柴油机试机实验指导

内燃机实验指导书
目录
1．起动性能试验
2．调速性能试验
3．柴油机怠速试验
4．负荷特性试验
5．速度特性试验
6．万有特性试验
7．各缸工作均匀性试验
8．摩擦功率的测定
9．油泵调整特性试验
10．柴油机喷油提前角调整特性试验11．测功机校正试验
12．油耗仪校正试验
13．发动机振动测量与分析
14．发动机噪声测量与分析
15．发动机烟度测试试验
16．发动机排放测试试验
17．气缸压力、油管压力、针阀升程的测量18．发动机性能对比设计实验。

附录. 发动机的主要技术特性表
一. 起动性能试验
试验目的：
考查评定内燃机的起动性能是否符合有关专业标准和制造厂的规定。

试验条件：
发动机与测功机连接脱开，不采用任何特殊的加温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下气温进行起动性能试验。

试验仪器及设备：
4BTAA140 型涡轮增压柴油机东风康明斯发动机股份有限公司
SJ520 水力测功机湘仪动力测试有限公司
PC2010 测功机控制系统湘仪动力测试有限公司
YC6105 柴油机广西玉林柴油机厂
EIM04 发动机测控系统杭州弈科机电设备公司
温度表杭州弈科机电设备公司
大气压力表
秒表
试验方法：
试验方法根据发动机不同而不同，有手摇和电动机（或起动马达）拖动两种方式。

1．.... 转动发动机时，从手摇转动发动机开始记时，至听到发动机发出排气声止（能运转）所用的时间即为起动时间。

起动后随即停机，再手摇起动，连续三次起动成功为达标。

若在第一次起动时失败，可间隔2min 后再进行。

2．电动机（或起动马达）拖动发动机15s 以内自行运转，即为起动成功；若拖动15s 仍未能自行运转，其间无断续着火声，即为起动失败；若拖动15s 未能自行运转，但其间有断续着火声，允许再连续拖动15s（共30s），若能自行运转，亦为起动成功。

3．若起动失败，可检查发动机油路、电路及其它可能的故障后，再进行起动性能试验。

4．起动试验共进行三次，若起动成功，则在30%~50%额定转速下运行10~20 min 后停机，待电解液、防冻液、机油、燃油温度下降至规定气温范围内后，再进行一次起动。

5．试验过程中，记录起动成功及失败次数；着火时间（手摇转动或按起动按钮开始到听见着火声的时间）；起动时间（手摇转动或按起动按钮开始到自行运转的时间）；进气状态；起动前电解液、防冻液、机油、燃油温度、电解液比重；拖动时的起动电机工作电压（或蓄
电池电压）、拖动电流；拖动转速；机油粘度等。

观察发动机在起动和运行过程中有无漏水、漏气、漏油现象，若有也应详细记录。

试验要求：
按试验方法进行各项试验，认真记录各数据，对原始数据进行处理，重要数据列表说明，并进行分析，从而得出结论与建议。

出具试验报告。

附：
起动性能试验数据记录表
发动机型号：发动机机号：
大气温度：燃油温度：℃
℃
大气压力：
机油温度：
mmHg
℃
冷却水温度拖动电压：：℃
V
拖动转速：
拖动电流：
r/min
A
起动次数起动方式是否起动成功着火时间（S）起动时间（S）1
2
3
4
5
结论：
二．调速性能试验
试验目的：
了解调速器工作结构、原理，掌握柴油机调速特性的制取方法；
掌握EIM04 发动机测控试验台的使用方法。

试验仪器及设备：
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温度表杭州弈科机电设备公司
大气压力表
试验方法：
调速律有稳定调速律和瞬时调速律两种（一般只考查稳定调速律）。

根据发动机用途不同，调速律大小也不同。

发电用发动机的调速律一般为5%左右。

将柴油机调定在标定工况下稳定运转，使之达到热平衡。

卸去全部负荷，使其转速达到最高空载转速，然后逐步增加负荷直至标定工况。

从空载到标定工况共取8 个试验点。

记录进气状态、转速、扭矩、燃油消耗量、调速器开始不起作用转速 n、最高空转稳定转速 n 。

试验步骤：
①进入时实测控程序后，采用点动方式，设数据输出文件为“TS6105”
②将控制模式设为测功器恒扭矩，油门恒位置。

③将油门位置设定到最大值（此试验台油门位置大于33%即可）扭矩设定为柴油机标定扭矩（360NM）（或逐渐调整扭矩，使转速达到 2800r/min 并稳定）使柴油机在该状态下运行数分钟。

④将扭矩设定值减为零，2-3 分钟后重复按记录按钮，使之连续记录三次。

⑤将扭矩设定值调到下一个工况点，将标定扭矩8等分，每个扭矩点测量一次，其余同④。

⑥重复⑤步骤直至做完调速特性的全部试验点。

⑦先降低油门位置，再慢慢减小扭矩设置值（或按停止后，按面板上的停车，待发动机
恢复到怠速位置），运转数分钟后停车。

试验要求：
记录各试验参数，绘制调速特性曲线绘制，计算发动机标定工况调速律。

附：
调速特性试验数据记录表
发动机型号：发动机机号：
大气温度：℃大气压力：mmHg
标定工况调速率（%）：
结论：
三．柴油机怠速试验
试验目的：
掌握发动机怠速特性试验方法，
评定柴油发动机怠速稳定性。

试验条件：
发动机与测功器脱开，预热发动机至热平衡状态，即滑油温度与冷却水温度达80℃左右方可进行试验。

试验仪器及设备：
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气压力表
试验方法：
起动发动机，进入实时测控系统，待发动机运行至热平衡状态，即滑油温度与冷却水温度达80℃左右后，逐渐减小油门开度和发动机扭矩大小，使转速下降，直至触及低速限制螺钉，即油门开度和扭矩值为0。

运行5min 后，进行测量。

必要时，可调整发动机低速限制螺钉的位置，以达到规定的稳定怠速转速，再进行测量。

记录如下参数：燃油消耗量；平均转速；怠速最大及最小转速；计算转速波动率（最大、最小转速的差值与平均转速之比）；怠速烟度及排放。

试验要求：
认真记录各试验数据，根据试验试验结果分析发动机的怠速稳定性及怠速排放情况，并对改善发动机排放指标提出意见。

四．负荷特性试验
试验目的：
制取发动机负荷特性曲线的目的在于打出发动机在不同负荷下动转（转速为常数）时的动力性与经济性变化规律，便于使用者将发动机的负荷控制在恰当范围且较为经济的区域下工作。

对不带调整器的主要为汽油机的（也包括柴油机）负荷特性（节流特性），主要显示发动机在负荷变化时经济指标随发动机有效功率（或平均有效压力）的变化规律。

对带有调速器的主要为柴油机的负荷特性，主要显示高压油泵齿条（拉杆）在调速器控制下负荷变化时动力性与经济性指标随发动机有效功率的变化规律，以及检验调速器工作的正确性。

1.熟悉制取发动机负荷特性曲线方法、步骤与基本操作技术；
2.了解发动机在不同负荷下运转时动力性与经济性的变化规律，并了解特性曲线在带有调速器和不带调速器发动机中起作用区段的变化特点；
3.熟悉EIM04 发动机测控系统的使用方法和用户程序的编制方法。

试验仪器及设备：
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试验方法：
从 2800r/min 这条曲线开始，逐条往下做。

以1600r/min 这条曲线为例，先将工况调整到最大负荷点上，即油门开度最大，转速调整为 1600r/min，然后按90%、75%、60%、50%、40%、25%、10%的负荷逐点往下试验，逐点打印记录各试验点的转速、扭矩、油耗、排温、水温、机油温度等参数。

必要时测取发动机各工况下的烟度及排放。

试验步骤：
方法一：测控系统点动控制方式
起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。

①将控制模式设定为测功器恒转速、油门恒扭矩方式。

将转速设定为1600r/min，扭矩设定为最大负荷点的数值。

让柴油机在此状态下运行数分钟，待热稳定后按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

②将扭矩设定值调整到次大点即90%负荷。

待工况稳定后按测功器控制回路的恒扭矩控制按钮，使控制模式切换到测功器恒扭矩，油门恒转速。

使柴油机在该状态下运行 2-3 分钟后重复按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

③将扭矩设定值调到下一个工况点，2-3 分钟后重复按测功仪打印按钮，使之连续打印三次。

④重复③步骤直至做完该负荷特性曲线上的全部试验点。

⑤逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。

方法二：测控系统自动控制方式
起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。

a) 将控制模式设定为测功器恒转速、油门恒扭矩方式。

将转速设定为1600r/min，扭矩设定为最大负荷点的数值。

让柴油机在此状态下稳定后，将控制方式设置为程序控制，并调用预先编制的程控程序（假设用户程序为“FH6105”）。

按起动按钮运行。

b) 程序运行完毕后，逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。

用户程序“FH6105”如下：(假如最大扭矩为600N.m)
试验要求：
（1）认真记录发动机技术参数和试验数据，列表说明，并得出结论；
（2）绘制发动机 n=1600r/min 时的负荷特性曲线；
（3）评价发动机负荷变化时动力性与经济性指标随有效功率的变化规律。

附：
负荷特性试验数据记录表
发动机型号：发动机机号：
大气温度：℃大气压力：mmHg
结论：
五．速度特性试验
试验目的：
制取发动机速度特性曲线的目的在于找出发动机在不同转速下运转时动力性、经济性的变化规律，以及对应于最大功率、最大扭矩和最低油耗率时的转速，从而确定发动机工人侨最有利的转速范围内，并通过计算，得出扭矩储备，借以评定发动机克服超负荷工作的能力。

一般全负荷速度特性称为外特性，部分负荷为速度特性。

1. 熟悉制取发动机速度特怀曲线的方法、步骤与基本操作技术；
2.了解当发动机转速变化时，动力性、经济性的变化规律及特点；
3.熟悉EIM04 发动机测控系统的使用方法和用户程序的编制方法。

试验仪器及设备：
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油耗仪杭州弈科机电设备公司
试验方法：
将柴油机调定在标定工况下稳定运转达，使之达到热平衡。

然后在保持油门处于最大位置不变的情况下逐步降低转速直到800r/min。

按200 r/min 的间隔共取11 个试验点，打印记录各试验点的转速、扭矩、油耗、排温等参数。

必要时测取发动机各工况下的烟度及排放。

试验步骤：
方法一：测控系统点动控制方式起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。

①将控制模式设为测功器恒转速，油门恒位置。

将油门位置设定到最大值，转速设定为标定点转速2800r/min。

让柴油机在此状态下运行数分钟，待热稳定后重复按记录按钮，使之连续打印三次。

②转速设定为 2600r/min。

使柴油机在该状态下运行数分钟，待 2-3 分钟后重复按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

③将转速设定值调到下一个工况点，2-3 分钟后重复按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

④重复③步骤直至做完外特性曲线上的全部试验点。

方法二：测控系统自动控制方式
起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。

a) 将控制模式设定为测功器恒转速、油门恒位置方式。

将转速设定为2800r/min。

让柴
油机在此状态下稳定后，将控制方式设置为程序控制，并调用预先编制的程控程序（假设用户程序为“SD6105”）。

按起动按钮运行。

b) 程序运行完毕后，逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行 5min 后停机。

用户程序“SD6105”如下：
试验要求：
（1）认真记录发动机技术参数和试验数据，列表说明，并得出结论；
（2）绘制发动机全负荷速度特性曲线；
（3）评价发动机在不同转速下运转时动力性、经济性的变化规律。

附：
全负荷速度特性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
结论：
六．万有特性试验
试验目的：
评定发动机在各种工况下的动力性、经济性，为选用汽车发动机提供依据。

熟悉制取发动机速度特怀曲线的方法、步骤与基本操作技术；
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试验方法：
下列两种方法可任选其一：
a) 负荷特性法：在发动机工作转速范围内均匀选择8种以上的转速，进行负荷特性试验；具体步骤参见“负荷特性试验”中内容。

b) 速度特性法：根据标定功率的百分数，适当选择8种以上的油门开度，进行各油门开度下的速度特性试验。

具体步骤参见“速度特性试验”中内容。

试验要求：
（1）认真记录发动机技术参数和试验数据，列表说明，并得出结论；
（2）绘制发动机万有特性曲线；
（3）动机在不同工况下运转时动力性、经济性的变化规律。

七．各缸工作均匀性试验
试验目的：
1．查其进气分配各缸均匀性，混合气分配均匀性，单缸熄火时各缸功率；
2．掌握柴油机各缸工作均匀性试验方法；
3．评价 YC6105 柴油机各缸工作均匀性。

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试验方法：
1 试验前对 YC6105 柴油机供油量，供油时间，喷油压力及其质量进行检查。

2 起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。

3 将控制模式设为测功器恒转速，油门恒位置。

将油门位置设定到最大值，转速设定为标定点转速2800r/min。

让柴油机在此状态下运行数分钟，待热稳定后重复按记录按钮，使之连续打印三次。

4 切断第一缸燃油供给（松开高压油管接头螺丝），此时发动机转速会下降，测控系统会自动使发动机的转速迅速恢复，发动机在该状态下运行稳定后重复按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

5 同样方法进行其它各缸熄火测量。

记录进气状态、转速、单缸熄火前后扭矩、烟度、油耗、排温等参数。

试验要求：对试验目的及试验概况加以说明，数据整理，对柴油机的工作均匀性进行分析与评价。

比较试验结果，说明造成各缸不均匀性的主要原因。

八．摩擦功率的测定
试验目的：
测定发动机摩擦功率Nm并由此确定机械效率ηm，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。

1．掌握一至二种测量发动机摩擦功率的方法，测量发动机摩擦功率的方法很多：有停缸法、倒拖法、油耗线法、示功图法、惯性法等。

2．了解发动机摩擦功率随其转速与负荷的变化规律。

试验仪器及设备：
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油耗仪杭州弈科机电设备公司
试验方法：
（一）停缸法：（以标定工况为例）起动发动机，进入实时测控系统，采用点动
控制方式，预热发动机至热平衡状态。

①将控制模式设为测功器恒转速，油门恒位置。

将油门位置设定到最大值，转速设定为标定点转速2800r/min。

让柴油机在此状态下运行数分钟，待热稳定后重复按记录按钮，使之连续打印三次。

②切断第一缸燃油供给（松开高压油管接头螺丝），此时发动机转速会下降，测控系统会自动使发动机的转速迅速恢复，发动机在该状态下运行稳定后重复按测控仪打印按钮，使之连续打印三次。

③按顺序逐次停止其余各缸，重复步骤②。

④计算发动机指示功率Ni是为了求出摩擦功率Nm=Ni-Ne 。

先将步骤1测得的发动机有效功率Ne减去由步骤2测得的有效功率 Ne’，得到 Ni1。

同样方法求出Ni2、Ni3、Ni4、Ni5、Ni6。

则Ni = Ni1 + Ni2 + Ni3 + Ni4 + Ni5 + Ni6
Nm = Ni –Ne
ηm = Ne / (Ne + Nm) 注：以上只是发动机在标定工况下所测得的机械摩擦功率，如果要测得其它工况时的摩擦功率，必须改变工况重复以上试验。

（二）倒拖法：（在电力测功器试验台上进行）利用倒拖
的方法，可直接测出发动机各转速下的机械损失。

1 启动发动机，逐步增加转速与负荷至标定工况，使发动机达到热平衡状态。

2 记录标定工况下的发动机参数：转速、扭矩、功率、排温油温、水温等。

3 立即停机，断开发动机油路，用电力测功机倒拖发动机，在不同转速下（从不2800 到 800 r/min,每 200r/min 做一次）记录测功机读数，即可知道发动机在各转速下的摩擦功率。

（三）负荷特性法（或称油耗线法）：
制取油耗线的方法与步骤和负荷特性试验相同，见“负荷特性实验”方法。

根据负荷特性变化曲线，用作图的方法即可求出发动机在该转速下的摩擦功率 Nm 。

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）示功图法：
根据测录的示功图求取平均指示压力Pi，并根据测功机读数计算平均有效压力Pe，则ηm = Pe / Pi，求出机械效率。

试验要求：
1. 用停缸法、倒拖法、油耗线法测定YC6105 发动机摩擦功率。

认真记录发动机技术参数和试验数据，列表说明；
2. 计算摩擦功率、机械效率，绘制负荷速度特性曲线；
3. 对以上结果进行分析，得出结论。

附：
停缸法试验记录表
发动机型号：发动机机号：
大气温度：℃大气压力：mmHg
发动机的摩擦功率随转速变化规律
九．油泵调整特性试验
试验目的：
掌握高压油泵的调整方法及制取高压油泵特性曲线的试验方法。

高压油泵的特性曲线包括油泵齿条位置不变时，每循环供油量随转速而变化的特性曲线；
以及转速固定不变时，每循环供油量随齿条位置而变化的特性曲线。

试验仪器及设备：
油泵试验台河北保定油泵设备厂
高压油泵
试验方法：
1．高压油泵供油时间的测定及调整
①安装好高压油泵，起动试验台的电机，使油泵及管路中充满燃油，将试验台上的调速手柄放在“空档”位置，油泵齿条放在最大位置，用拨杆转动试验台上的分度盘，带动喷油泵凸轮，使各缸泵油，直到出油阀上的玻璃管不出气泡为止。

这时以第一缸为准，转动凸轮轴使第一缸开始供油，并在分度盘上记下刻度，按发火顺序（如495柴油机的发火次序为1—3—4—2，间隔角0°—90°—180°—270°）逐缸的检查。

如果相差较大，应调整它们的间隔角（当挺柱上垫快加厚时，供油时间就提前角度增大，反之减小），使误差在±0.5°的范围内。

②检查各缸的供油持续角（即喷油开始到喷油结束时的夹角）：拨动分度盘，观察装在油泵出油阀接头上的玻璃管，喷油开始时油面上升，记下此时的供油起始角，然后继续转动分度盘，玻璃管开始溢油，直到溢油结束，记下此时的供油结束角，它们之差就是供油持续角（一般柴油机的平均供油持续角为11°-15°）。

2．最大供油量及供油均匀性的调整
每循环供油量为：
g = ge.Ne/60.n.z.i.r (cm3/循环) ge
——标定功率时的比油耗（g/Kw.h）n
——发动机转速（r/min） Ne——标定
功率（Kw）
i ——发动机缸数
r ——燃油比重柴油0.85~0.87
z ——冲程数四冲程z=1/2 二冲程z=1
各缸不均匀度为：
B = 2（Qmax-Qmin）/(Qmax+Qmin)*100% 要求在标定转速下
B<3%，最低稳定转速下B<7% 各种油泵油量的调整方式不同，请参照油
泵的操作说明进行油量调节。

3．制取油泵的速度特性曲线把油泵的齿条放在最大位置上固定不动，改变转速，在不同转速下测量供油量，每个转
速测二次取平均值，（一般从标定转速到最低转速每间隔200r/min 取一点）。

绘制每循环供油量随转速变化的曲线。

试验要求：
1．记录试验设备及调整油泵的型号规格；
2．认真记录试验数据，求出各单泵的供油时间、持续角、供油量、及试验转速和齿条位置；
3．计算指定转速时油泵的供油不均匀性；
4. 绘制油泵速度特性曲线，并对试验结果进行分析。

十．柴油机喷油提前角调整特性试验
试验目的：
制取喷油提前角调整特性的目的在于显示在不同的喷油提前角时，发动机动力性与经济性的变化规律，从而确定最佳喷油提前角作为发动机标定值，并用来检查喷油和自动调整装置的正确性。

掌握喷油提前角调整的方法。

试验仪器及设备：
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试验方法：
①发动机起动后，进入实时测控系统，预热使发动机达到热平衡状态。

调整发动机油门位置到 100%，扭矩到发动机标定扭矩，即标定工况。

待稳定运行1-2分钟后，开始记录所需测量参数，包括转速n（转/分）、扭矩、功率、耗油量、水温、油温、排气温度、环境参数及喷油提前角等。

②改变发动机喷油提前角，待稳定运行1-2分钟后，记录上述参数。

③重复步骤②，直至从最小喷油提前向最大喷油提前角做完为止（0-30°CA）。

④将喷油提前角调整到最佳值，逐步降低油门和扭矩大小，在怠速工况下运行5分钟后停机。

在做喷油提前角过大或过小时，不但要记录以上参数，还应将（注意）发动机的工作特征、运行状况记录下来。

试验要求：
a) 认真记录发动机技术参数与试验数据；
b) 绘出柴油机的喷油提前角调整特性曲线；
c) 评价发动机动力性与经济性随喷油提前角变化的规律，并确定最佳喷油提前角作为。