吳艷秀，吳柏宇

哈爾濱華德學院

發(fā)動機性能實驗室的設(shè)計與建設(shè)

吳艷秀，吳柏宇

哈爾濱華德學院

為促進車輛工程專業(yè)的發(fā)展，提高教育教學水平，提高科研能力，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)能力為出發(fā)點，進行了發(fā)動機性能實驗室自主設(shè)計與建設(shè),根據(jù)作者完成發(fā)動機性能實驗室的實踐經(jīng)驗，主要闡述了發(fā)動機性能實驗室設(shè)計與建設(shè)的要點。

車輛工程；科研；實驗室

發(fā)動機性能實驗室主要用于發(fā)動機原理的研究和實驗教學，它能測試汽車發(fā)動機性能數(shù)據(jù)，主要針對應用型大學本科實驗教學及實驗而建立的。從實驗室合理性、安全性和經(jīng)濟行能開出內(nèi)燃機的相關(guān)實驗的角度出發(fā)，根據(jù)實驗室相關(guān)的技術(shù)要求、設(shè)備使用可靠原則，實驗室建成，經(jīng)過一段時間的調(diào)試和使用現(xiàn)已投入到教學當中。以下是發(fā)動機性能實驗室設(shè)計與建設(shè)的經(jīng)驗與大家分享。

1.實驗室的設(shè)計與建設(shè)

該實驗室主要應用于車輛工程專業(yè)的學生，并成為發(fā)動機原理課程的實踐教學環(huán)節(jié)的必要組成部分。發(fā)動機性能實驗臺架由機械部分、系統(tǒng)測量部分、試驗保障系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。實驗室主體結(jié)構(gòu)包括實驗基礎(chǔ)、測功機、冷卻系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分。測功機實驗室工作時噪聲很大，會影響教師和學生的正常上課、辦公和生活,實驗室的地點應遠離教室、學生公寓和教師辦公地點。在實驗室內(nèi)采取降噪措施，實驗室內(nèi)應裝吸聲材料,門應為雙層，觀察窗應采用防彈玻璃。根據(jù)實驗室的具體結(jié)構(gòu)應在實驗室室外要安裝水槽，用于冷卻發(fā)動機和測功機。主機室的面積應滿足一個班級學生正常教學，高度要滿足其他設(shè)備的安裝,如油箱、天吊,通風機等。為了能夠保證實驗室的安全,需要在實驗室門口安放滅火器,實驗室的燈全部改成防爆燈，合理布置電源總開關(guān)等。

2.實驗室基礎(chǔ)設(shè)計與建設(shè)

發(fā)動機運轉(zhuǎn)時振動很強烈，會影響工作人員的注意力，會造成測量數(shù)據(jù)不準確。因此,設(shè)計臺架基礎(chǔ)時采用的是減震彈簧隔震。在螺旋彈簧的上方,安裝一塊鑄鐵平板，鑄鐵平板主要為發(fā)動機、測功機等提供基礎(chǔ)實驗平臺，臺架基礎(chǔ)的重量較大,其自震頻率就小,在發(fā)動機工作時就不會有共震的危險。同時，為了避免發(fā)動機和連接件共震，在發(fā)動機和連接件之間安裝橡膠隔震墊。

3.測功機裝置布置

測功機的位置應布置在便于觀察的一側(cè),并且保證傳動軸和觀察窗是平行的。應盡可能短管道的長度和減少水管路的彎道。之后發(fā)動機的位置也相應的確定。實驗室采用多機型發(fā)動機作實驗機。通常發(fā)動機支架高度可調(diào),使用不同的發(fā)動機與支架連接件，不同的發(fā)動機與測功機連接件可實現(xiàn)實驗機的更換。發(fā)動機一般采用4個支點，連接件是根據(jù)發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和支架結(jié)構(gòu)進行測量，使用軟件繪制零件圖。

4.冷卻系統(tǒng)

測功機、發(fā)動機、發(fā)動機潤滑油需要使用水循環(huán)進行冷卻。從實驗室的結(jié)構(gòu)、測功機的結(jié)構(gòu)考慮,要求是開式循環(huán)。在實驗室房隔壁建有水箱，水箱安裝在地面上方，為了保證水箱的強度將水箱分成若干個格，在水箱附近應有排水孔。采用水箱在地面上方這種方式要求使用兩個循環(huán)的水泵，一個泵將水泵到測功機、冷卻恒溫裝置、機油恒溫裝置，另一個水泵將水抽回水箱。采用開式循環(huán)，要保證進水和出水的量要一致，水泵的控制由小水箱的液位傳感器控制。水壓必須達到要求，可在測功機進水管上安裝了水壓傳感器,進行實時監(jiān)測。為了保證水不會倒流，在進回水管上要串接單向閥。同時，進入測功機的水要保持清潔，在進水口要安裝濾網(wǎng)。潤滑油的冷卻是在發(fā)動機機油濾加上一個短接，從發(fā)動機機油濾引出到進入油冷卻器中冷卻的。為了保證發(fā)動機冷卻水足夠，水恒溫箱還具有自動補水功能。

5.進排氣系統(tǒng)

排氣系統(tǒng)不安裝消聲器,發(fā)動機排氣噪聲對環(huán)境有很大影響,必須加以處理。具體方法:廢氣經(jīng)排氣管道排入消音坑,達到消音目的?？諝鈴娘L道用鼓風機吹入實驗室，排出的廢氣經(jīng)過風道用鼓風機排出實驗室。試驗過程中在主機室內(nèi)會產(chǎn)生一些燃油蒸汽和燃燒廢氣,為減小廢氣對人身健康的危害。進氣系統(tǒng)應加空氣濾清器。

6.供油系統(tǒng)

油箱應牢固地固定在遠離發(fā)動機的棚頂處,并且與油箱較近的棚頂不能安裝燈。接頭處使用耐油膠管，供油管可以使用銅管。防止火災發(fā)生。在進油的位置安裝汽油濾清器，保證進油清潔，不影響油耗儀的測量。

7.控制系統(tǒng)

電渦流測功機的測控系統(tǒng)要對測功機主機進行控制,還應該能發(fā)動機的常火擋進行控制，控制發(fā)動機的油門，因此，測控系統(tǒng)具有對發(fā)動機起動，停車，急停功能。發(fā)動機控制系統(tǒng)作為一個獨立的單元,安裝在測功機控制柜上，機柜安裝在測功機操作室內(nèi)，對整個實驗進行控制。為了保證發(fā)動機冷卻水、潤滑油壓力和溫度在正常的范圍內(nèi)，同時，通過傳感器測量發(fā)動機進氣溫度、潤滑油溫度和壓力、冷卻水溫度進行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)還具有報警功能,切斷ECU電源，使發(fā)動機熄火確保安全。

8.實驗項目

該實驗室主要服務于車輛工程專業(yè)。該發(fā)動機性能實驗室可實現(xiàn)發(fā)動機的起動試驗、怠速試驗、功率試驗及機油油耗特性、發(fā)動機負荷特性、萬有特性的測量。

9.實驗室的使用與管理

該實驗室主要應用于車輛工程專業(yè)的學生，并成為發(fā)動機原理課程的實踐教學環(huán)節(jié)的必要組成部分，內(nèi)燃機電渦流測功機系統(tǒng)控制起來比較復雜,因此日常的維護和管理非常重要。以下是需要注意的問題：

(1)實驗室要有專業(yè)實驗員管理和操作；

(2)發(fā)動機性能實驗室必須防火；

(3)測試系統(tǒng)要經(jīng)常通電；

(4)測試前，檢查重要的緊固螺栓；

(5)測試時,旋轉(zhuǎn)件的側(cè)面不要站人；

(6)實驗時，應記錄發(fā)動機的進氣溫度、濕度、壓力,其測量值最后作為修正參數(shù)對發(fā)動機測試功率及油耗進行修正；

（7）實驗時，如有異常,按下急停按鈕，進行檢查排除故障。

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[2]倪計民,汪靜.內(nèi)燃機實驗室通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].內(nèi)燃機工程,1996,17(4):34-38.

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