柴油机特性实验

一、实验内容与要求

柴油机特性是指柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴油机特性。这种变化规律曲线形式称为柴油机特性曲线。

柴油机的最基本特性有速度特性、负荷特性和螺旋桨推进特性。其中，后两者为船用柴油机所用：即发电柴油机（n=常数）工况和船舶主机（螺旋桨）工况（P=cn³）。

实验内容

⒈ 柴油机负荷特性测定及负荷特性曲线绘制。

⒉ 柴油机推进特性测定及推进特性曲线绘制。

实验要求：

⒈  掌握柴油机负荷特性与推进特性的测定方法。

⒉ 了解柴油机按负荷特性和推进特性工作时各参数间的变化规律。

二、实验目的、意义

柴油机的特性实验是柴油机的基本实验。此种特性测定不但为设计制造部门所重视（柴油机的工作特性指标是否达到原设计指标），也为使用部门所关注（运行管理中的依据）。尤其是船用柴油机的运转环境，运转工况变化很大，如何在复杂的运转环境中正确管理柴油机，必须详细了解柴油机在不同运转工况下的工作特性。通过本实验可使学生了解柴油机负荷特性与推进特性的测定方法；了解柴油机按发电机工况和螺旋桨工况工作时各参数间的变化规律，从而为正确管理船用柴油机做好必要的理论准备。

三、实验仪器、设备及测量精度

1.试验用主要仪器、设备如下:

4135Ca型船用柴油机（标定转速1500r/min、持续功率53kW）

GWD－100型电涡流测功机

FC2210Z型智能油耗仪

FC2000型发动机自动测控系统

2. 仪器测量精度

（1） FC2000发动机自动测控系统

转速测量精度: ±1r/min

扭矩测量精度: ±0.4%F.S

扭矩控制精度: ±0.5%F.S

低温测量精度: ±0.5%F.S

高温测量精度: ±0.5%F.S

（2） FC2210Z智能油耗仪

测量精度: 0.4%F.S

四、实验步骤:

⒈负荷特性试验

试验方法：

启动4135Ca柴油机，逐步将转速升高至标定转速1500 r/min并使之稳定运转，然后由小逐渐增大柴油机负荷，在各负荷下分别测取柴油机主要性能指标和工作参数并绘制成曲线。

试验步骤：

①       首先将发动机测控系统模式设定为“M/n”方式，将柴油机转速设定为1500 r/min，转矩设定为25%负荷点数值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

②       保持柴油机转速不变，转矩设定为50%负荷点数值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

③       保持柴油机转速不变，转矩设定为75%负荷点数值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

④       保持柴油机转速不变，转矩设定为100%负荷点数值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

⒉推进特性试验

试验方法：

按照P=cn³，预先计算出柴油机在75％、50％、30％持续功率下所对应的转速值，然后再计算出所对应的扭矩值。根据这些数据将柴油机调节在推进特性各对应的转速和扭矩值下运行，测取柴油机主要性能指标和工作参数并绘制成曲线。

试验步骤：

①       将柴油机转速设定为1500 r/min，扭矩设定为100%负荷点数值，将发动机测

控系统模式设定为“M/n²”方式，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

② 将柴油机转速设定为75%持续功率下所对应的转速值和扭矩值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

③ 将柴油机转速设定为50%持续功率下所对应的转速值和扭矩值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

④ 将柴油机转速设定为30%持续功率下所对应的转速值和扭矩值，使柴油机在该状态下运行3～5分钟，待热稳定后，连续重复记录三次。

五、测量结果整理与分析

⒈将负荷特性测定结果记录在表中。

⒉将推进特性测定结果记录在表中。

                   表 负荷特性参数记录表

 表 推进特性参数记录表

六、实验报告

⒈按表中记录的数据，绘制出负荷特性和推进特性曲线。

⒉初步分析柴油机按负荷特性、推进特性工作时参数变化规律有何特点。

⒊按照P=cn³，计算出柴油机转速分别在1400 r/min、1300 r/min时所对应的扭矩值。

第二篇：实验九柴油机负荷特性

                                                          实验日期_________

中国石油大学  热工检测技术   实验报告      成    绩__________

班级   热工     姓名     同组者     教师___________

实验九  柴油机负荷特性实验

一、实验目的

1．掌握柴油机负荷特性的试验方法。了解电涡流测功机、油耗仪、转速传感器、扭矩传感器、温度传感器的测量原理和使用方法。

2．熟悉负荷特性试验测试数据的分析和处理方法，绘制柴油机负荷特性曲线并分析其经济性。

二、实验原理

当转速n保持不变时，柴油机某些性能参数随负荷的改变而变化的关系称为负荷特性。如图1所示。这些参数主要有小时耗油量B，燃油消耗率be。排烟温度Tf等。

图 1 柴油机负荷特性曲线

负荷特性表明在某规定转速下，各种不同负荷时的耗油率be随功率Pe变化的关系。通过特性曲线可以找出内燃机所能达到的最大功率Pemax和最低耗油率be_min。还可用来评价标定工况下的经济性，判断功率标定的合理性以及有关调整的正确性。

实验时保持柴油机转速不变,改变功率,测出油耗量、油耗率和排烟温度,绘到坐标纸上，即可得出负荷特性实验曲线。

功率测量原理。柴油机的有效功率Pe、转速n、燃油消耗率be。是表明柴油机性能的主要指标。其中Pe、 n表明动力性；be表明经济性。对柴油机进行试验，首先要掌握这些直接与性能有关的参数的测量方法和设备。

柴油机有效功率Pe的大小，是通过测量柴油机输出的扭矩Te（Nm）和与其对应的转速n（r/min）计算出来的，计算公式为：

      (kW)

欲测出输出扭矩的大小，必须要有一个能给柴油机反扭矩（即负荷）的装置。这种装置叫做测功机。测功机实质上就是给柴油机加“负荷”的装置，测量时，柴油机的飞轮用连接轴与测功机的主轴连接在一起，油耗量测量及转速测量等仪器设备也与柴油机的相应部位连接。

测功机分水力测功机、电力测功机和电涡流测功机，本实验采用电涡流测功机。

燃油消耗量测量原理。燃油消耗率be是表明柴油机经济性的重要技术参数，它是通过测定在某一功率下消耗一定量的燃油所需要的时间，经计算而求得的。柴油机常用的测量方法为称量法。

转速测量原理。转速测量采用磁电式转速传感器测量，当测功机轴旋转时，感应出磁电信号，经过数据处理获得转速值。

三、实验设备

    1. 试验用柴油机一台。型号:ZS1115（Pb=16.2kW,n_b=2200r/min）。

    2. 功率测量设备：电涡流测功机,型号:GW25。

3. 燃油消耗量测量：油耗仪,型号:FC2210Z智能油耗仪。

    4. 转速测量传感器。

5. 压力传感器、温度传感器。

 6. FC3000发动机测控系统。

四、实验步骤

1.开机

(1)检查发动机和测功机各连接件的螺丝和螺栓的松紧度、如发现过松须将其拧紧。

(2)先将测功机冷却水进水阀打开。

(3)将油耗仪电源打开。

(4)将启动稳压电源插头插到墙上的插座中,合上开关。

(5)打开控制台电源、将控制台下油门励磁控制仪打开、励磁电源开关打开、（注意：如果测功机冷却水未开、当油门励磁控制仪打开时会出现报警现象、这时需将测功机冷却水进水阀打开、复位可消除）

(6)用FC2010发动机机测控仪P旋钮将油门位置调至8%至10%左右，将启动钥匙顺时针转到底启动发动机，逐步将转速升高至标定转速。

2.实验

(1)机器发动起来后，首先将控制模式选定“n/M”方式，将转速设定为2200r/min，扭矩设定为最大负荷点的数值，使柴油机在该状态运行2-3分钟，待热稳定后记录一次数据。若用计算机测,则用鼠标点击三次。

(2)将扭矩设定为次大负荷点的数值，使柴油机在该状态运行2-3分钟，待热稳定后,将控制切换到 “M / n” 模式, 使柴油机在该状态运行2-3分钟, 待工况稳定后,记录一次数据。

(3)按上述步骤逐渐减小负荷测量,直到负荷特性曲线上的实验点全部做完，共做10个工况。在试验中，每调节一次负荷，应同时调节油门位置，使转速保持不变。

各次测量均需同时记录下列参数：功率Pe、扭矩Te，燃油消耗量B、燃油消耗率be、排烟温度、机油温度等,一起填入表1所示的表格中。

 (4)若为计算机控制测量,将第一个测点的控制模式选定“n/M”，扭矩设定为最大负荷点的数值。从第二个点开始控制模式设定为 “M / n”方式, 负荷从大到小共设置8-10个试验点，并打上测量油耗和记录标志。在程序控制中，选中设置好的程序文件并运行，直至程序文件做完(注意做负荷特性实验时,最好由高转速往低转速方向做)。在数据处理中打印报表和实验曲线。

3.关机

(1)先将加到发动机上的扭矩慢慢卸下、同时转速也慢慢卸下。（注意：不可一下子卸下来、须慢慢往下调节；不可先将转速值卸至零点、应先将扭矩值卸至零点、再将转速卸下方可停机。）

(2)发动机停下来后如不再做实验、将励磁电源关闭。

(3)关闭控制台电源、测功机进水阀、油耗仪电源、稳压电源。

五、实验报告

1．原始实验数据及整理结果。

2．绘制柴油机负荷特性试验曲线be～Pe，B～Pe，Tf～Pe。

3．分析柴油机在额定转速下的经济性。