汽油機速度負荷特性試驗報告

1、汽車試驗學1試驗報告_汽油機性能試驗報告汽油機性能試驗報告班級：汽91姓名：周子超學號：2009010741試驗時間：2012年4月20日組別：13一、 試驗目的：1. 通過電渦流測功機測量汽油機的速度特性、負荷特性；2. 了解認識試驗中對汽油機發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗率、空燃比、排氣溫度的測量方法；3. 通過整理試驗數(shù)據(jù)點，得到汽油機的速度特性、負荷特性曲線，做出相關分析總結(jié)分析對比； 二、 實驗對象：發(fā)動機形式直列水冷多點氣道噴射汽油機發(fā)動機型號吉利4G18M100點火順序缸徑*行程/mm79.3mm×91.5mm怠速(r/min)總排量/L1.8整機凈質(zhì)量/kg壓縮比1

2、0.3:1外形，長*寬*高/mm3額定功率(kW)/轉(zhuǎn)速(r/min)102kW/6200r/min曲柄長度/mm最大扭矩(N*m)/轉(zhuǎn)速(r/min)170Nm/34003600r/min連桿長度/mm最低燃油消耗率/(g/(kW*h)243g/(kWh)燃料及標號RON93備注全鋁發(fā)動機，進排氣智能連續(xù)可變氣門正時系統(tǒng)，全塑進氣歧管，綠色環(huán)保機油濾清器，電子節(jié)氣門，鏈齒正時驅(qū)動表1：汽油機參數(shù)三、 試驗設備：名稱測試內(nèi)容型號主要參數(shù)備注電渦流測功機功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速湘儀GW160扭矩：0-600，測量精度：±0.4%轉(zhuǎn)速：0-7000r/min，精度：±5r/min電渦流

3、型油耗儀油耗小野FD-314測量范圍：0-9999mL測量精度：±0.1mL容積法空氣流量計空氣流量ToceiL6N量程：0-600kg/h 精度：±1%重復性：±0.24%熱膜式溫濕度變送器測量溫度濕度JWSL-2AT-E溫度量程：0-50oC 精度：±1%濕度量程：0%-100% 精度：±1%電流輸出鎧裝熱電偶測量溫度KEU型溫度范圍:01000oC 線性精度:±3%電壓輸出遠傳壓力表測量壓力YTZ-150量程:0600kPa 精度:±1.5%電壓輸出鉑電阻測量溫度PT100溫度范圍:0200oC 線性精度:±

4、0.5%電阻輸出空燃比儀測量空燃比表2：主要測試設備表四、 試驗臺架系統(tǒng)簡圖：ECU油門執(zhí)行器排氣系統(tǒng)GaT，實驗控制系統(tǒng)（計算機）排氣溫度儀空燃比儀PenT空氣流量計進氣系統(tǒng)測功機發(fā)動機圖1：臺架系統(tǒng)簡圖第一部分：速度特性五、 試驗原理： 1. 速度特性試驗原理：利用控制室里的測功機操作面板調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門開度穩(wěn)定為23%。調(diào)節(jié)旋鈕，使轉(zhuǎn)速以等差400r/min依次遞增，本實驗中從1200r/min開始增加。轉(zhuǎn)速每增大400r/min，狀態(tài)穩(wěn)定后記錄此時的油耗值、空燃比和進氣流量，同時利用計算機軟件操作界面記錄下此時的轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)平均值。 邊記錄，便進行燃油消耗率計算，當燃油消耗率達到5

5、00600(g/kWh)時即可。2. 記錄數(shù)據(jù)注意事項：實驗前先需要預熱發(fā)動機，使發(fā)動機的運行達到穩(wěn)定工況方可進行試驗； 在每次改變n后，系統(tǒng)都需要一定的時間達到穩(wěn)定的狀態(tài)，所以每次改變n之后都需要等待一段時間，等參數(shù)穩(wěn)定之后方可進行記錄；油耗的測量需要利用油耗儀兩次測量取平均值；六、 實驗數(shù)據(jù)記錄：1. 手工記錄數(shù)據(jù)：試驗名稱：汽油機23%節(jié)氣門開度的速度特性實驗日期：2012.4.20時間：16:00-19:00地點：汽研所603、606發(fā)動機型號：吉利4G18M100環(huán)境溫度：24oC密度/(kg/m3):740試驗人員：劉澤民、周子超、陳璐凡、劉洋、彭世賢、鄭大松、馬驍彬班級：汽91大

6、氣壓力：102.3kPa大氣濕度：40%序號轉(zhuǎn)速（r/min）空燃比A/F進氣量Ga/(kg/h)整機燃油消耗率B（L/h）1120011.735.54.272160011.8485.673200012.152.46.14240011.755.56.545280011.854.86.716320012.161.17.017360011.865.38.05表格 3:汽油機速度特性數(shù)據(jù)表格（手寫記錄）2. 軟件記錄數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩功率出水溫度排溫1機油溫度機油壓力冷端溫度時間進氣溫度進水溫度試驗間溫度排溫21200718.928239884.721819.4284018.113.9350334159

7、976.612.8381.743384.727619.4293017.713.534932819996613.8281.345486.432319.330671713.6350321240047.912.0480.846387.938019.3314516.713.8352322279937.110.878146189.339619.3325416.714.7360324319834.211.4581.148691.339919.3336617.515.8373328360023.68.981.251793.840219.334751816.7383369表格 4：汽油機速度特性數(shù)據(jù)表格（電腦

8、記錄）七、 試驗數(shù)據(jù)整理及分析：1. 發(fā)動機功率校正：校正公式：（點燃機）；其中：校正有效功率，KW；Pe實測有效功率；T進氣溫度，K；Pd進氣干空氣壓， P進氣總壓，KPa；Pw水蒸氣分壓，KPa；發(fā)動機標準進氣狀態(tài)為：進氣參數(shù)單位標準值進氣參數(shù)單位標準值進氣溫度K298水蒸氣分壓PwKPa1進氣干空氣壓KPa99進氣總壓PKPa100表格 5：發(fā)動機標準進氣狀態(tài)考慮試驗環(huán)境差異后的校正系數(shù)：實驗條件為：P=102.3KPa，空氣濕度40%。轉(zhuǎn)速功率進氣溫度PPwPd（P-Pw）aa修正功率12008.92291.25102.30.4101.90.958.79159912.83290.851

9、02.30.4101.90.9512.64199913.82290.15102.30.4101.90.9513.60240012.04289.85102.30.4101.90.9511.84279910.87289.85102.30.4101.90.9510.69319811.45290.65102.30.4101.90.9511.2736008.9291.15102.30.4101.90.958.77表格 6：校正系數(shù)2. 速度特性曲線及分析：a. 轉(zhuǎn)速功率曲線：kWr/min結(jié)果分析：試驗所得到的n-Pe曲線，為部分負荷下的速度特性曲線。從上曲線中可以看出轉(zhuǎn)速功率曲線的形狀基本符合汽油機速

10、度特性曲線中功率曲線的形狀。即隨著轉(zhuǎn)速的增加，功率先增加然后降低。但是其中部分曲線有不同的趨勢，尤其是在3200r/min時，出現(xiàn)了一個突起，原因可能是：轉(zhuǎn)速范圍相對較小，該曲線只為整個速度特性曲線的一部分；運行過程中的不穩(wěn)定因素導致功率曲線出現(xiàn)波動；由于數(shù)據(jù)測量的誤差導致。b. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩曲線：結(jié)果分析：得到的汽油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩曲線符合汽油機速度特性中轉(zhuǎn)矩曲線的變化趨勢，即在較低的轉(zhuǎn)速下達到最大值，然后隨著轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)矩下降。正是由于轉(zhuǎn)矩曲線下降的趨勢，使得汽油機外特性曲線不需要調(diào)速以及校正，即具有自調(diào)整的特性。同樣，在3200r/min的位置處出現(xiàn)了斜率反常的問題，可能是由于不穩(wěn)定因素導致。Nm

11、r/minc. 轉(zhuǎn)速空燃比曲線：r/minr/min結(jié)果分析：圖中為試驗中儀器記錄的空燃比，曲線變化趨勢不明顯，但是均小于化學計量空燃比，即混合氣比較濃。d. 轉(zhuǎn)速進氣量曲線：Ga/(kg/h)r/min結(jié)果分析：進氣量曲線呈上升的趨勢，進氣量隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加。轉(zhuǎn)速增加進排氣門開啟的更加頻繁，氣流擾動加強，單位時間的進氣量增加。在2800r/min時出現(xiàn)一個異常，有可能是由于測量誤差導致。e. 轉(zhuǎn)速排氣溫度曲線r/min結(jié)果分析：轉(zhuǎn)速增加排氣溫度顯著上升，主要原因是轉(zhuǎn)速上升，發(fā)動機單位時間的循環(huán)次數(shù)增加，即單位時間放出的熱量增多，因而排氣溫度顯著增加。f. 轉(zhuǎn)速充量系數(shù)曲線：充量系數(shù)計算：

12、；從而可以計算出各個轉(zhuǎn)速下的充量系數(shù)，如下表：轉(zhuǎn)速/(r/min)進氣溫度/K進氣壓力/KPa進氣 密度/(Kg/L空氣流量(Kg/h單缸循環(huán)空氣（Kg）充量系數(shù)1200291.25102.30.0012128.10.0002470.44161599290.85102.30.0012137.50.000250.44751999290.15102.30.0012143.70.0002180.38982400289.85102.30.0012148.20.0001930.34362799289.85102.30.0012149.40.0001630.29093198290.65102.30.001

13、2156.60.0001590.28463600291.15102.30.00121580.0001510.2706表格 7：充量系數(shù)結(jié)果分析：隨著轉(zhuǎn)速增加，發(fā)動機充量系數(shù)的變化趨勢復合汽油機速度特性中充量系數(shù)的變化。即隨著轉(zhuǎn)速增加沖量系數(shù)顯著下降，其原因主要是速度增加發(fā)動機進氣流動損失增大。r/minNm結(jié)果分析：上圖為汽油機轉(zhuǎn)矩與充量系數(shù)對比圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)汽油機的轉(zhuǎn)矩與充量系數(shù)曲線的趨勢有很好的對應關系，說明對于符合量調(diào)節(jié)的汽油機，其輸出轉(zhuǎn)矩主要取決于每循環(huán)進入氣缸的沖量，也即取決于沖量系數(shù)。從而汽油機進氣特性，一定程度上決定了發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩功率的速度特性。g. 轉(zhuǎn)速BSFC曲線：有效燃

14、油消耗率計算：轉(zhuǎn)速/（r/min）有效功率/KWB/（L/h）BSFC/(g/(KWh)12008.924.27354.24159912.835.67327.03199913.826.1326.63240012.046.54401.96279910.876.71456.80319811.457.01453.0536008.98.05699.33表格 8：BSFCg/(KWh)r/min結(jié)果分析：符合汽油機速度特性中BSFC曲線先下降然后上升的趨勢，根據(jù)可知BSFC曲線與成反比。如下圖%g/(KWh)八、 實驗總結(jié)：通過本次試驗，總體結(jié)果和變化趨勢都與書中趨勢相近，但是在3200r/min處出現(xiàn)

15、異常，經(jīng)過分析，有可能是實驗誤差導致，也有可能是環(huán)境變化導致，總體來講，實驗較為成功，達到了預期的目的。第二部分：負荷特性九、 實驗原理： 利用控制室里的測功機操作面板的n/P模式調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1300r/min，然后在n/M模式下，通過調(diào)節(jié)旋鈕，增大扭矩值，直至找到一個合適的值，使得燃油消耗率達到500600g/(kWh)，本實驗中取扭矩最大值為155Nm。依次相對較均勻地設定扭矩值為25(Nm)、40(Nm)、55(Nm)、70(Nm)、85(Nm)、100(Nm)、115(Nm)、130(Nm)、155(Nm)，并記錄相對應的油耗值、空燃比和進氣流量，同時利用計算機的軟件操作界面記

16、錄下轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)的平均值。十、 實驗要求及方法：記錄數(shù)據(jù)注意事項：實驗前先需要預熱發(fā)動機，使發(fā)動機的運行達到穩(wěn)定工況方可進行試驗； 在每次改變M后，系統(tǒng)都需要一定的時間達到穩(wěn)定的狀態(tài)，所以每次改變M之后都需要等待一段時間，等參數(shù)穩(wěn)定之后方可進行記錄；油耗的測量需要利用油耗儀兩次測量取平均值；十一、 實驗數(shù)據(jù)記錄：1. 手工記錄數(shù)據(jù)：試驗名稱：電控汽油發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1600r/min的負荷特性試驗實驗日期：2012.4.20時間：16:00-19:00地點：汽研所603、606發(fā)動機型號：吉利4G18M100燃油編號：密度/(kg/m3):740試驗人員：劉澤民、周子超、陳璐凡、劉洋、彭世賢、

17、鄭大松、馬驍彬班級：汽91大氣壓力：大氣溫度：序號轉(zhuǎn)矩M（）空燃比A/F進氣量Ga/(kg/h)燃油消耗率B(L/h)125.711.821.72.65240.611.726.33.29354.511.732.33.82468.911.5394.67585.111.3465.6569911.156.27.57114.710.963.48.64812911.2506.359133.11164.58.68表格 3:汽油機負荷特性數(shù)據(jù)表格（手工記錄）2. 軟件記錄數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩功率出水溫度排溫1機油溫度機油壓力冷端溫度時間進氣溫度進水溫度試驗間溫度排溫2130125.73.580.930079.12

18、6119.4117616.313.6348396130840.65.5681.132179.926019.4135616.213.7348373132154.57.5481.934580.625219.4150316.113.5349366129668.99.3582.139181.624719.4171716.113.6348366129985.111.5882.542182.224719.4185816.213.434636913009913.4882.146784.322919.4230217.213.93483461300114.715.618348484.522919.4241117

19、.413.7349330129612917.5183.250583.623619.4214616.813.73483701298133.118.098351484.922719.4262817.813.7348356表格 4：汽油機負荷特性數(shù)據(jù)表格（電腦記錄）十二、 試驗數(shù)據(jù)整理及分析總結(jié)：1. 對功率進行修正：轉(zhuǎn)速功率進氣溫度PPwPdAa功率13013.5289.45102.30.4101.90.953.43939813085.56289.35102.30.4101.90.955.46259713217.54289.25102.30.4101.90.957.40637312969.35289.25102.30.4101.90.959.184296129911.58289.35102.30.4101.90.9511.37713130013.48290.35102.30.4101.90.9513.27129130015.61290.55102.30.4101.90.9515.37467129617.51289.95102.30.4101.90.