《內(nèi)燃機(jī)原理》內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)課程名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)原理試驗(yàn)名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)試驗(yàn)課時(shí)：2學(xué)時(shí)針對(duì)專(zhuān)業(yè)：熱能與動(dòng)力工程．車(chē)用內(nèi)燃機(jī)方向

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙髮?shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性的試驗(yàn)方法。1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的加載方法和轉(zhuǎn)速、油耗率的測(cè)量方法。2)掌握內(nèi)燃機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、油耗等測(cè)量?jī)x器設(shè)備的選擇、操作、使用方法。3)熟悉負(fù)荷特性試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析和處理方法。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)繪制、分析內(nèi)燃機(jī)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(jī)負(fù)荷特性曲線。2)通過(guò)分析負(fù)荷特性曲線評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，內(nèi)燃機(jī)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(jī)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)要求(1)該實(shí)驗(yàn)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(yàn)的學(xué)生為10人左右。(2)實(shí)驗(yàn)前，復(fù)習(xí)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)及附錄中相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的介紹。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須攜帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、筆及記錄紙。經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師核對(duì)后方能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)實(shí)驗(yàn)中，按照指導(dǎo)教師的要求操作儀器設(shè)備，準(zhǔn)確觀測(cè)、記錄數(shù)據(jù)，按步驟進(jìn)行試驗(yàn)。(5)實(shí)驗(yàn)后，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性曲線，分析內(nèi)燃機(jī)在某轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，認(rèn)真撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)原理1.負(fù)荷特性的定義當(dāng)轉(zhuǎn)速n保持不變時(shí)，內(nèi)燃機(jī)某些性能參數(shù)隨負(fù)荷的改變而變化的關(guān)系稱(chēng)為負(fù)荷特性。如圖1，圖2所示。這些參數(shù)主要有小時(shí)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(guò)量空氣系數(shù)及排氣煙度等。表1負(fù)荷特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表時(shí)間______年____月____日地點(diǎn)__________內(nèi)燃機(jī)型號(hào)____________測(cè)功機(jī)型號(hào)_________室溫_________℃大氣壓力________mmHg相對(duì)濕度RH__________％指導(dǎo)教師__________試驗(yàn)人________序號(hào)轉(zhuǎn)速n(r/min)測(cè)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(jī)油溫度(℃)燃油溫度(℃)機(jī)油壓力（kPa）煙度測(cè)量油量（g）測(cè)量時(shí)間（s）小時(shí)耗油量(kg/h)燃油消耗率(g/kwh)1234567注：Ttq、Pe、GT、be是計(jì)算參數(shù)，Ttq＝FR(Nm)，R(m)為測(cè)功機(jī)系數(shù)，由試驗(yàn)用測(cè)功機(jī)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(gè)特殊點(diǎn)a、b、c。其中a片所對(duì)應(yīng)的耗油率be最低，為248g/kWh。該點(diǎn)所對(duì)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(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率為21kW是該內(nèi)燃機(jī)所能輸出的最大功率。但此時(shí)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(chēng)為極限功率或冒煙界限。b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率為19.7kW稱(chēng)為切點(diǎn)功率。通常將切點(diǎn)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(dòng)力性。也就是說(shuō)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(jī)的be<265g/kWh時(shí)，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(chǔ)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(jī)的12h功率標(biāo)定為18kW。并從試驗(yàn)中驗(yàn)證，當(dāng)它以18kW運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其排溫不高，煙色清晰，水溫、機(jī)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(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)荷為0，則輸出的有效功率Pe=0。此時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的指示功率完全消耗在本身內(nèi)部的機(jī)械損失上。所以be曲線很陡。負(fù)荷增加時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的輸出功率Pe相應(yīng)增加，機(jī)械效率提高，使be迅速降低。當(dāng)負(fù)荷增加到a點(diǎn)時(shí)，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?yàn)檫@時(shí)Pe已經(jīng)較大，再增加的幅度減小，當(dāng)超過(guò)一定的限度（冒煙極限點(diǎn)C）后，Pe反而會(huì)下降。因此，耗油率be。曲線就形成如圖1所示的形狀了。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)仔細(xì)閱讀《設(shè)備（儀器）操作規(guī)程》，領(lǐng)會(huì)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(gè)人安全和設(shè)備安全，嚴(yán)防違規(guī)操作。實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)禁煙火。(2)遵守《實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)定》。保持實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地整潔、衛(wèi)生。(3)實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，保養(yǎng)設(shè)備（儀器）。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理將整理后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表2中。表2總功率試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表時(shí)間______年___月___日地點(diǎn)________內(nèi)燃機(jī)型號(hào)____________測(cè)功機(jī)型號(hào)_________室溫_______℃大氣壓力________mmHg相對(duì)濕度RH________％指導(dǎo)教師__________試驗(yàn)人________序號(hào)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(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器的連接簡(jiǎn)圖；繪制內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)曲線。3．實(shí)驗(yàn)分析（1）分析內(nèi)燃機(jī)在某轉(zhuǎn)速下的經(jīng)濟(jì)性。（2）分析內(nèi)燃機(jī)油耗隨轉(zhuǎn)速改變而變化的規(guī)律及內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)使用范圍。（3）分析內(nèi)燃機(jī)冷卻水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力在試驗(yàn)中的變化規(guī)律及是否在正常范圍內(nèi)。（4）對(duì)該內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。（5）問(wèn)題與建議。

負(fù)荷特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表時(shí)間______年____月____日地點(diǎn)__________內(nèi)燃機(jī)型號(hào)____________測(cè)功機(jī)型號(hào)_________室溫_________℃大氣壓力________mmHg相對(duì)濕度RH__________％指導(dǎo)教師__________試驗(yàn)人________序號(hào)轉(zhuǎn)速n(r/min)測(cè)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(jī)油溫度(℃