汽油機負荷特性試驗報告

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重慶大學研究生專業(yè)試驗教學

試驗報告書

試驗課程名稱：試驗指導教師：學院：專業(yè)及類別：學號：姓名：試驗日期：成績：

汽油機負荷特性試驗

重慶大學研究生院

2.1試驗目的

⑴把握汽油發(fā)動機負荷特性的試驗方法。

⑵把握汽油發(fā)動機負荷特性試驗結(jié)果的計算整理、曲線制作和分析方法。2.2試驗要求

(1)了解和把握汽油發(fā)動機負荷特性的試驗方法，理解負荷特性試驗的目的和意義，深刻理解負荷特性試驗與速度特性試驗的一致點和不同點。

(2)試驗前，復習發(fā)動機原理和構(gòu)造熟悉把握與本內(nèi)容相關的發(fā)動機性能指標。

(3)試驗中，按指導老師的要求操作儀器設備正確觀測和記錄數(shù)據(jù)步驟進行試驗。

(4)試驗后要求認真撰寫報告，正確處理數(shù)據(jù)并規(guī)范列出試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果表格，繪制有關的速度特性曲線，結(jié)合原理對試驗結(jié)果和試驗特性曲線進行分析和探討。

(5)嚴格遵守試驗室管理規(guī)則（安全、儀器操作試驗流程等安全、儀器操作試驗流程等）。

2.3主要試驗設備主要試驗設備

系統(tǒng)組成：被測件（柴油/汽油發(fā)動機（H15TGDI））、測功機部分（DW250kW電渦流測功機，最高轉(zhuǎn)速10000rpm、轉(zhuǎn)動慣量0.231kg?m2、扭矩測量精度±0.4%FS、轉(zhuǎn)速測量精度±1rpm；6通道低溫采集模塊、8通道高溫采集模塊、8通道壓力采集模塊、溫度傳感器PT100精度±1℃，高溫傳感器K型精度±5℃）、試驗保障系統(tǒng)試驗保障系統(tǒng)（發(fā)動機水溫恒系統(tǒng)、機油恒溫系統(tǒng)、燃油恒溫系統(tǒng)等）、機械部分（平臺、支架、聯(lián)軸器等）、測試軟件（ET2000發(fā)動機控制系統(tǒng)）。2.4發(fā)動機臺架系統(tǒng)裝置

1

圖A2-1汽油發(fā)動機臺架試驗系統(tǒng)示意圖

2.5發(fā)動機參數(shù)

試驗用缸內(nèi)直噴汽油機，參數(shù)種類如表A1-1所示。發(fā)動機形式發(fā)動機型號缸徑*行程/mm總排量壓縮比進氣形式表A1-1缸內(nèi)直噴汽油機參數(shù)直列四缸燃料及標號H15TGDI76x82.61.5L10:1增壓點火順序額定功率（kW）/轉(zhuǎn)速(r/min)97#汽油1-3-4-2125/5500最大扭矩（N.M）/轉(zhuǎn)速（r/min）230/4000連桿長度/mm供油方式133直噴2.6試驗標準及方法1.試驗標準

發(fā)動機試驗條件，按國家標準GB/T18297-2023《汽車發(fā)動機性能試驗方法》的規(guī)定進行控制。測量儀表精度及測量部位應符合GB/T18297-2023的規(guī)定。2.試驗方法

(1)按國家標準GB/T18297-2023《汽車發(fā)動機性能試驗方法》進行。(2)測量數(shù)據(jù)時發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速與選定轉(zhuǎn)速相差不應超過1%或±10r/min，發(fā)動機運行狀態(tài)穩(wěn)定1min后，方可進行試驗測量。

(3)利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制采用測功機恒轉(zhuǎn)速、油門調(diào)理方式（n/P）和（n/M）

2

模式結(jié)合使用，調(diào)理旋鈕，使在試驗轉(zhuǎn)速下運行。

(4)試驗中由于汽油機燃油易揮發(fā)，一致的工況最少測量3次，以其平均值作為該工況的燃油消耗量數(shù)據(jù)。2.7試驗步驟及內(nèi)容

(1)檢查發(fā)動機安裝是否正確、安全、可靠。開啟燃油開關、冷卻水閥門及各測試系統(tǒng)開關，如發(fā)動機測控儀等，啟動發(fā)動機，檢查運轉(zhuǎn)時有無明顯不穩(wěn)定現(xiàn)象。無問題則進行發(fā)動機預熱及試驗前的其他準備工作。

(2)當發(fā)動機達到預熱要求后，選取某一轉(zhuǎn)速、變化油門位置進行發(fā)動機負荷特性試驗，適選中擇8各以上測量點。試驗中發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制采用測功機恒轉(zhuǎn)速、油門調(diào)理方式（n/P）和（n/M）模式結(jié)合使用。

(3)此次試驗的負荷特性轉(zhuǎn)速為x（r/min），轉(zhuǎn)速確定后保持轉(zhuǎn)速不變，通過改變節(jié)氣門位置改變發(fā)動機負荷，逐點進行試驗。負荷選擇由最低扭矩值開始，依次升高，直至節(jié)氣門位置最大時終止。試驗中要求做出空燃比值改變的拐點。

(4)試驗時發(fā)動機水溫、機油溫度應盡量保持恒定，每個試驗工況點在保持穩(wěn)定后，記錄相關試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)表格如表2所示。

(5)試驗過程中需同步繪制以扭矩、空燃比和比油耗為主要參數(shù)的性能監(jiān)視曲線，從曲線中可直接看出試驗過程是否異常，以決定試驗是否需補點或重做。2.8試驗數(shù)據(jù)整理及總結(jié)分析試驗數(shù)據(jù)整理及總結(jié)分析

(1)將試驗測結(jié)果和計算數(shù)據(jù)填寫到表A2-1

表A2-1發(fā)動機負荷特性試驗記錄表

發(fā)動機型號：H15TGDI測功機型號：DW250節(jié)氣門開度：100%燃油規(guī)格：97#汽油大氣壓力：97.4kPa大氣溫度：21~27℃

試驗地點：汽車內(nèi)燃機試驗室試驗組別：第一組試驗日期：2023.1.12

(2)畫出負荷特性能曲線，主要有功率與燃油消耗、空燃比、增壓(或過量空氣系數(shù))、工質(zhì)溫度壓力等的相關性特性曲線，要求全面反應測試數(shù)據(jù)，滿足對試驗結(jié)果進行分析和評價的需要進行分析和評價的需要。

3

轉(zhuǎn)速扭矩功率2400240024002400240024002400240024002400240024002400240024002400240024002400240024002400進水溫度10.619.93039.950.46069.680.289.8100.4110.5121130.8140.6149.9159.8170.5179.9191.3199.9210.6221.22.6557.5310.0312.6815.0717.520.1722.5625.2227.7630.4332.8235.3637.6740.1542.8645.2248.0850.2252.9355.58出水溫油耗量1.72.182.693.173.664.124.665.225.766.47.017.598.218.799.610.4811.1311.7512.9813.615.2416.4198.1898.1998.298.2298.2298.2298.2298.2298.2398.2398.2398.2398.2298.2298.2298.2298.2298.2298.2298.2298.2298.22修正系數(shù)1.021.0111.0091.0191.021.0211.0121.0171.0191.021.0221.0221.0231.0241.0211.0171.0131.0121.0161.021.0221.023修正扭矩10.7720.130.2440.6551.4661.2470.4581.691.45102.38112.86123.82133.63144.04153.07162.5172.73182.13194.41203.71215.16226.36修正功率2.715.057.610.2212.9315.3917.7120.5122.9825.7328.3731.1233.5836.238.4740.8443.4145.7748.8651.254.0856.89油耗率640.04437.2357.35315.65288.57273.84266.33259.11255.28253.77252.51249.59249.76249.11254.98260.67259.75259.88270271.08287.92295.08機油溫度92.690.990.59191.592.193.593.293.794.195.295.796.296.99898.799.399.699.7100.5101.4102.324201923232420222323242525252423212022232425機油壓力377.8379.6378.9376374372.1369.9368.2366.8366.1360.7359.2357.8356.4354.9353.2351.1350.4352.8350.9349346進氣歧管溫度進水壓力出水壓力大氣溫度大氣濕度大氣壓力進氣溫度87878686868686858686858686858485848484848484

241.1241.4240.5240.5239.8240.5240.3238.8239.3240.4239.1239.1239.5238237.3238.1237.2236.7237.4237.3236.8237.19090.190.29089.890.490.489.790.290.590.490.690.289.889.990.190.290.290.290.490.490.1231918222323192122232424242524222020212324244

39.149.153.545.743.74248.747.444.943.141.240.339.438.739.242.248.25048.54542.340.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.298.237.735.832.931.932.432.83130.830.630.530.530.730.931.431.731.7323232.333.234.235.2

進氣歧管壓力曲軸箱壓力渦前溫度渦前壓力中冷前溫度中冷前壓力中冷后溫度中冷后壓力一缸進氣溫度二缸進氣溫度313945.65262.273.576.281.887.793.699.1105.3111.7117.4126133.5139.7145.3152.2159.6165.8174.998.198.198.197.897.396.996.996.696.597.398.297.997.897.797.697.597.497.397.19796.996.8三缸進氣溫度525515546575595614644665684702722737756769804836850865897912896897四缸進氣溫度2.63.45.47.61013.316.320.324.128.331.835.138.34146.250.354.257.265.773.880.19035.832.832.636.63942.544.54953.758.262.465.568.370.672.372.973.874.580.487.894.1102.899.8100.3102.1104.5107.3110.7114.1118.7123127.4130.6133.7136.3138.4142.9145.9148.4149.5154.1161.7167.817721.91816.819.119.620181919.820.521.42222.623.123.223.123.223.625.126.627.929.448550152254756857960962964666268269571272475478479781083785284284399.6100.1101.9104.2107110.3113.7118.2122.5126.8129.9132.8135.4137.4141.7144.6146.9147.8152.1159.6165.6174.7514518545560568576611626639654670679693703727753763773791805801803535245434855453936343433333333333333333435363833874094434604795145305465635795906076196496817037187477547397325453.746.243.349.855.14639.335.933.932.732.131.831.631.832.232.432.6323334.135.7λ一缸排氣溫度二缸排氣溫度三缸排氣溫度四缸排氣溫度渦后排溫渦后排壓56574945515648413836353535343535353534353637

535446434956453936343333333333333333323334355285225485725805866106306436586736846967087377577657737847968058095135165495795905986286566756937167287437567818098218318528668598615

1.31.21.31.92.12.32.32.733.43.545.15.76.57.58.3910.911.812.313.21.01111111111110.990.9911110.990.990.920.9

圖A2-12400r/min燃油消耗率曲線

圖A2-22400r/min排氣溫度曲線

6

圖A2-32400r/min過量空氣系數(shù)曲線

圖A2-42400r/min空燃比曲線

7

圖A2-52400r/min增壓比曲線

(3)根據(jù)所學發(fā)動機原理知識，對試驗結(jié)果進行分析，回復以下問題。

①負荷特性曲線呈魚鉤狀的原因。

答：之所以負荷特性曲線呈魚鉤狀，與試驗方法及發(fā)動機工作原理有關。啟動發(fā)動機后逐漸開啟節(jié)氣門，直至最大，同時調(diào)理載荷使發(fā)動機保持某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，測定此工況下發(fā)動機輸出功率及燃油消耗量。然后再關小節(jié)氣門，調(diào)整載荷使發(fā)動機保持轉(zhuǎn)速不變再測定。如此依次進行下去，直到發(fā)動機能保持穩(wěn)定工作的最小節(jié)氣門開度，得到不同負荷和轉(zhuǎn)速下的燃油消耗量。不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機負荷特性曲線變化的趨勢是差不多，只是具體數(shù)值的不同。普通汽油機負荷特性曲線的特征，開始啟動時油耗率最大（此時需要濃混合氣），但隨節(jié)氣門逐漸開啟負荷增大而油耗率減少直至最低點，此時節(jié)氣門接近全開。繼續(xù)開大節(jié)氣門，油耗率又會開始上升，曲線浮現(xiàn)一條內(nèi)凹拋物線，即所說的魚鉤狀。曲線的最小油耗率值越低越好，同時油耗率隨負荷的變化越平緩，發(fā)動機在不同負荷下工作的經(jīng)濟牲越好。從曲線的形狀，可以分析出哪一個負荷區(qū)域是最經(jīng)濟的。

②結(jié)合功率與A/F曲線，說明曲線上各點空燃比標定的理由。進一步探討空燃比標定值對油耗率及曲線走勢的影響。

答：從圖A2-4可以看出，除去開始和結(jié)尾階段，發(fā)動機的功率與空燃比曲線大致呈穩(wěn)定趨勢，中間只有微小的