵守操作规程，注意操作安全，避免发生人身和设备事故。 发现设备、器具、工具损坏、丢失或发生事故，应立即报告，并根据事故性质按规定处理。

7、实验过程中要听从实验老师的指导，按照实验指导书规定的内容进行实验，认真对待实验考核，按时完成作业。

8、如不遵守本规则，停止无效，指导教师有权停止实验并离开实验室。

江西蓝天学院

实验一发动机空载功率测量

一、实验目的：

1、可采用便携式空载测试仪进行发动机功率检测。

2、能够正确分析发动机功率的测试结果

2、仪器设备

1、推出EA2000综合性能测试仪

2. 轿车

3、汽油

三、实验原理

当发动机与传动系统分离时，发动机从怠速或某一低速加速到节气门的最大开度。 此时，发动机产生的动力克服各种阻力矩和自身运动部件的惯性力矩，迅速达到最大空载转速。 .

对于一定结构的发动机，其运动部件和附件的转动惯量可以认为是一定的值。 因此，只要在规定转速范围内急加速时测出发动机的平均加速度，就可以知道发动机的动态性能； 或者通过测量某一速度下的瞬时加速度可以判断发动机功率的大小

4. 实验准备

湖。 做好仪器设备的调试工作，准备好油料和工具。

2、检查油箱油量、机油量和冷却水箱水量。

3、实验前要求学生预习，认真阅读实验指导书和教材中的相关知识，做到心中有数。

五、实验方法

首先将发动机与传动系统分离，使发动机的温度和转速达到规定值，然后将传感器放入离合器壳的专用孔内，迅速踩下油门踏板，使发动机加速，然后功率计将显示测量值。 发动机的功率，为了得到更准确的测量，可以重复测试几次，取平均值。

两种加速方式

(1) 快速踩下油门踏板

(2)发动机运转时切断点火电路，待发动机转速下降后再接通点火电路加速

单缸功率测量方法

确定气缸的功率：

断开某缸点火线或将高压油路测得的功率与全功率进行比较，两者之差即为该缸的单缸功率。

比较各单缸的功率可以判断各缸的技术状况

6. 实验步骤

1. Launch EA2000探测器的准备工作

(1)接通电源，打开检测仪总开关、微机主机开关和微机显示器开关，预热20分钟

(2) 当发动机不工作且点火系统关闭时，将检测器信号提取系统连接到被测发动机。

(3)探测器电源线必须可靠接地

(4)电控喷油发动机电控ECU测试时，除检测仪电源接地外，检测仪的地线也必须与发动机共地，测试仪必须随时与车身接触

2.发动机准备

(1)发动机应预热至正常工作温度

(2)调整发动机怠速，怠速应在规定范围内

(3)发动机运转

3.启动检测器

(1) 探测器已预热

(2)鼠标左键双击显示屏上的“Launch Engine Tester”图标，启动测试仪的综合性能测试程序

(3)测试仪主机对单片机通信和8个适配器一一进行自检。 自检通过则显示为绿色，未通过则提示

(4)检测仪显示屏出现“用户数据录入”界面，点击“修改”按钮，录入汽车用户数据，再点击“确定”按钮，检测主菜单和子菜单程序出现在显示屏上

四、检测方法

(1) 点击主菜单中的“汽油机”或“柴油机”

(2)在柴油机/汽油机下方菜单中选择“无外载测功机”进入测功机界面

(3) 设置起始速度n和结束速度N

(4) 键入发动机的等效转速惯量（参考相关资料或使用转动惯量仪测量）

(5) 点击“检测”按钮，界面会出现5秒倒计时，

(6)倒计时为“0”时，迅速踩下油门踏板，发动机转速超过N时松开油门踏板

(7)读取发动机的加速时间和最大平均功率

(8) 点击“Save Report”保存或打印数据库，点击“Display Menu”返回

7、发动机功率测试结果分析

发动机功率低：

在用发动机功率不得低于原额定功率的75%，大修后发动机功率不得低于原额定功率的90%

如果发动机功率偏低，首先要检查供油系统和点火系统的技术状况。 如果两个系统工作正常但功率仍然偏低，检查气缸压力和进气歧管真空度，确定机械部分是否有故障。

低单缸失火转速下降：

要求最高和最低跌落值之差不大于平均跌落值的30%。 如果速度下降值低于某个规定值，则说明熄火气缸工作不正常。

发动机单缸功率偏低，一般是由于气缸高压配电线路或火花塞技术状况不良、气缸密封不良、气缸内漏油、喷油器等，应调整或修​​理

八、注意事项

1、防止实验中出现异常现象，保证发动机正常运转。

2、实验过程中注意观察水温和油温，控制在允许范围内。

3、测量外特性时，要求快速准确，以缩短发动机在额定条件下的运行时间。

4、实验过程中操作条件的调整要缓慢，变化幅度不宜过大。

九、实验报告格式及书写要求

1、在实验报告中记录测量数据；

2、绘制速度特性曲线；

3.分析实验结果。

实验二 汽油机转速维持实验

一、实验目的

了解测力计的原理和结构； 掌握实验原理、方法和实验步骤； 具有一定的数据处理和分析能力； 学会正确书写实验报告。

2、仪器设备

（一）实验设备名称

湖。 测功机 2.汽油机 3.车速表 4.油耗表

5、电池或启动电源 6、实验数据处理器 7、稳压电源 8、尾气分析仪

9.水温控制指示器 10.油温控制指示器 11.排气温度计 12.气压计

11.干湿温度计

（二）试验台简介

发动机试验台装置如图1-1所示。

图1-1 发动机台架试验示意图

1—冷却水箱 2—空气流量计 3—稳压箱 4—测油器 5—燃油箱 6—测功机 7—转速表

8—消声器 9—垫层 10—基础 11—底板 12—高压气瓶 13—测功机 14—搅拌水箱

由于发动机试验过程中振动和旋转力矩较大，试验台固定在坚固、防震的混凝土基础上。

为了保证发动机能够快速拆装和对中，安装发动机的铸铁支架和底板往往做成高度和位置可调的形式。

发动机曲轴通过联轴器与测功机转子轴相连。

根据测功机和转速表测得的数据，可以计算出被测发动机的功率。

为了在发动机工作时保持水温恒定，配备了水量可调的特殊冷却系统。

燃油由专用油箱通过燃油量测量装置供给发动机的供油系统。

实验室有专门的通风装置和降噪装置，排出发动机有害废气，降低室内噪音。

三、实验原理

通过在测功机上测量发动机的输出扭矩和转速，通过下式计算发动机的有效功率：

在公式：

Pe——发动机有效功率水力测功器原理，kW；

n——发动机转速水力测功器原理，r/min；

——发动机输出扭矩，N·m。

1、扭矩的测量

使用测功机测量发动机扭矩。

常用的测功机有水力测功机、平衡式电动测功机和涡流测功机。

它们的基本测量原理是相同的，区别在于施加电阻的方式不同。

水力测功机是通过改变加水量来改变作用在曲轴上的阻力矩，而电测功机和涡流测功机是通过改变励磁电流进而改变作用在曲轴上的电磁力矩来改变发动机阻力矩的。

下面以电力测力计为例，说明测量原理。

平衡式电动测功机由平衡电机、测力机构、交流单元、励磁单元、负载电阻组成。

图1-2 平衡电机结构

1—转子 2, 6—滚动轴承 3,5—滑动轴承 4—定子壳 7—底座

电机结构如图1-2所示。

直流电机的转子1由电机带动，在定子（机壳）的磁场中旋转。

定子（机壳）支承在与转子轴同心的滚动轴承上，可以自由摆动。

外壳与测力机构相连，测力机构的读数由外壳的摆角表示。

当电机带动转子在定子磁场中旋转时，转子线圈切割磁力线产生感应电流。

感应电流的磁场与定子磁场相互作用，产生相反方向的电磁转矩。 定子壳接收到的电磁转矩与转子旋转方向相同，等于发动机施加在转子上的转矩。

因此，发动机的输出功率可以通过测力机构通过壳体的摆动角度反映出来。

在一定转速下，可以通过改变定子的磁场强度（通过改变励磁单元供给平衡电机的励磁电流）和负载电阻来调节负载。

2.测速

几乎所有的现代测力计都使用磁电式转速计。

如图1-3所示，转轴上安装有测速齿盘1和安装在支架上的磁电传感器。

磁电传感器由绕有线圈2的永磁体3制成。

链轮一般有 60 个齿。

当轴转动时，磁电式传感器每转一圈可产生60个脉冲信号。

设脉冲信号频率f(Hz)，n为发动机转速(r/min)，Z为齿数，则：

因此，当齿数为60时，磁传感器脉冲信号的频率与转速值相同。

磁电式转速表结构简单、运行安全可靠、测速精度高、测速范围宽。 大多数测功机都采用这种结构。

图1-3 磁电式转速计原理

1 - 齿轮盘 2 - 线圈 3 - 永磁体

4. 实验准备

1、做好仪器设备的调试工作，准备好油料和工具。

2、检查油箱油量、机油量和冷却水箱水量。

3、实验前要求学生预习，认真阅读实验指导书和教材中的相关知识，做到心中有数。

5. 实验步骤

1、按操作规程启动并预热发动机，使水温、油温达到规定要求，并在整个实验过程中尽量保持不变。

2、将油门固定在预选位置（做外特性试验时，油门全开），按工况顺序逐渐增加（或减少）测功机负荷，使发动机转速从高速变为低速。 （或从低速到高速）。

轮流改变转速，转速每降低100～200r/min测量一次，并在发动机工作转速范围内适当分布8个以上测量点。

每个工作点稳定运行1分钟后，记录发动机转速、测功机读数、油耗、油耗时间、排气温度和压力、发动机进出水温度、机油温度和压力、进气温度和压力，大气温压、大气湿度等数据。

3、实验结束，逐渐减小节气门开度和测功机负荷，怠速5分钟后熄火。

6. 数据记录与处理

1、记录数据

将测量数据记录在实验报告记录表1-1中。

2.数据处理

根据测量结果，按下式计算

发动机扭矩和发动机功率

每小时油耗及油耗率

在公式

——发动机扭矩（N·m）；

K——测功机常数；

——测力计读数（N）；

——发动机转速（r/min）；

——每小时燃料消耗量（kg/h）；

- 燃料消耗量（g）；

- 消耗

(g) 燃料所需时间；

- 消耗

(g) 加燃料时测得的有效功率（千瓦）；

——燃油消耗率[g/(kW·h)]。

2.将实验结果转化为标准环境条件下的数值

按GB1105.1-87规定的标准环境条件和将不同大气条件下的实验结果折算成标准环境条件下数值的方法计算。

七、注意事项

1、防止实验中出现异常现象，保证发动机正常运转。

2、实验过程中注意观察水温和油温，控制在允许范围内。

三、测量数据条件：

只有在发动机转速、扭矩和排气温度稳定 1 分钟后才能读取数据。

4、转速、扭矩和油耗应同时测量，油耗测量时间不少于30s。

5、测量外特性时，要求快速准确，以缩短发动机在额定条件下的运行时间。

6、实验过程中操作条件的调整要缓慢，变化幅度不宜过大。

8.思考题

1、讲解平衡式电力测力计的测量原理。

2.简述速度特性的实验方法。

九、实验报告格式及书写要求

1.在实验报告中记录测量数据

2、绘制速度特性曲线；

3.分析实验结果。

实验三 汽油机负荷特性实验

一、实验目的

了解测力计的原理和结构； 掌握实验原理、方法和实验步骤； 具有一定的数据处理和分析能力； 学会正确书写实验报告。

2、仪器设备

（一）实验设备名称

湖。 测功机 2.汽油机 3.车速表 4.油耗表

5、电池或启动电源 6、实验数据处理器 7、稳压电源 8、尾气分析仪

9.水温控制指示器 10.油温控制指示器 11.排气温度计 12.气压计

11.干湿温度计

（二）试验台简介

发动机试验台装置如图2-1所示。

图2-1 发动机台架试验示意图

1—冷却水箱 2—空气流量计 3—稳压箱 4—测油器 5—燃油箱 6—测功机 7—转速表

8—消声器 9—垫层 10—基础 11—底板 12—高压气瓶 13—测功机 14—搅拌水箱

由于发动机试验过程中振动和旋转力矩较大，试验台固定在坚固、防震的混凝土基础上。

为了保证发动机能够快速拆装和对中，安装发动机的铸铁支架和底板往往做成高度和位置可调的形式。

发动机曲轴通过联轴器与测功机转子轴相连。

根据测功机和转速表测得的数据，可以计算出被测发动机的功率。

为了在发动机工作时保持水温恒定，配备了水量可调的特殊冷却系统。

燃油由专用油箱通过燃油量测量装置供给发动机的供油系统。

实验室有专门的通风装置和降噪装置，排出发动机有害废气，降低室内噪音。

三、实验原理

通过在测功机上测量发动机的输出扭矩和转速，通过下式计算发动机的有效功率：

在公式：

Pe——发动机有效功率（kW）；

n——发动机转速（r/min）；

——发动机输出扭矩（N·m）。

1、扭矩的测量

同机转速特性测试实验

2.测速

同机转速特性测试实验

3、发动机负荷

发动机在某一转速下的负荷等于发动机在该转速下实际产生的功率除以发动机在该转速下所能产生的最大功率。

图 2-2 发动机负载

例如节气门某一开度时的功率曲线为P曲线，当发动机转速为3500r/min时，该开度时发动机的负荷为

.

4. 实验准备

湖。 做好仪器设备的调试工作，准备好油料和工具。

2、检查油箱油量、机油量和冷却水箱水量。

3、实验前要求学生预习，认真阅读实验指导书和教材中的相关知识，做到心中有数。

5. 实验步骤

1、按操作规程启动并预热发动机，使水温、油温达到规定要求，并在整个实验过程中尽量保持不变。

2、然后逐渐改变节气门开度，同时调节测功机改变负荷，使汽油机保持在选定的转速不变

（较快的转速一般在额定转速的50%~80%范围内选择），节气门开度分别按20%、40%、60%、80%、90%、100%调节。 稳定运行1分钟后，记录测功机读数、车速、油耗、油耗时间、排气温度和压力、发动机进出水温度、机油温度和压力、进气温度和压力、大气温度和压力、大气数据，例如湿度。

3.根据以上实测数据，绘制出发动机在部分负荷时的功率曲线，计算出发动机的负荷曲线

3、试验结束后逐渐减小节气门开度和测功机负荷，怠速5分钟后熄火。

6. 数据记录与处理

1、记录数据

将测量数据记录在实验报告记录表2-1中。

2.数据处理

根据测量结果，按下式计算

发动机扭矩和发动机功率

在公式

——发动机扭矩（N·m）；

K——测功机常数；

——测力计读数（N）；

——发动机转速（r/min）；

- 消耗

(g) 加燃料时测得的有效功率（千瓦）；

2.将实验结果转化为标准环境条件下的数值

按GB1105.1-87规定的标准环境条件和将不同大气条件下的实验结果折算成标准环境条件下数值的方法计算。

七、注意事项

1、防止实验中出现异常现象，保证发动机正常运转。

2、实验过程中注意观察水温和油温，控制在允许范围内。

三、测量数据条件：

只有在发动机转速、扭矩和排气温度稳定 1 分钟后才能读取数据。

4、转速、扭矩和油耗应同时测量，油耗测量时间不少于30s。

5、实验过程中操作条件的调整要缓慢，变化幅度不宜过大。

8.思考题

1、讲解水力测功机的测量原理。

2.简述负载特性的实验方法。

九、实验报告格式及书写要求

1、将测量数据记录在实验报告记录中；

2、绘制负载特性曲线；

3.分析实验结果。