發動機性能實驗室的設計與建設

吳艷秀，吳柏宇

哈爾濱華德學院

發動機性能實驗室的設計與建設

吳艷秀，吳柏宇

哈爾濱華德學院

為促進車輛工程專業的發展，提高教育教學水平，提高科研能力，培養學生的綜合素質能力為出發點，進行了發動機性能實驗室自主設計與建設,根據作者完成發動機性能實驗室的實踐經驗，主要闡述了發動機性能實驗室設計與建設的要點。

車輛工程；科研；實驗室

發動機性能實驗室主要用于發動機原理的研究和實驗教學，它能測試汽車發動機性能數據，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、安全性和經濟行能開出內燃機的相關實驗的角度出發，根據實驗室相關的技術要求、設備使用可靠原則，實驗室建成，經過一段時間的調試和使用現已投入到教學當中。以下是發動機性能實驗室設計與建設的經驗與大家分享。

1.實驗室的設計與建設

該實驗室主要應用于車輛工程專業的學生，并成為發動機原理課程的實踐教學環節的必要組成部分。發動機性能實驗臺架由機械部分、系統測量部分、試驗保障系統、計算機系統及其他輔助系統組成。實驗室主體結構包括實驗基礎、測功機、冷卻系統、進排氣系統、供油系統、控制系統等部分。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。在實驗室內采取降噪措施，實驗室內應裝吸聲材料,門應為雙層，觀察窗應采用防彈玻璃。根據實驗室的具體結構應在實驗室室外要安裝水槽，用于冷卻發動機和測功機。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等。

2.實驗室基礎設計與建設

發動機運轉時振動很強烈，會影響工作人員的注意力，會造成測量數據不準確。因此,設計臺架基礎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，鑄鐵平板主要為發動機、測功機等提供基礎實驗平臺，臺架基礎的重量較大,其自震頻率就小,在發動機工作時就不會有共震的危險。同時，為了避免發動機和連接件共震，在發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,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。之后發動機的位置也相應的確定。實驗室采用多機型發動機作實驗機。通常發動機支架高度可調,使用不同的發動機與支架連接件，不同的發動機與測功機連接件可實現實驗機的更換。發動機一般采用4個支點，連接件是根據發動機的結構和支架結構進行測量，使用軟件繪制零件圖。

4.冷卻系統

測功機、發動機、發動機潤滑油需要使用水循環進行冷卻。從實驗室的結構、測功機的結構考慮,要求是開式循環。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，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。潤滑油的冷卻是在發動機機油濾加上一個短接，從發動機機油濾引出到進入油冷卻器中冷卻的。為了保證發動機冷卻水足夠，水恒溫箱還具有自動補水功能。

5.進排氣系統

排氣系統不安裝消聲器,發動機排氣噪聲對環境有很大影響,必須加以處理。具體方法:廢氣經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，排出的廢氣經過風道用鼓風機排出實驗室。試驗過程中在主機室內會產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。進氣系統應加空氣濾清器。

6.供油系統

油箱應牢固地固定在遠離發動機的棚頂處,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

電渦流測功機的測控系統要對測功機主機進行控制,還應該能發動機的?；饟踹M行控制，控制發動機的油門，因此，測控系統具有對發動機起動，停車，急停功能。發動機控制系統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，對整個實驗進行控制。為了保證發動機冷卻水、潤滑油壓力和溫度在正常的范圍內，同時，通過傳感器測量發動機進氣溫度、潤滑油溫度和壓力、冷卻水溫度進行監測和調節。系統還具有報警功能,切斷ECU電源，使發動機熄火確保安全。

8.實驗項目

該實驗室主要服務于車輛工程專業。該發動機性能實驗室可實現發動機的起動試驗、怠速試驗、功率試驗及機油油耗特性、發動機負荷特性、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的學生，并成為發動機原理課程的實踐教學環節的必要組成部分，內燃機電渦流測功機系統控制起來比較復雜,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)實驗室要有專業實驗員管理和操作；

(2)發動機性能實驗室必須防火；

(3)測試系統要經常通電；

(4)測試前，檢查重要的緊固螺栓；

(5)測試時,旋轉件的側面不要站人；

(6)實驗時，應記錄發動機的進氣溫度、濕度、壓力,其測量值最后作為修正參數對發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。

[1]倪計民,沈劍平.汽車內燃機實驗室規劃設計的優化[J].車用發動機,1998(1):42-46.

[2]倪計民,汪靜.內燃機實驗室通風系統優化設計[J].內燃機工程,1996,17(4):34-38.

[3]倪計民,沈劍平.車用內燃機試驗臺架系統設計[J].車用發動機,1997(5):47-50.

[4]章森.汽車結構系統展示實驗室建設[J].實驗技術與管理, 2004,21(1):137-140.

[5]徐云.內燃機電渦流測功機實驗室的設計與建設，重慶：實驗技術與管理2006，23（11）：143-146