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2、保证室内肃静,严禁嘻笑打闹,禁止吸烟,实验期间,禁止做其它与实验无关的事情;
3、未经实验教师同意,不得擅自动用与本实验无并的仪器、设备;
4、实验完毕,学生应整理好实验仪器设备,并擦试干净,清理实验场地,经指导教师允许后,方可离去。
第2章内燃机性能试验的一般条件和试验通用规程
2.1试验条件
1、试验时内燃机除装有本身工作的必要附件之外,不带其它附件(做特殊试验除外),即不带空气滤清器、冷却风扇、排气消声器、空气压缩机等。
如系风冷内燃机,则须带风扇。
2、试验时,内燃机出水温度和机油温度控制在80±
5℃或者按制造厂家规定控制。
3、对于传统汽油机,作一般性能试验时,点火提前角按最大转矩转速调整到最佳位置(刚开始爆震),其它试验点,靠分电器本身的自动调节装置控制(作点火提前角调整特性试验时例外)。
4、内燃机在全负荷工作时,允许从外部向排气管吹冷却,但风量不得大于该内燃机所装用风扇在最高转速时的吹风量。
2.2内燃机台架试验通用规程
1、了解内燃机――测功器试验台的布置;
2、扳动曲轴,检查测功器转动是否灵活;
3、检查内燃机紧固螺栓、联轴节螺栓及其它紧固螺栓有否松动;
4、测功器和内燃机的水、油、电路是否畅通,油、水量是否合乎要求;
5、试验所用仪器是否处于良好状态,精度能否满足要求;
6、各附件是否合乎GB/T6072·
3-2003要求;
7、根据分工,到各自的工作岗位熟悉仪器设备,作好实验前的所有准备工作;
8、起动内燃机进行暖机,待达到规定的温度后,再调节油门及测功器,使其达到预定的工况,在其转速及排气温度稳定后再进行数据的测量(GB/T6072·
3-2003规定每个实验工况运行时间不应不少于1分钟);
9、每种试验工况的全部参数应同时测录,每个参数至少要测两次;
10、试验中,应绘制监督曲线,即绘制主要原始参数与试验中选定的变化参数间的关系曲线。
如有异常数据,要及时分析原因,进行补测;
11、试验过程中不得更换燃油、润滑油品种(除非燃油或润滑油是被试对象)。
另外,如有异常现象要及时处理并作记录;
12、全部试验内容完成后,配合调整内燃机和测功机,使内燃机在怠速工况下运转,待温度降低后,切断燃油供应(或切油点火开关),使内燃机停止运转;
13、关闭燃油箱开关、冷却水开关、测功机进出水开关及电源开关,清理试验场地;
14、整理试验数据,按要求编写试验报告。
第3章内燃机台架试验主要仪器设备
3.1测功机
测功机是内燃机模拟加载设备,它有水力、电涡流和电力三种形式。
现主要介绍一下电涡流测功机。
我院内燃机实验室的电涡流测功机型号为CW-160,配合使用的控制柜型号为FC2010。
该测功机具有比较好的自动控制功能。
一、CW-160电涡流测功机的结构及原理
1、感应盘2、主轴3、联轴器4、励磁线圈5、冷却室6、气隙7、出水管道8、油杯9、测速齿轮10、轴承座11、进水管道
12、支撑环13、外环14、底座
图3.1电涡流测功机结构简图
电涡流测功机主要由旋转部分(感应盘)、摆动部分(电枢和励磁部分)、测力部分和校正部分组成。
其结构简图如图3.1示。
感应盘形状犹如直齿轮,产生涡流的地方在冷却壁上。
励磁绕组通上直流电后,则围绕励磁绕组产生一个闭合磁通。
当感应盘被原动机带动旋转时,气隙磁密度随感应盘的旋转而发生周期性变化,在冷却室表面及一定深度范围内将产生涡流电势,并产生涡流,该涡流所形成的磁场又与气隙磁场相互作用,就产生了制动转矩。
该转矩通过外环及传力臂传至测力装置上,由力传感器将力的大小转换成电信号输出,从而达到测转矩的目的。
电涡流测功机是内燃机的制动模拟负载设备,在一定控制模式下,其本身的控制特性可以保证内燃机和测功机的动力平衡,并具有自动调节平衡功能。
在转速测量上,采用非接触式的磁电式转速传感器,将转速信号转换成电信号输出。
二、CW-160电涡流测功机工作条件
测功机励磁电源:
DC100V
测功机励磁电流:
DC5A
冷却水:
淡水
冷却水水压:
0.02~0.1MPa
环境温度:
0~40℃
相对湿度:
20~90%RH
三、CW-160电涡流测功机主要技术参数
最大励磁电压:
最大励磁电流:
测功机出水温度:
小于55℃
工作方向:
左旋或右旋,连续工作
额定吸收功率:
100kW
额定扭矩:
400N.m
最高转速:
8500r/min
额定扭矩转速:
2000~2800r/min
扭矩测量精度:
±
0.4%N.m
转速测量精度:
1r/min
四、GW-160电涡流测功机的控制模式和控制特性
1、恒位置控制
测功机恒位置控制对内燃机产生的制动负荷特性如图3.2所示。
在低速区域内,制动转矩随励磁电流和转速的增加而迅速增大,但是,当励磁电流一定时,在某一转速附近的转矩达到饱和,因此当转速超过这一转速而进一步提高时,
转矩几乎不再增加。
当转速不变时,电流测功机转矩变化范围很窄,接近等转矩。
当被测动力机械的转矩曲线上升至该速度的一定区间时,单纯靠增减励磁电流来保持转速恒定是很困难的。
因此,电涡流测功机除了用手动调整励磁电流的控制方式外,还有附加自动控制装置,使励磁电流随转速自动变化。
2、恒转矩控制
测功机恒转矩控制模式对内燃机产生的制动负荷特性如图3.3所示,是一些水平线族。
进行内燃机实验时,只要运行工况落在内燃机和测功机重叠的工作区域内,且满足平衡条件,则不论内燃机运行时输出转速如何变化,测功机控制回路的闭环调节,可以保持内燃机输出转矩为定值。
3、恒转速控制
测功机恒转矩控制模式对内燃机产生的制动负荷特性如图3.4所示,是一些垂直线族。
进行内燃机实验时,只要运行工况落在内燃机和测功机重叠的工作区域内,且满足平衡条件,则不论内燃机运行时输出转矩如何变化,测功机控制回路的闭环调节,可以保持内燃机输出转速为定值。
3.2FC2010内燃机台架自动测控系统
一、FC2010测控系统前控制面板
图3.5FC2010测控系统前控制面板
FC2010测控系统前控制面板如图3.5示。
SET——设置键,用于测量参数标定值、报警值、PID参数值的设定
→—移位键(选项键),选择需要修改的项目
↑—数值增加键,当项目选中后增加该项目的数值
↓—数值减小键,当项目选中后,减小该项目的数值
——回车确认键,当项目修改完毕,确认该项目的修改
FUN——扩展功能键,当前可用于测量油耗的开始,当按下此键时,液晶显示屏上的“油耗”会闪烁,表示测量油耗动作已经开始。
液晶显示屏——显示测量、控制参数的设定值和测量值:
转矩、转速、功率、油耗率、机油温度、机油压力、出水温度、排气温度、油门(或气门)开度百分数、励磁电流百分数。
M——转矩设定、控制旋钮,设定、控制发动机转矩;
当转动此旋钮时,液晶显示屏上的转矩的显示值是控制值,当停止旋转1~2秒后,恢复显示测量值。
M/n——测功机恒转矩、油门恒转速控制方式键。
M/P——测功机恒转矩、油门位置控制方式键。
n/P——测功机恒转速、油门位置控制方式键。
n——转速设定、控制旋钮,设定、控制发动机转速;
当转动此旋钮时,液晶显示屏上的转速的显示值是控制值,当停止旋转1~2秒后,恢复显示测量值。
n/M——测功机恒转速、油门恒转矩控制方式键。
M/n2——测功机恒转矩(设定转矩=Kn2)、油门位置控制方式键,即推进特性控制方式。
P1/P——测功机恒位置、油门恒位置控制方式键
P——油门、励磁位置调节旋钮,设定油门、励磁位置;
当转动此旋钮时,液晶显示屏上的油门或电流的显示值是控制值,当停止旋转1~2秒后,恢复显示测量值。
REM——远程控制键,当键上方灯点亮时,指示本机处于远程控制状态;
此时通过本机的面板控制操作无效,测控仪通过CAN网络协议接受控制指令。
PRT——打印键
二、油门回路的控制模式与控制特性
油门恒位置控制模式使内燃机运行在其本身固有的输出特性曲线族上。
对于柴油机来讲,油门在每一恒定位置下形成的输出特性曲线可分为两段:
调速特性曲线段和外特性曲线段。
调速特性曲线段为高压油泵调速器起作用部分,近为垂直走向,外特性曲线段为柴油机以最大供油量工作的区域,以水平走向为主(如图3.6所示)。
汽油机在油门恒位置下形成的输出特性曲线如图3.7所示。
2、油门恒转速控制
图3.8和3.9分别为柴油机和汽油机油门恒转速调节特性。
在内燃机额定工作范围内,油门恒转速控制模式使内燃机输出特性曲线为垂直曲线族。
不论输出负载如何变化,只要工况点在内燃机额定工作区域内以及满足稳定平衡条件,油门控制回路总是能将内燃机的输出转速稳定在一恒定值上。
3、油门恒转矩控制
在内燃机额定工作范围内,油门恒转矩控制模式使内燃机输出特性曲线为水平曲线族,如图3.10和3.11所示。
不论转速如何变化,只要工况点在内燃机额定工作区域内以及满足稳定平衡条件,油门控制回路总是能将内燃机的输出转矩稳定在一恒定值上。
三、FC2010测控系统驱动控制单元
1、油门“自动/手动”转换开头关开关拨向“手动”位置,由油门电位器来调节油门开度;
此开关拨向“自动”位置,由FC2010A测控仪控制油门开度;
2、油门开度:
发动机油门开度指示;
3、油门给定电位器:
由此电位器来调节油门执行器的开度;
4、励磁“自动/手动”转换开关:
此开关拨向“手动”位置,调节电位器来控制励磁电流大小;
此开关拨向“自动”位置时,由FC2010A测控仪控制励磁电流;
5、励磁电流:
测功机电流大小指示(由电流传感器测定);
6、励磁给定电位器:
由此电位器来调节励磁电流;
7、“启动”按钮:
用以接通励磁电源;
8、“励磁”灯:
指示励磁电源的通断;
9、“停止”按钮:
用以关断励磁电源;
10、“电源”开关:
仪表的电源开关;
11、报警指示:
测功机报警状态指示。
当有报警时,“报警”指示灯亮,同时,发动机油门回到最小位置,励磁电流减到零,在报警状态下,仪器锁定在此状态,发动机油门、测功机励磁电流不能控制;
12、报警复位:
当报警消除时,按“复位”,使仪器恢复到正常状态。
3.3内燃机各种试验控制模式的选择
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