汽油机速度负荷特性试验报告.docx
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汽油机速度负荷特性试验报告
汽油机性能试验报告
班级：
汽91
姓名：
周子超
学号：
2009010741
试验时间：
2012年4月20日
组别：
13
一、试验目的：
通过电涡流测功机测量汽油机的速度特性、负荷特性；
了解认识试验中对汽油机发动机功率、转矩、转速、燃油消耗率、空燃比、排气温度的测量方法；
通过整理试验数据点，得到汽油机的速度特性、负荷特性曲线，做出相关分析总结分析对比；
二、实验对象：
1.
2.
3.
发动机形式
直列水冷多点气道喷射汽油机
发动机型号
吉利4G18M100
点火顺序
缸径*行程/mm
79.3mmX91.5mm
怠速（r/min）
总排量/L
1.8
整机净质量/kg
压缩比
10.3:
1
外形，长*宽*高
/mm3
额定功率（kW）/转速
（r/min）
102kW/6200r/min
曲柄长度/mm
最大扭矩（N*m）/转速（r/min）
170N?
m/3400~3600r/min
连杆长度/mm
最低燃油消耗率
/（g/（kW*h））
243g/（kW?
h）
燃料及标号
RON93
备注
全铝发动机，进排气智能连续可变气门正时系统，全塑进气歧管，
绿色环保机油滤清器，电子节气门，链齿正时驱动
表1:
汽油机参数
三、试验设备:
名称
测试内容
型号
主要参数
备注
电涡流测功机
功率、转矩、转速
湘仪
GW160
扭矩：
0-600Nm测量精度：
±0.4%转速：
0-7000r/min，精度：
±5r/min
电涡流型
油耗仪
油耗
小野FD-314
测量范围：
0-9999mL
测量精度：
±0.1mL
容积
法
空气流量计
空气流量
ToceiL6N
量程：
0-600kg/h精度：
±1%重复性：
±0.24%
热膜式
温湿度变送器
测量温度湿度
JWSL-2AT-E
温度量程：
0-50OC精度：
±1%湿度量程：
0%-100%精度：
±1%
电流
输出
铠装热电偶
测量温度
KEU型
温度范围:
0~1000OC线性精度：
±3%
电压
输出
远传压力表
测量压力
YTZ-150
量程：
0~600kPa精度：
±1.5%
电压
输出
铂电阻
测量温度
PT100
温度范围:
0~200OC线性精度：
±
0.5%
电阻
输出
空燃比仪
测量空燃比
表2:
主要测试设备表
四、试验台架系统简图:
图1:
台架系统简图
第一部分：
速度特性
五、试验原理：
1.速度特性试验原理：
利用控制室里的测功机操作面板调节发动机节气门开度稳定为23%。
调节旋钮，使转速以等差400r/min依次递增，本实验中从1200r/min开始增加。
转速每增大400r/min，状态稳定后记录此时的油耗值、空燃比和进气流量，同时利用计算机软件操作界面记录下此时的转速、扭矩等参数平均值。
500~600（g/kW?
h）时即可。
边记录，便进行燃油消耗率计算，当燃油消耗率达到
2.记录数据注意事项：
⑴实验前先需要预热发动机，使发动机的运行达到稳定工况方可进行试验；
⑵在每次改变n后，系统都需要一定的时间达到稳定的状态，所以每次改变
后都需要等待一段时间，等参数稳定之后方可进行记录；
⑶油耗的测量需要利用油耗仪两次测量取平均值；
六、实验数据记录：
1.手工记录数据:
试验名称：
汽油机23%节气门开度的速度特性
实验日期：
时间：
地点：
汽研所
发动机型号：
吉利4G18M100
2012.4.20
16:
00-19:
00
603、606
环境温度：
密度
试验人员：
刘泽民
、周子超、陈璐凡、刘洋、彭世
24。
C
/（kg/m3）:
74O
贤、郑大松、马骁彬
大气压力：
102.3kPa
大气湿度：
40%
班级：
汽91
序号
转速（r/min）
空燃比A/F
进气量
Ga/（kg/h）
整机燃油消耗率B
（L/h）
1
1200
11.7
35.5
4.27
2
1600
11.8
48
5.67
3
2000
12.1
52.4
6.1
4
2400
11.7
55.5
6.54
5
2800
11.8
54.8
6.71
6
3200
12.1
61.1
7.01
7
3600
11.8
65.3
8.05
表格3:
汽油机速度特性数据表格（手写记录）
2.软件记录数据：
转速
转矩
功率
岀水
温度
排温1
机油温
度
机油
压力
冷端
温度
时间
进气
温度
进水
温度
试验间
温度
排温2
1200
71
8.92
82
398
84.7
218
19.4
2840
18.1
13.9
350
334
1599
76.6
12.83
81.7
433
84.7
276
19.4
2930
17.7
13.5
349
328
1999
66
13.82
81.3
454
86.4
323
19.3
3067
17
13.6
350
321
2400
47.9
12.04
80.8
463
87.9
380
19.3
3145
16.7
13.8
352
322
2799
37.1
10.87
81
461
89.3
396
19.3
3254
16.7
14.7
360
324
3198
34.2
11.45
81.1
486
91.3
399
19.3
3366
17.5
15.8
373
328
3600
23.6
8.9
81.2
517
93.8
402
19.3
3475
18
16.7
383
369
表格4:
汽油机速度特性数据表格（电脑记录）
七、试验数据整理及分析：
1.发动机功率校正：
其中：
P。
一校正有效功率，KW；
Pe—实测有效功率;
T—进气温度，K；
P—进气总压，KPa;
Pw—水蒸气分压，KPa
发动机标准进气状态为:
进气参数
单位
标准值
进气参数
单位
标准值
进气温度
K
298
水蒸气分压Pw
KPa
1
进气干空气压
KPa
99
进气总压P
KPa
100
表格5:
发动机标准进气状态
2.速度特性曲线及分析:
a.转速一功率曲线:
考虑试验环境差异后的校正系数：
实验条件为：
P=102.3KPa空气湿度40%。
转速
功率
进气温度
P
Pw
Pd
（P-Pw）
aa
修正功率
1200
8.92
291.25
102.3
0.4
101.9
0.95
8.79
1599
12.83
290.85
102.3
0.4
101.9
0.95
12.64
1999
13.82
290.15
102.3
0.4
101.9
0.95
13.60
2400
12.04
289.85
102.3
0.4
101.9
0.95
11.84
2799
10.87
289.85
102.3
0.4
101.9
0.95
10.69
3198
11.45
290.65
102.3
0.4
101.9
0.95
11.27
3600
8.9
291.15
102.3
0.4
101.9
0.95
8.77
表格6:
校正系数
结果分析：
试验所得到的n-Pe曲线，为部分负荷下的速度特性曲线。
从上曲线中可以看出转速一功率曲线的形状基本符合汽油机速度特性曲线中功率曲线的形状。
即随着转速的增加，功
率先增加然后降低。
但是其中部分曲线有不同的趋势，尤其是在3200r/min时，出现了一个突
起，原因可能是：
转速范围相对较小，该曲线只为整个速度特性曲线的一部分；运行过程中的不稳定因素导致功率曲线出现波动；由于数据测量的误差导致。
b.转速一转矩曲线:
N?
m
结果分析：
得到的汽油机转速一转矩曲线符合汽油机速度特性中转矩曲线的变化趋势，即在较低的转速下达到最大值，然后随着转速的升高转矩下降。
正是由于转矩曲线下降的趋势，使得汽油机外特性曲线不需要调速以及校正，即具有自调整的特性。
同样，在3200r/min的位置处出现了斜率反常的问题，可能是由于不稳定因素导致。
结果分析：
图中为试验中仪器记录的空燃比，曲线变化趋势不明显，但是均小于化学计量空燃6
比，即混合气比较浓。
d.转速一进气量曲线:
Ga/（kg/h）
r/min
结果分析：
进气量曲线呈上升的趋势，进气量随着转速的上升而增加。
转速增加进排气门开启的更加频繁，气流扰动加强，单位时间的进气量增加。
在2800r/min时出现一个异常，有可能
是由于测量误差导致。
e.转速一排气温度曲线
r/min
结果分析：
转速增加排气温度显著上升，主要原因是转速上升，发动机单位时间的循环次数增
加，即单位时间放出的热量增多，因而排气温度显著增加。
f.
转速一充量系数曲线:
表格7:
充量系数
从而可以计算出各个转速下的充量系数，如下表:
转速
/（r/min）
进气温
度/K
进气压
力/KPa
进气密
度/（Kg/L
空气流
量（Kg/h
单缸循环空气（Kg）
充量系数
1200
291.25
102.3
0.00121
28.1
0.000247
0.4416
1599
290.85
102.3
0.00121
37.5
0.00025
0.4475
1999
290.15
102.3
0.00121
43.7
0.000218
0.3898
2400
289.85
102.3
0.00121
48.2
0.000193
0.3436
2799
289.85
102.3
0.00121
49.4
0.000163
0.2909
3198
290.65
102.3
0.00121
56.6
0.000159
0.2846
3600
291.15
102.3
0.00121
58
0.000151
0.2706
结果分析：
随着转速增加，发动机充量系数的变化趋势复合汽油机速度特性中充量系数的变化。
即随着转速增加冲量系数显著下降，其原因主要是速度增加发动机进气流动损失增大。
结果分析：
上图为汽油机转矩与充量系数对比图，从图中可以发现汽油机的转矩与充量系数曲
线的趋势有很好的对应关系，说明对于符合量调节的汽油机，其输出转矩主要取决于每循环进
入气缸的冲量，也即取决于冲量系数。
从而汽油机进气特性，一定程度上决定了发动机的转矩功率的速度特性。
g.转速一BSFC曲线:
有效燃油消耗率计算：
be—1000g/（KW?
h）
pe
转速/（r/min）
有效功率/KW
B/（L/h）
BSFC/（g/（KWh））
1200
8.92
4.27
354.24
1599
12.83
5.67
327.03
1999
13.82
6.1
326.63
2400
12.04
6.54
401.96
2799
10.87
6.71
456.80
3198
11.45
7.01
453.05
3600
8.9
8.05
699.33
表格8:
BSFC
g/（KWh）
r/min
.3600000
e
结果分析：
符合汽油机速度特性中BSFC曲线先下降然后上升的趋势，根据
可知BSFC曲线与et成反比。
如下图
g/（KWh）
八、实验总结：
通过本次试验，总体结果和变化趋势都与书中趋势相近，但是在3200r/min处出现异常,
经过分析，有可能是实验误差导致，也有可能是环境变化导致，总体来讲，实验较为成功，达到了预期的目的。
第二部分：
负荷特性
九、实验原理：
利用控制室里的测功机操作面板的n/P模式调节发动机转速稳定在1300r/min，然后在
n/M模式下，通过调节旋钮，增大扭矩值，直至找到一个合适的值，使得燃油消耗率达到500~600g/（kW?
h），本实验中取扭矩最大值为155N?
m。
依次相对较均匀地设定扭矩值为25（N?
m）、40（N?
m）、55（N?
m）、70（N?
m）、85（N?
m）、100（N?
m）、115（N?
m）、130（N?
m）、155（N?
m），并记录相对应的油耗值、空燃比和
进气流量，同时利用计算机的软件操作界面记录下转速、扭矩等参数的平均值。
十、实验要求及方法：
记录数据注意事项：
⑴实验前先需要预热发动机，使发动机的运行达到稳定工况方可进行试验；
⑵在每次改变M后，系统都需要一定的时间达到稳定的状态，所以每次改变M之
后都需要等待一段时间，等参数稳定之后方可进行记录；
⑶油耗的测量需要利用油耗仪两次测量取平均值；十一、实验数据记录：
1.手工记录数据：
试验名称：
电控汽油发动机转速为1600r/min的负荷特性试验
实验日期：
2012420
时间：
16:
00-19:
00
地点：
汽研所
603、606
发动机型号：
吉利4G18M100
燃油编号：
密度
/（kg/m3）:
740
试验人员：
刘泽民、周子超、陈璐凡、刘洋、彭世贤、郑大松、马骁彬
大气压力：
大气温度：
班级：
汽91
序号
转矩M（Nm
空燃比A/F
进气量
Ga/（kg/h）
燃油消耗率B（L/h）
1
25.7
11.8
21.7
2.65
2
40.6
11.7
26.3
3.29
3
54.5
11.7
32.3
3.82
4
68.9
11.5
39
4.67
5
85.1
11.3
46
5.65
6
99
11.1
56.2
7.5
7
114.7
10.9
63.4
8.64
8
129
11.2
50
6.35
9
133.1
11
64.5
8.68
表格3:
汽油机负荷特性数据表格（手工记录）
2.软件记录数据：
转速
转矩
功率
岀水温度
排温1
机油
温度
机油
压力
冷端
温度
时间
进气
温度
进水
温度
试验间
温度
排温2
1301
25.7
3.5
80.9
300
79.1
261
19.4
1176
16.3
13.6
348
396
1308
40.6
5.56
81.1
321
79.9
260
19.4
1356
16.2
13.7
348
373
1321
54.5
7.54
81.9
345
80.6
252
19.4
1503
16.1
13.5
349
366
1296
68.9
9.35
82.1
391
81.6
247
19.4
1717
16.1
13.6
348
366
1299
85.1
11.58
82.5
421
82.2
247
19.4
1858
16.2
13.4
346
369
1300
99
13.48
82.1
467
84.3
229
19.4
2302
17.2
13.9
348
346
1300
114.7
15.61
83
484
84.5
229
19.4
2411
17.4
13.7
349
330
1296
129
17.51
83.2
505
83.6
236
19.4
2146
16.8
13.7
348
370
1298
133.1
18.09
83
514
84.9
227
19.4
2628
17.8
13.7
348
356
表格4:
汽油机负荷特性数据表格（电脑记录）十二、试验数据整理及分析总结：
1.对功率进行修正：
转速
功率
进气
温度
P
Pw
Pd
Aa
功率
1301
3.5
289.45
102.3
0.4
101.9
0.95
3.439398
1308
5.56
289.35
102.3
0.4
101.9
0.95
5.462597
1321
7.54
289.25
102.3
0.4
101.9
0.95
7.406373
1296
9.35
289.25
102.3
0.4
101.9
0.95
9.184296
1299
11.58
289.35
102.3
0.4
101.9
0.95
11.37713
1300
13.48
290.35
102.3
0.4
101.9
0.95
13.27129
1300
15.61
290.55
102.3
0.4
101.9
0.95
15.37467
1296
17.51
289.95
102.3
0.4
101.9
0.95
17.22464
1298
18.09
290.95
102.3
0.4
101.9
0.95
17.83199
表格5:
功率修正
2.Pe—BSFQ曲线:
g/（KWh）
kW
I
BSFC主
结果分析：
汽油机特性曲线中BSFC曲线的趋势如图，先下降达到最小之后再上升。
要影响因素是et,它是有效效率的体现。
有效效率又受到机械效率以及指示效率的影响。
F图给出了BSFC与
et的对比图。
g/（KWh）
3.
功率一空燃比曲线:
A/F降低。
其原因
结果分析：
汽油机功率一A/F曲线呈现下降的趋势，即随着功率的增大,是发动机为了提供更大的功率，混合气越来越浓。
4.功率一排气温度曲线:
kW
结果分析：
可以看到随着功率增加，排气温度不断上升。
功率增加发动机单位时间产生的热量增加，导致发动机排气温度增加。
5.功率一进气量曲线：
Ga/（kg/h）
kW
结果分析：
随着功率的上升，发动机的进气量不断增加。
表明发动机的功率与进气量有一定的对应关系，因为进气量与充量系数有关，而充量系数直接影响发动机的动力性。
十三、
试验总结：
从各个曲线的走势和结果分析中可以看出，实验得到的数据与书中的变化趋势都基
本相符，但是从所有图中可以看出，在倒数第二个数据点出产生了较大的误差，在之前
的结果分析中并没有给出原因，在这里统一作出说明，是由于在实验过程中，有一个试
验点由于同组同学走神没有及时记录，所以是在之后的返工中重新调到相应的转矩处进
行的记录，但是由于返工之后的工况、温度、都发生了变化，他们对数据的影响都不能
忽略，从而造成了本次试验的缺陷，影响了数据的整体性。
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