《內(nèi)燃機原理》內(nèi)燃機負(fù)荷特性實驗指導(dǎo)書

內(nèi)燃機負(fù)荷特性實驗指導(dǎo)書課程名稱：內(nèi)燃機原理試驗名稱：內(nèi)燃機負(fù)荷特性試驗試驗課時：2學(xué)時針對專業(yè)：熱能與動力工程．車用內(nèi)燃機方向

一、實驗?zāi)康募耙髮嶒災(zāi)康?1)掌握內(nèi)燃機負(fù)荷特性的試驗方法。1)通過實驗掌握內(nèi)燃機負(fù)荷的加載方法和轉(zhuǎn)速、油耗率的測量方法。2)掌握內(nèi)燃機功率、轉(zhuǎn)速、油耗等測量儀器設(shè)備的選擇、操作、使用方法。3)熟悉負(fù)荷特性試驗測試數(shù)據(jù)的分析和處理方法。(2)通過實驗，學(xué)習(xí)繪制、分析內(nèi)燃機負(fù)荷特性曲線。1)依據(jù)原始數(shù)據(jù)和處理的數(shù)據(jù)，繪制內(nèi)燃機負(fù)荷特性曲線。2)通過分析負(fù)荷特性曲線評價內(nèi)燃機在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，內(nèi)燃機部分負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性，并為合理選用和調(diào)整內(nèi)燃機提供依據(jù)。實驗要求(1)該實驗使用大型設(shè)備，且消耗能源，考慮教學(xué)效果與合理利用資源及降低能源消耗等因素，每次參加試驗的學(xué)生為10人左右。(2)實驗前，復(fù)習(xí)內(nèi)燃機負(fù)荷特性試驗的相關(guān)內(nèi)容，認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書及附錄中相關(guān)實驗儀器設(shè)備的介紹。(3)實驗時必須攜帶實驗指導(dǎo)書、筆及記錄紙。經(jīng)實驗指導(dǎo)教師核對后方能進(jìn)行實驗。(4)實驗中，按照指導(dǎo)教師的要求操作儀器設(shè)備，準(zhǔn)確觀測、記錄數(shù)據(jù)，按步驟進(jìn)行試驗。(5)實驗后，正確處理實驗數(shù)據(jù)，繪制內(nèi)燃機負(fù)荷特性曲線，分析內(nèi)燃機在某轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，認(rèn)真撰寫實驗報告。二、實驗預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備實驗原理1.負(fù)荷特性的定義當(dāng)轉(zhuǎn)速n保持不變時，內(nèi)燃機某些性能參數(shù)隨負(fù)荷的改變而變化的關(guān)系稱為負(fù)荷特性。如圖1，圖2所示。這些參數(shù)主要有小時耗油量B，燃油消耗率be。根據(jù)需要還可以增加排氣溫度、過量空氣系數(shù)及排氣煙度等。表1負(fù)荷特性試驗數(shù)據(jù)記錄表時間______年____月____日地點__________內(nèi)燃機型號____________測功機型號_________室溫_________℃大氣壓力________mmHg相對濕度RH__________％指導(dǎo)教師__________試驗人________序號轉(zhuǎn)速n(r/min)測功器讀數(shù)F(N)轉(zhuǎn)矩(Nm)功率Pe(kW)燃油消耗量出水溫度(℃)排氣溫度(℃)機油溫度(℃)燃油溫度(℃)機油壓力（kPa）煙度測量油量（g）測量時間（s）小時耗油量(kg/h)燃油消耗率(g/kwh)1234567注：Ttq、Pe、GT、be是計算參數(shù)，Ttq＝FR(Nm)，R(m)為測功機系數(shù)，由試驗用測功機決定。3.特性曲線的分析（參考示例）從圖1所示的負(fù)荷特性曲線可以看出，在be曲線上，有3個特殊點a、b、c。其中a片所對應(yīng)的耗油率be最低，為248g/kWh。該點所對應(yīng)的功率Pe為17.5kW。所以，此功率即為最經(jīng)濟(jì)功率。c點所對應(yīng)的功率為21kW是該內(nèi)燃機所能輸出的最大功率。但此時耗油率較高，為280g/kWho而且排氣溫度較高(485'C)排氣冒煙較嚴(yán)重。如果繼續(xù)增加負(fù)荷，不僅轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定，而且功率和轉(zhuǎn)速反而下降，故稱為極限功率或冒煙界限。b點所對應(yīng)的功率為19.7kW稱為切點功率。通常將切點功率作為標(biāo)定功率。這樣就既考慮了經(jīng)濟(jì)性，又考慮了動力性。也就是說既能夠獲得較大的功率，又能夠使耗油率較低。從圖1中可看出，當(dāng)該內(nèi)燃機的be<265g/kWh時，功率有較寬廣的范圍，可以從14～19kW。若12h功率標(biāo)定為18kW，則不但經(jīng)濟(jì)功率范圍寬廣，而且還具有一定的功率儲備。其持續(xù)功率為18x90%=16.2(kW)，耗油率be在258g/kWh以下，接近經(jīng)濟(jì)功率。因此，可將該柴油機的12h功率標(biāo)定為18kW。并從試驗中驗證，當(dāng)它以18kW運轉(zhuǎn)時，其排溫不高，煙色清晰，水溫、機油溫度均正常，則標(biāo)定是正確的。下面分析be曲線的變化規(guī)律：當(dāng)內(nèi)燃機空轉(zhuǎn)時，負(fù)荷為0，則輸出的有效功率Pe=0。此時，內(nèi)燃機的指示功率完全消耗在本身內(nèi)部的機械損失上。所以be曲線很陡。負(fù)荷增加時，內(nèi)燃機的輸出功率Pe相應(yīng)增加，機械效率提高，使be迅速降低。當(dāng)負(fù)荷增加到a點時，be最低。若負(fù)荷繼續(xù)增加，循環(huán)供油量也相應(yīng)增加，由于轉(zhuǎn)速不變，進(jìn)氣量增加不多，燃燒性能變壞，又因為這時Pe已經(jīng)較大，再增加的幅度減小，當(dāng)超過一定的限度（冒煙極限點C）后，Pe反而會下降。因此，耗油率be。曲線就形成如圖1所示的形狀了。實驗注意事項(1)仔細(xì)閱讀《設(shè)備（儀器）操作規(guī)程》，領(lǐng)會設(shè)備（儀器）的使用性能，認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)備（儀器）的操作，在得到指導(dǎo)教師的允許后方可操作設(shè)備（儀器）。注意個人安全和設(shè)備安全，嚴(yán)防違規(guī)操作。實驗室嚴(yán)禁煙火。(2)遵守《實驗室管理規(guī)定》。保持實驗場地整潔、衛(wèi)生。(3)實驗完畢，整理實驗現(xiàn)場，保養(yǎng)設(shè)備（儀器）。四、實驗報告1．實驗數(shù)據(jù)整理將整理后的實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果填入表2中。表2總功率試驗數(shù)據(jù)記錄表時間______年___月___日地點________內(nèi)燃機型號____________測功機型號_________室溫_______℃大氣壓力________mmHg相對濕度RH________％指導(dǎo)教師__________試驗人________序號轉(zhuǎn)速n(r/min)功率Pe(kW)油耗(kg/h)油耗率(g/kwh)水溫(℃)油溫(℃)油壓（kPa）煙度123456789102．作圖繪制實驗設(shè)備儀器的連接簡圖；繪制內(nèi)燃機負(fù)荷特性試驗曲線。3．實驗分析（1）分析內(nèi)燃機在某轉(zhuǎn)速下的經(jīng)濟(jì)性。（2）分析內(nèi)燃機油耗隨轉(zhuǎn)速改變而變化的規(guī)律及內(nèi)燃機經(jīng)濟(jì)使用范圍。（3）分析內(nèi)燃機冷卻水溫度、機油溫度、機油壓力在試驗中的變化規(guī)律及是否在正常范圍內(nèi)。（4）對該內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟(jì)性等技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評價。（5）問題與建議。

負(fù)荷特性試驗數(shù)據(jù)記錄表時間______年____月____日地點__________內(nèi)燃機型號____________測功機型號_________室溫_________℃大氣壓力________mmHg相對濕度RH__________％指導(dǎo)教師__________試驗人________序號轉(zhuǎn)速n(r/min)測功器讀數(shù)F(N)轉(zhuǎn)矩(Nm)功率Pe(kW)燃油消耗量出水溫度(℃)排氣溫度(℃)機油溫度(℃