内燃机实验
实
验
指
导
书
南昌大学机电工程学院
动力工程系发动机实验室
实验一 发动机机械效率的测定
实验二 柴油机负荷特性实验
实验三 发动机气道稳流性能实验
实验四 柴油机燃油喷射过程实验
附录一 发动机台架试验安全操作规范
实验一 发动机机械效率的测定
一 试验目的：
1、了解发动机试验台架的组成，掌握发动机扭矩、功率、转速及油耗等基本发动机性能参数的测量方法。熟悉电涡流测功器、油耗转速测量仪、发动机数控试验台等仪器的原理和使用方法。熟悉FST2E发动机数控系统的使用方法和用户程序的编制方法。
2、采用油耗线法测定发动机机械效率ηm，并由此计算出发动机的机械损失功率。目的在于了解发动机的机械磨擦损失随曲轴转速与负荷的变化规律，以便评定发动机的结构完善程度与调整装配质量；还可以借以推算发动机的指示功率，也可用于评定发动机工作均匀性。
二、试验仪器及设备：
2105B型柴油机 南昌凯马柴油机有限公司
CW100-3000/10000电涡流测功机 迈凯（洛阳）机电有限公司
FCM-D油耗转速测量仪 上海内燃机研究所
FST2E发动机数控试验台 迈凯（洛阳）机电有限公司
三、实验基本原理：
本实验采用油耗线法测定2105B型直喷非增压柴油机的机械效率ηm。实验基本原理为：
发动机在某一具体工况下指示热效率为：
发动机同一转速下空转时指示热效率为：
假设发动机该工况下和空转时的指示热效率相同（即ηA=η0），则有：
故，该转速的发动机机械损失功率可通过下式计算得到：
则，该转速下的有效功率为Pe时机械效率ηm为：
另：由于通过油耗法测得发动机机械效率是基于同一转速下不同负荷时发动机指示热效率相等的假设基础上的，但实际情况是在同一转速下不同负荷时发动机的指示热效率是不同的（特别是在点燃式预混燃烧模式发动机上相差更大）。因此采用油耗法，某个具体工况点的选取对实验精度影响很大，该工况点的选取应尽量保证其与同转速下空转时的热效率近似。因此该工况点应选为某个小有效功率点，已提高实验精度。
另外，通过实验测得某一转速下的油耗量曲线（如下图），根据油耗曲线曲线，用作图的方法也可求出发动机在该转速下的机械损失功率Pm 。具体方法可参阅中国农业机械出版社1984年出版的“柴油机试验”。
四、试验步骤：
1、完成试验前的安全检查及实验条件完备情况检查（具体内容见附件一），开启FST2E发动机数控测试系统，进入测控界面（如图1所示）。
图1 发动机测控系统操作界面
2、起动发动机，预热发动机至热平衡状态（冷却水出水温度达到80±5℃左右,预热方法见附件一）。
3、 进入实时测控系统，采用手动控制方式，选取“自然调位”方法控制发动机运行。通过手动调节发动机的油门使发动机达到要测定的转速（如转速为1400r/min），待发动机稳定运转后，测量该转速下发动机空转时（即输出有效功率为0kW）的油耗量。
4、通过手动调节油门和励磁使得发动机达到相同转速下的某个小有效输出功率工况点（本实验中有效功率可选为2kW）。让柴油机在此状态下运行2-3分钟，待热稳定后记录下此时的油耗量和有效功率。
5、重实验步骤3-4,测出其它转速下空转和小功率点的油耗量和有效功率。
6、逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。
7、整理实验数据，撰写实验报告。
五、试验数据处理和分析：
1．认真记录发动机技术参数和试验数据。
2. 计算不同转速时发动机机械损失功率。
3、绘制机损械失功率Pm随曲轴转速的变化规律曲线，并进行分析
4．绘制发动机不同转速下（至少3个转速）机械效率ηm随有效功率Pe的变化规律曲线，并进行分析；
附：
机械效率试验数据记录表
发动机型号： 发动机机号：
大气温度： ℃ 大气压力： mmHg
转速 r/min | 功率 Kw | 扭矩 | 燃油油耗量Kg/ h | 排温 ℃ | 水温 ℃ | 发动机预热机油温度 ℃ | 机械损失功率Pm/kW |
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