汽车发动机新技术实验指导书教案.docx
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汽车发动机新技术实验指导书教案
交通与汽车工程学院
《汽车发动机新技术》
实验指导书
适用专业:
热能与动力工程
（汽车发动机）
课程代码:
6011539
学时:
72学分:
4.5
编写单位:
动力机械及工程系
编写人:
吴怡闫妍
审核人:
曾东建
审批人:
孙仁云
目录
实验一代用燃料性能实验（实验代码03027014）………………………………………2
实验二CNG减压器拆装（实验代码03027015）……………………………………………4
实验三车用燃料理化特性实验（实验代码03027011）……………………………………6
实验四汽油机怠速污染物的检测（实验代码03027007）…………………………………9
实验五柴油车自由加速烟度的检测（实验代码03027008）………………………………11
实验六内燃机环境噪声测录及控制（实验代码03027009）………………………………13
实验报告格式及要求………………………………………………………………………15
主要参考文献………………………………………………………………………………15
实验一代用燃料性能实验（实验代码03027014）
一、实验目的和任务
1、通过实验，找出代用燃料发动机在不同负荷下工作时的动力性与经济性的变化规律。
2、了解（或熟悉）制取发动机的负荷特性的方法、步骤与基本操作技术。
3、了解代用燃料发动机当转速不变时，燃油消耗率be，每小时油耗量Ｂ，排气温度tr，随负荷Pe（或pme）变化的规律。
4、通过与汽油机负荷特性的对比，了解代用燃料发动机性能的变化。
二、实验仪器、设备及材料
测功机（水力或电力）一台，汽油机（单缸或多缸）一台，转速表（机械式或数字式）一只，温度计（排气温度、水温、油温）若干只，机油压力表，天平（或自动油耗测量仪），以上各部分可能集成为发动机测控台架一套。
大气压力、温度、湿度计各一支。
秒表，计算器一只，工具一套。
三、实验条件、步骤及注意事项
（一）实验条件
1、调整汽油机各参数（点火提前角、配气相位、气门间隙等）到规定值，紧固各连接螺栓，使发动机处于最佳技术状态。
2、起动发动机后，使发动机运转到正常工作状况。
（二）实验步骤及注意事项
1、
图1：
负荷特性实验曲线趋势
首先选定一种燃料（汽油或代用燃料），然后起动汽油机，观察机油压力是否正常，无漏气、漏水、漏油等现象发生，发动机响声是否正常，有不正常情况应排除后，方能进行实验。
2、确定需制取负荷特性的转速值和扭矩值，调节测控系统的油门和励磁，使发动机稳定于选定工况。
3、测量一次油耗量，并记录测量时间、该工况时的转速、扭矩，以及水温、油温、油压、排温等状态参数，并计算出Pe、be、B的值，记录于表中。
再改变扭矩到需要的扭矩值，重复上述步骤。
4、测量点最少不小于六点，取八个实验点较好。
5、第一种燃料的发动机负荷特性实验点测量完成后，更换燃料，如上操作，测量采用第二种燃料的发动机油耗，取八个实验点进行分析。
6、测试完成后，按规定将汽油机熄火，整理现场。
四、思考题
1、在坐标纸上以be、B、tr为纵坐标，以Pe为横坐标绘制出被实验的发动机在选定转速时采用不同燃料的负荷特性曲线。
2、根据实验所绘出的特性曲线，简明分析采用不同燃料时发动机性能有何变化。
3、分析采用的代用燃料自身有何特点，在汽油机上应用存在什么问题？
4、就实验采用的代用燃料而言，如要提高发动机性能可以采用什么措施？
附：
发动机负荷特性实验记录表
发动机型号：
____________测功机型号：
_______________测控系统型号：
______________
大气压力：
___________大气温度：
________________大气湿度：
________________
实验地点：
________________实验人员：
________________实验日期：
_____________
实验油料
试验顺序
发动机转速
n（r/min）
有效
扭矩
Ttq
（N·M）
有效功率
Pe
（kw）
测试用油量
G
（g）
经历时间
Δt
（s）
耗油量
B
（kg/h）
有效燃油
消耗率
be
（g/kw·h）
冷却水温
tw
（℃）
排气温度
tr
（℃）
实验二CNG减压器拆装（实验代码03027015）
一、实验目的和任务
通过对CNG减压器的拆装分析研究，熟悉减压器的结构和基本工作原理，掌握其各部分的结构特点以及工作过程。
二、实验仪器、设备及材料
供实验用CNG减压器一个，拆装工具各一套。
三、实验原理及步骤
1、CNG减压器的组成（以CYTZ－100型为例）
CYTZ-100型减压调节器的特点是一级减压阀体与二、三级减压阀体分别铸压成型，用螺钉连成一体，属于组合式调压减压器。
（1）一级减压腔：
包括调压螺栓，一级上盖，小顶板，主弹簧，大压板，一级膜片，高压螺母，一级阀芯，一级滤芯，一级壳体等。
其功用是一级减压，将高压CNG由20MPa减到0.8MPa左右，在一定流量范围内保证稳压输出。
（2）二级减压腔：
包括二级顶杆，二级阀口，二级阀片，二级膜片，二级弹簧等。
其功用是进行二级减压，将一级减压腔输出的天然气压力下降至0.02MPa左右，并在一定流量范围内保证稳压输出。
（3）三级减压腔：
包括出气孔，三级阀座口，三级阀片，三级上盖，杠杆，三级调压螺钉，三级膜片组等。
其功用是进行三级减压，在发动机不同工况下供给不同的天然气量。
（4）安全阀：
保证减压调节器的安全，设置在一级减压腔内，当压力大于额定输出压力1.3倍时，安全阀自动排气泄压。
（5）加温装置：
利用发动机循环水加热，防止减压阀结霜、结冰，产生冰堵现象。
2、拆卸
1）用合适的螺丝刀或扳手取下上、中、下体间及一级减压阀体与二、三级减压阀体间的连接螺栓（分开上、中、下体时应小心轻取,尽量不要损坏各密封垫）。
2）用合适的螺丝刀或扳手分离一级减压阀体及二、三级减压阀体上各有关零件，并按零件部原来的固定位置放好。
3）了解一级减压阀体及二、三级减压阀体的零部件及各自组成结构。
3、装配
（1）将拆散的零部件用汽油进行清洗（对结胶的零件可用酒精或丙酮清洗），洗净的零件最好不用棉纱擦拭，以免细小纤维粘附在零件上造成油气道阻塞而产生故障。
（2）装配前，对需要检查调整的部位，应按技术要求调整。
（3）将干净零件装成部件,再把部件按原位置分别固定于各级阀体固紧（固定前一定不要忘记安装密封垫），再把一级减压阀体与二、三级减压阀体连接上。
四、思考题
1、CNG减压调节器的主要作用是什么？
2、实验中所拆装的CNG减压调节器是什么型号，由哪些部分组成？
各部分的作用是什么？
3、所拆装的CNG减压调节器在发动机不同工况下，如何调节天然气的供给量？
实验三车用燃料理化特性实验（实验代码03027011）
一、实验目的和任务
1、通过实验测取某种代用液体燃料的馏程。
2、熟悉测量液体燃料馏程的仪器及步骤。
3、了解该液体燃料的蒸发性及其对发动机性能的影响。
二、实验仪器、设备及材料
石油产品馏程测定器一台，温度计，秒表，配有自耦变压器的电炉或喷灯，量筒：
0～100mL，刻度1mL。
三、实验条件、步骤及注意事项
（一）实验条件
1.试样如含水，试验前应先脱水。
实验室中一般采用在试油中加入无水氯化钙，摇动10～15min，静置后把澄清部分经过干燥滤纸过滤，即可供试验之用。
2.蒸馏前，用缠在金属丝上的软布或棉花擦试冷凝管的壁，以除去上次蒸馏遗留的液体或空气中冷凝下来的水分。
擦试方法是将金属丝上缠有布片的一端由冷凝管上端插入，当金属丝从冷凝管下端穿出时，将金属丝连同布片一起由下端拉出来。
3.蒸馏时，为保证油蒸汽全部冷凝，冷凝器水槽中应装满冰块或雪，再加入冷水，使水面达到排水支管4的高度，蒸馏时水温必须保持在0～5℃，必要时可添加水雪。
4.在装试样前，蒸馏烧瓶必须洗净、干燥。
如瓶底有少许积炭，对蒸馏没有影响，并能防止突沸，所以每次蒸馏后不必都把积炭除净。
如积炭很厚，可用铬酸洗液或碱洗液洗涤除去，用过的蒸馏瓶先用轻汽油洗涤，再用空气吹干或烘干。
5.测定试样温度如不在20±3℃范围内，应将试样放在水浴中，使其温度为20±3℃。
6.用清洁干燥的的100mL量筒取20±3℃的试油100mL，体积按凹液面的下边缘计算，试样在注入蒸馏烧瓶时，拿蒸馏烧瓶时注意应使支管向上，以免试油从蒸馏烧瓶支管中流失。
7.向蒸馏烧瓶中放入数粒无釉碎瓷片或封口的玻璃毛细管，以免蒸馏时产生突沸（如烧瓶底部有少量积聚的焦炭，则不必加瓷片）。
在蒸馏烧瓶口上紧密的塞上插有干净温度计的软木塞，使温度计与蒸馏烧瓶的轴心线相重合，并使水银球的上边缘与支管焊接处的下边缘在同一水平面。
8.蒸馏瓶安装在30mm孔径的石棉垫上。
9.蒸馏瓶支管用软木塞与冷凝器上端相连接。
支管插入冷凝管内长度为25～40mm，注意不要与冷凝管的内壁相接触。
安装时注意切勿折断支管。
10.在软木塞连接处都用火棉胶封住，火棉胶涂得越薄越好，如仪器安装本身是紧密的，可不必封口，以免引起拆卸困难。
将上罩9放在石棉垫上罩住蒸馏瓶。
11.量取试油的量筒不需经过干燥，就放在冷凝管下面，使冷凝管插入量筒不少于25mm，也不低于100mL的标线。
冷凝管下端不要接触量筒内壁，以便观察初馏的第一滴液体下落。
量筒口都要用棉花或厚纸塞好。
以减少轻组分的挥发和防止冷凝管上凝结的水珠落入量筒中。
（二）实验步骤
1.检查仪器安装合乎标准后，先记录大气压力，接上电源，用自耦变压器调节电流，开始加热，同时开动秒表记录时间。
第一滴馏出液从冷凝管滴入量筒时，记录此时的温度作为初馏点。
2.得到初馏点后，移动量筒，时其内壁与冷凝管未端接触，让冷凝液沿量筒壁流下，以便读取量筒内体积。
得到初馏点后使注意馏出速度应控制在每分钟馏出4～5mL，如开始时馏出速度过快，可将电流适当调小，随着沸点升高，根据馏出速度大小，再逐渐加大电流。
大约每隔20～30mL便需将电流稍稍调大一些。
3.记录初馏点及开始加热到初馏点的时间，随后每馏出10%（即10mL）记录一次温度和时间。
4.蒸馏时，当量筒中馏出液达到90mL时，立即最后一次加大电流，要求在3～5min内达到干点。
如果这段时间超过规定，实验无效。
记录到达干点的时间及干点。
干点定义为温度计的水银柱在继续加热的情况下停止升高并开始下降时的最高温度。
干点与油品最后馏分的沸点及瓶底的加热强度有关，因此达到干点时间必须符合规定。
在达到干点前瓶内尚有微量液体烃类和胶状物质，因局部过热而分解。
生成的气体与烃类蒸汽在瓶内形成白雾，并在瓶底下沉积一些炭渣。
到达干点后，立即停止加热，让冷凝管中液体流出5min后，记录量筒中的总体积作为总馏出量。
5.蒸馏时，所有读数必须准确到0.5mL、1℃和10s。
6.试验结束时，取出上罩，让蒸馏瓶冷却5min后，从冷凝管上卸下蒸馏瓶，取下瓶塞和温度计。
将蒸馏瓶中热的残留物仔细倒入5mL或10mL的量筒内，冷至20±3℃时，记下残留物体积，准确至0.1mL。
在蒸馏瓶支管中的液体亦应倒入这个量筒中。
试油100mL减去馏出液和残留物的总体积之差就是蒸馏损失。
四、思考题
1、整理所测实验数据，分析所测燃料的蒸发性。
2、分析实验过程中出现的主要问题有哪些？
这些问题对测量结果有何影响？
3、分析所测燃料蒸发性对发动机性能的影响。
附：
代用燃料馏程实验记录表
实验仪器：
__________________________________燃油规格：
_________
实验地点：
________实验人员：
________________实验日期：
_____________
大气压力：
大气温度：
实验顺序
馏出量
（ml）
馏出温度
（°C）
经历时间
（s）
实验四汽油机怠速污染物的检测（实验代码03027007）
一、实验目的和任务
1了解五组分汽车排气分析仪（或AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统）的工作原理和使用方法。
2掌握汽油机怠速污染物检测方法和步骤。
3熟悉国家有关尾气排放的标准和法规。
二、实验仪器、设备及材料
汽油发动机1台、FGA4015型五组分汽车排气分析仪（或AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统）各一套。
三、实验原理及步骤
（一）发动汽车，使发动机水温达到正常温度
（二）由教师讲解五组分汽车排气分析仪（或AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统）的工作原理和结构
（三）由教师讲解五组分汽车排气分析仪（或AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统）的操作方法和步骤。
（四）实际操作五组分汽车排气分析仪（或AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统），并按标准规定进行检测和记录。
1开机、预热
1.1接通仪器电源；将仪器电源开关打到ON的位置。
1.2让仪器预热30min，若使用AS-200型汽车发动机排放污染物测试系统测量，则应预热2小时以上。
2现场校准
根据需要，用标准气对仪器进行校准（略）
3测量
发动机由怠速工况加速至0.7额定转速，维持6Os后降至怠速状态
3.1将探头插入汽车排气尾管，深度约40cm。
3.2发动机怠速维持15s后，按START键，开始测量。
3.3记录30s内测试数据的最大、最小值，其平均值为测试结果。
4结束测量
将探头移出汽车排气尾管，并再次按START键。
5关闭仪器
测试结束后，开动清洗泵10min，再将仪器电源开关打到OFF的位置。
关闭仪器
四、实验注意事项
（一）遵守试验室规章制度，未经许可，不得板动和拆卸仪器和设备。
（二）注意人身和汽车安全。
（三）严禁频繁开关分析仪。
严禁测量任何非气态物质。
（四）仪器在未经清洗前不能关机
五、思考题
1、根据试验结果，请简要说明试验用发动机的排放水平。
2、分析汽油机的有害排放主要受哪些因素的影响？
汽油车怠速污染物测量记录表
排气分析仪型号：
_____________________________________________________________
车辆型号：
______________________________车辆牌照号：
________________________
大气压力：
______________________________大气温度：
__________________________
试验地点：
________________试验人员：
________________试验日期：
_____________
序号
转速
r/min
CO（％）
HC（ppm）
NO（ppm）
最高值V1
最低值V2
平均值
（V1＋V2）/2
最高值V1
最低值V2
平均值
（V1＋V2）/2
最高值V1
最低值V2
平均值
（V1＋V2）/2
实验五柴油车自由加速烟度的检测（实验代码03027008）
一、实验目的和任务
1了解滤纸式烟度计的工作原理和结构。
2掌握柴油车自由加速烟度的检测方法和步骤。
3熟悉国家有关尾气排放的标准和法规。
二、实验仪器、设备及材料
柴油发动机汽车1台、FBY-2B滤纸式烟度计一套。
三、实验原理及步骤
（一）发动汽车，使发动机水温达到正常温度
（二）由教师讲解烟度计的工作原理和结构
（三）由教师讲解烟度计的操作方法和步骤。
（四）实际操作烟度计，并按标准规定进行检测和记录。
1开机、预热
1.1将电源线、脚踏开关连接线插入烟度计对应的插座内
1.2将取样软管接入烟度计“被测气样”入口处；将压缩空气管接入烟度计“压缩空气”入口处并夹紧。
1.3接通仪器电源；将仪器电源开关打到ON的位置。
接通空压机电源。
1.4让仪器预热5min以上。
2现场校准
2.1利用“校准”电位器将显示值调到0Rb附近。
2.2利用标准烟度卡对烟度计进行校准。
校准后不应再旋动“校准”电位器。
（略）
3测量
3.1待压力表指示达到0.4Mpa后，开始测量。
3.2将选择开关扳到“测量”档。
将探头插入汽车排气尾管，深度约30cm并使其中心线与排气管轴线平行。
3.3 吹除积存物：
柴油发动机于怠速工况（发动机运转；离合器处于接合位置；油门踏板与手油门处于松开位置；变速器处于空档位置；具有排气制动装置的发动机，蝶形阀处于全开位置），将油门踏板迅速踏到底，维持4s后松开。
循环进行三次，以清除排气系统中的积存物。
3.4测量取样：
将脚踏开关置于油门踏板上，按上条规定的工况连续测量四次，每个测量循环间隔11s。
记录测试数据。
取后三次读数的算术平均值即为所测烟度值。
4结束测量
将探头移出汽车排气尾管，并多次按清洗键进行清洗。
5关闭仪器
将仪器电源开关打到OFF的位置。
关闭仪器。
关闭空压机电源。
四、实验注意事项
（一）遵守试验室规章制度，未经许可，不得板动和拆卸仪器和设备。
（二）注意人身和汽车安全。
（三）严禁频繁开关分析仪。
五、思考题
1、根据试验结果，请简要说明试验用发动机的烟度排放水平。
2、分析柴油机的烟度排放主要受哪些因素的影响？
柴油车自由加速滤纸式烟度测量记录表
烟度计型号:
车辆型号：
______________________________车辆牌照号：
________________________
大气压力：
______________________________大气温度：
__________________________
试验地点：
________________试验人员：
________________试验日期：
_____________
序号
转速范围（r/min）
测量值（FSN）
测量值（FSN）
1
2
3
4
实验六内燃机环境噪声测录及控制（实验代码03027009）
一、实验目的和任务
1了解声级计的工作原理和结构。
2通过对内燃机整机环境噪声的测录，了解内燃机环境噪声对人们的影响。
3通过数据分析，掌握内燃机环境噪声的基本原理及控制措施。
二、实验仪器、设备及材料
柴油发动机（或汽油发动机）1台、ND2或HS5670声级计。
三、实验原理及步骤
（一）预热被测发动机到标准状态规定的热态，使各系统监控仪表反应正常。
（二）由教师讲解声级计的工作原理和结构
（三）由教师讲解声级计的操作方法和步骤。
（四）实际操作声级计，并按标准规定进行检测和记录。
1开机、预热
2测试仪器准备：
按仪表说明书的规定，对仪器的示值进行校正，以达到应有的精度后，就可进行测录。
2.1按GB1859《内燃机噪声测定方法》的规定，对标定工况下的被测内燃机，在其整机简化表面的前后左右上方相距1米或0.5米（房间混响较大时）均匀布置4～8个点，然后用声级计分别在布置的各测点进行测录，并记录各测点的数据填在噪声测量记录表中。
2.2以同一台标定工况下运行的内燃机，采用不同的隔声措施并在不同距离（距简化表面）分别测录其噪声值并记录在表中。
3结束测量。
4关闭仪器
将仪器电源开关打到OFF的位置，并取下电池。
关闭仪器。
正常停止发动机。
四、实验注意事项
（一）遵守试验室规章制度，未经许可，不得板动和拆卸仪器和设备。
（二）注意人身和发动机安全。
（三）严禁频繁开关分析仪。
五、思考题
1、根据试验结果，请简要说明试验用发动机的噪声水平。
2、分析发动机噪声主要由哪些噪声源组成？
各受到哪些因素的影响？
3、对现正运行的内燃机噪声，提出你所设想的降低噪声的方案，并作出可能性效果预测。
内燃机噪声测量记录表
声级计型号:
发动机型号：
______________________________
大气压力：
______________________________大气温度：
__________________________
试验地点：
________________试验人员：
________________试验日期：
_____________
序号
转速（r/min）
扭矩（N·m）
测点
测量值（dB（A））
备注
无控制措施
1
2
3
4
5
有控制措施
6
7
8
9
10
实验报告格式及要求
实验报告要求按照西华大学交通与汽车工程学院的相关规定和格式进行。
实验指导书后的思考题按照老师所指定的题目进行回答。
另外：
1．实验过程中要严肃认真地做好实验记录，确认所记录的数据无误后，认真填写在有关表格中。
2．根据实验目的和要求，对实验数据进行整理计算，并将计算结果填写在相应的表格中。
3．在试验过程中，对观察到的现象，尽量用图示说明并加以简明的理论分析。
4．对实验结果应进行分析，对出现的误差应扼要地说明原因。
5．要求书写整洁，字体端正。
主要参考文献
《汽车新能源技术》，边耀璋编，机械工业出版社，2003.8
《燃气汽车结构与维修》，黄海波编，机械工业出版社，2002.3
《压缩天然气汽车改装与维修》，邵毅明主编，人民
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