目录实验装置简介、4135G柴油机结构及主要技术数据二、测试功器结构原理及主要技术数据三、FC2000发动机自动测控系统实验一柴油机喷油泵供油均匀性检查实验11实验二柴油机有效功率和燃油消耗率测量13实验三柴油机负荷特性实验-15实验四离心式分油机的操作与运行管理171
1 目 录 实验装置简介 .2 一、4135G 柴油机结构及主要技术数据 .2 二、测试功器结构原理及主要技术数据 .4 三、FC2000 发动机自动测控系统 .6 实验一 柴油机喷油泵供油均匀性检查实验 .11 实验二 柴油机有效功率和燃油消耗率测量 .13 实验三 柴油机负荷特性实验 .15 实验四 离心式分油机的操作与运行管理 .17
实验装置简介一、4135G柴油机结构及主要技术数据1.4135G柴油机结构简介4135G柴油机属于四冲程、非增压、直接喷射式高速柴油机，两缸共用一个气缸盖。气缸盖用高强度合金铸铁制造，其内部铸有油道，冷却水腔和螺旋气道，上面装有进、排气阀和喷油器等零件。活塞顶部有一个“W”形坑，与缸盖下部空间一起形成开式燃烧室，其第一道活塞环采用多孔镀铬工艺，提高了可靠性和使用寿命。机体采用隧道式结构，也用高强度合金铸铁制成。主轴承采用滚动轴承，其外圆与机体主轴承座孔过盈配合。曲轴为组合式结构，用螺栓连接各档曲拐的盘形端面，组装成指定的曲柄排列形式的曲轴，并使之在工作转向上与发火顺序一致，曲拐用球墨铸铁制成。2.4135G柴油机主要技术数据气缸数4气缸直径(mm)135活塞行程(mm)140压缩比16.5持续功率53(kW)(kW)59额定功率(rpm)额定转速1500燃油耗油率≤237(g/kWh)滑油耗油率(g/kWh)≤3.2最大爆发压力7.4(MPa)平均有效压力(MPa)0.588发火顺序1-3-4-2逆时针曲柄旋转方向冷却方式水冷启动方式电启动3.4135G柴油机特性曲线（见图1）2
2 实验装置简介 一、4135G 柴油机结构及主要技术数据 1． 4135G 柴油机结构简介 4135G 柴油机属于四冲程、非增压、直接喷射式高速柴油机，两缸共用一个气缸 盖。气缸盖用高强度合金铸铁制造，其内部铸有油道，冷却水腔和螺旋气道，上面装 有进、排气阀和喷油器等零件。活塞顶部有一个“W”形坑，与缸盖下部空间一起形 成开式燃烧室，其第一道活塞环采用多孔镀铬工艺，提高了可靠性和使用寿命。 机体采用隧道式结构，也用高强度合金铸铁制成。主轴承采用滚动轴承，其外圆 与机体主轴承座孔过盈配合。 曲轴为组合式结构，用螺栓连接各档曲拐的盘形端面，组装成指定的曲柄排列形 式的曲轴，并使之在工作转向上与发火顺序一致，曲拐用球墨铸铁制成。 2． 4135G 柴油机主要技术数据 气缸数 4 气缸直径 （mm） 135 活塞行程 （mm） 140 压缩比 16.5 持续功率 （kW） 53 额定功率 （kW） 59 额定转速 （rpm） 1500 燃油耗油率 （g/kWh） ≤237 滑油耗油率 （g/kWh） ≤3.2 最大爆发压力 （MPa） 7.4 平均有效压力 (MPa) 0.588 发火顺序 1-3-4-2 曲柄旋转方向 逆时针 冷却方式 水冷 启动方式 电启动 3． 4135G柴油机特性曲线（见图1）
燃油消耗率排气温皮有效功率geg/kw-hTrCNekw000O05U408?所9001000-E-1100■a）12h功率速度特性A转速1200TrP之12nr/uin1$00140021500图10aN4135G型柴油机特性曲线绿小时耗油量扭矩Gtkg/hMeN-m燃油消耗串排气温度geg/kw-hTrC0000IT日0b）标定转速负荷特性6有效功率I窗3H8Nekw福58S每小时耗油量Gtkg/h3
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二、测功器结构原理及主要技术数据（一）、电涡流测功机1.结构原理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。其结构简图见图2。9481011121314图2电涡流测功机结构简图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、底座由图2可知，感应盘形状犹如直齿轮，产生涡流地方在冷却壁上。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。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。N
二、 测功器结构原理及主要技术数据 （一）、电涡流测功机 1．结构原理 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。其结构简图见图2。 图2 电涡流测功机结构简图 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 由图2可知，感应盘形状犹如直齿轮，产生涡流地方在冷却壁上。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 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。 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。 4
2.电涡流测功机的主要技术参数测功机型号GWD160最高转速（RPM）6000160额定吸收功率（kw）转矩测量精度±0.4%FS转速测量精度±1RPM额定扭矩转速（RPM）1000~1600测功机出水温度≤55℃600额定扭矩（N·m）电涡流测功机的特性曲线（见图3）3.N.m.GWD40022001800GWD3001400-GWD2501000GWD160600GWD100GWD63200r/min0000000m088082468图3GWD系列电涡流测功机负荷特性图3表示GWD系列电涡流测功机的扭矩吸收范围，凡被测柴油机的特性曲线落在相应5
2． 电涡流测功机的主要技术参数 测功机型号 GWD160 最高转速（RPM） 6000 额定吸收功率（kW） 160 转矩测量精度 ±0.4%FS 转速测量精度 ±1RPM 额定扭矩转速（RPM） 1000～1600 测功机出水温度 ≤55℃ 额定扭矩（N·m） 600 3． 电涡流测功机的特性曲线（见图3 ） 图3表示GWD系列电涡流测功机的扭矩吸收范围，凡被测柴油机的特性曲线落在相应 图 3 GWD 系列电涡流测功机负荷特性 5
测功机的区域内就能有效的完成测试，4135G柴油机在1500r/min时的最大扭矩为374.36N·m，所以在GWD160的区域内。（二）、水力测功器1.结构原理测功器主轴上装有两个背靠背的转子，转子与壳体上的定子组成一对偶件，并相对运动，有一定压力的水从定子孔流入水腔，由于转子被发动机带动旋转，水被迫在水腔中强烈旋转，由于水的冲击、摩擦和剪切作用，发动机的机械能被转变为热能由水带走。同时因相对运动在定子产生力矩，在定子力矩作用下，使壳体绕支点摆动，通过力臂把受力传给高精定拉力传感器，将转换成电压变化。另外，转速传感器将转速转换成电压，两信号一起输入给电气控制系统，即可给出转速转矩、功率等测试值。负荷调节是靠调节进、出水量的大小来实现的，若出水阀门位置固定在某一位置时进水阀门开大，进入测功器壳体内的水量增加，从而增加了圆形工作腔水量，即增大了吸收功率的能力。若进水阀门固定在某一位置时，出水阀关小，测功器壳体流出的水量减少，也即增大了椭圆形工作水腔内的水量，增大了吸收功率的能力。2.水力测功器的主要技术参数测功器型号D3504500最高转速（RPM）350最大功率（hp）0. 5%转矩测量精度±2RPM转速测量精度0. 25%转速稳定性≤70℃出口水温三、FC2000发动机自动测控系统1.FC2210智能油耗仪FC2210智能油耗仪是FC2000发动机自动测控仪系统中的一个子系统。采用一体化设计技术，油耗测量和显示仪表集于一体，可独立完成发动机燃油消耗的测量。FC221C智能油耗仪油路结构原理如图4所示，FC2210智能油耗仪面板如图5所示。6
6 测功机的区域内就能有效的完成测试，4135G柴油机在1500r/min时的最大扭矩为374.36 N·m，所以在GWD160的区域内。 （二）、水力测功器 1. 结构原理 测功器主轴上装有两个背靠背的转子，转子与壳体上的定子组成一对偶件，并相对 运动，有一定压力的水从定子孔流入水腔，由于转子被发动机带动旋转，水被迫在水腔 中强烈旋转，由于水的冲击、摩擦和剪切作用，发动机的机械能被转变为热能由水带走。 同时因相对运动在定子产生力矩，在定子力矩作用下，使壳体绕支点摆动，通过力臂把 受力传给高精定拉力传感器，将转换成电压变化。另外，转速传感器将转速转换成电压， 两信号一起输入给电气控制系统，即可给出转速转矩、功率等测试值。 负荷调节是靠调节进、出水量的大小来实现的，若出水阀门位置固定在某一位置时， 进水阀门开大，进入测功器壳体内的水量增加，从而增加了椭圆形工作腔水量，即增大 了吸收功率的能力。若进水阀门固定在某一位置时，出水阀关小，测功器壳体流出的水 量减少，也即增大了椭圆形工作水腔内的水量，增大了吸收功率的能力。 2. 水力测功器的主要技术参数 测功器型号 D350 最高转速（RPM） 4500 最大功率（hp） 350 转矩测量精度 0.5% 转速测量精度 ±2RPM 转速稳定性 0.25% 出口水温 ≤70℃ 三、FC2000发动机自动测控系统 1. FC2210智能油耗仪 FC2210智能油耗仪是FC2000发动机自动测控仪系统中的一个子系统。采用一体化设 计技术，油耗测量和显示仪表集于一体，可独立完成发动机燃油消耗的测量。FC2210 智能油耗仪油路结构原理如图4所示,FC2210智能油耗仪面板如图5所示
精密称重传感器燃油箱模拟量放大器滤清器2V油面上限油杯OV油面下限二位三通电磁阀4至发动机发动机回油通大气（溢油）图4智能油耗仪油路结构原PowerLinkFC2210智能油耗仪O充油100%kg/hO供油O测油2油面控件分布图图5FC2210智能油耗仪面板图FC2210智能油耗仪采用定时间测重量的方法。测量时间本实验设置36秒。接通电源后，下窗口显示36。供油部分通过一个常闭式二位三通电磁阀控制充油和放油过程。电磁阀在打开状态下，油箱直接向发动机供油，同时也向油杯供油。当油杯油面到上限2V时，电磁阀关闭，截断油箱向发动机供油，同时发动机所需的燃油由油杯供给。当油杯的油面到设定的某个位置时，上窗口同时显示每秒的油耗量。当测量完毕，下窗口记时为0，上窗口显示该次测量的平均油耗量（Kg/h）。仪器在任何油面都可进入测量，但如果油杯中的油量不够一次测量时，会自动转入充油，直到油箱充满后，油面有10秒的稳定期，此期间不会进入测油耗。7
二位三通电磁阀 至发动机 发动机回油 燃油箱 滤清器 0V油面下限 通大气（溢油） 2V油面上限 精密称重传感器 油杯 放大器 模拟量 图 4 智能油耗仪油路结构原 7 控件分布图 SET 循环 充油 测量 S Kg/h 测油 供油 充油 油面 0 100% PowerLinkFC2210智能油耗仪 图 5 FC2210 智能油耗仪面板图 FC2210智能油耗仪采用定时间测重量的方法。测量时间本实验设置36秒。接通电源 后，下窗口显示36。供油部分通过一个常闭式二位三通电磁阀控制充油和放油过程。电 磁阀在打开状态下，油箱直接向发动机供油，同时也向油杯供油。当油杯油面到上限2V 时，电磁阀关闭，截断油箱向发动机供油，同时发动机所需的燃油由油杯供给。当油杯 的油面到设定的某个位置时，上窗口同时显示每秒的油耗量。 当测量完毕，下窗口记时为0 ，上窗口显示该次测量的平均油耗量（Kg/h）。仪器 在任何油面都可进入测量，但如果油杯中的油量不够一次测量时，会自动转入充油，直 到油箱充满后，油面有10秒的稳定期，此期间不会进入测油耗
2.FC2050显示驱动单元如图6所示为FC2050油门水门驱动单元面板可显示传感器输入的发动机冷却水温度、排气温度、机油温度、机油压力、转速，并把测功器上拉压传感器输入的信号转化为扭矩，自动计算显示发动机的每时刻的输出功率。并能通过按钮对水利测功器的水门和柴油机的油门进行控制。面板上的两个模拟表头，可以直观地看到水门和油门的实际开度大小。转速扭矩功率油耗率排气温度水温油温机油压力报警设定控机卡动服警据电动冲门开度水门开度电酒1[2345678910111213图6FC2050油门水门驱动单元面板图面板说明：（1）油门开度：发动机油门开度指示；(2）油门“自动/手动转换开关：此开关拨向“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FC2010测控仪自动控制单元油门开度；（3）油门给定电位器：手动时由此电位器来调节油门执行器的开度：（4）水门开度：测功机水门开度指示；（5）水门自动/手动*转换开关：此开关拨向”手动位置，调节电位器来控制水门开度；（6）水门给定电位器：手动时由此电位器来调节水门执行器的开度；（7）（9）（10）（12）报警、控制参数设定键：（8）报警指示：发动机温度、压力报警状态指示。当有报警时，“报警”指示灯同时亮；（11）电源开关AC220V：（13）显示窗口。8
2．FC2050 显示驱动单元 如图6所示为 FC2050油门水门驱动单元面板 可显示传感器输入的发动机冷却水温度、排气温度、机油温度、机油压力、转速， 并把测功器上拉压传感器输入的信号转化为扭矩，自动计算显示发动机的每时刻的输出 功率。并能通过按钮对水利测功器的水门和柴油机的油门进行控制。面板上的两个模拟 表头，可以直观地看到水门和油门的实际开度大小。 图 6 FC2050 油门水门驱动单元面板图 面板说明： (1) 油门开度：发动机油门开度指示； (2) 油门“自动/手动”转换开关：此开关拨向“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FC2010测控仪自动控制单元油门开度； （3） 油门给定电位器：手动时由此电位器来调节油门执行器的开度； （4）水门开度：测功机水门开度指示； （5）水门“自动/手动‘转换开关：此开关拨向”手动’位置，调节电位器来控制水门 开度； （6）水门给定电位器：手动时由此电位器来调节水门执行器的开度； （7）（9）（10）（12）报警、控制参数设定键； （8）报警指示：发动机温度、压力报警状态指示。当有报警时，“报警”指示灯同 时亮； （11）电源开关AC220V； （13）显示窗口。 8
3.FC2010发动机测控仪PowerLink转矩N.m转速r/min图国国国国E功率油耗g/kw.hE油门电流%油压油ckPs永漏排湿Q?SETTDFC2010发动机测控仪1长沙湘化动力测武仪器有限公司1824516810234151617如图7FC2010发动机测控面板图7为FC2010发动机测控面板，基本功能键功能如下：1.SET-一设置键，用于测量参数表定值、报警值、PID参数值的设定。2. →一位移键（选项键），选择需要修改的项目。3.→——数值增加键，当项目选中后，增加该项目的数值。4.——数值减少键，当项目选中后，减少该项目的数值。5.>—回车确认键，当项目修改完毕，确认该项目的修改。6.FUM一扩展功能键，主界面时可用于测量油耗的启动，当按下此键时，液晶显不屏“的油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。7.液晶显示屏一一显示测量、控制参数的设定值和测量包括转矩、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（或水门）开度百分数。8.M一转矩设定、控制旋纽，设定、控制发动机转矩；当转动此旋钮。液晶显示屏上的转矩显示值是控制值，当停止旋转1~2秒后，恢复显示测量值。9.M/n一一测功机恒转矩、油门恒转速控制方式键。10.M/P一测功机恒转矩、油门位置控制方式键。11.n/一测功机恒转速、油门位置控制方式键。12.n-转速设定、控制旋纽，设定、控制发动机转速：当转动此旋组时，液晶显示屏上的转速的显示值是控制值，当停止旋转12秒后，恢复显示测量值。13.n/M—测功机恒转速、油门恒转矩控制方式键。14.M-n2测功恒转矩（设定转矩=Kn2）、油门位置控制方式键，即推进特性控制方式。15.P1/P—测功机恒位置、油门位置控制方式键。16.P一一油门、励磁、水门位置调节旋纽，设定油门、励磁、水门位置：当转动此旋纽时，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12秒后，恢复9
3．FC2010发动机测控仪 如图 7 FC2010 发动机测控面板 图7为 FC2010发动机测控面板，基本功能键功能如下： 1.SET——设置键，用于测量参数表定值、报警值、 PID参数值的设定。 2. ——位移键（选项键），选择需要修改的项目。 3. ——数值增加键，当项目选中后，增加该项目的数值。 4. ——数值减少键，当项目选中后，减少该项目的数值。 5. —— 回车确认键，当项目修改完毕，确认该项目的修改。 6.FUM—— 扩展功能键，主界面时可用于测量油耗的启动，当按下此键时，液晶显 示屏“的油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。 7.液晶显示屏—— 显示测量、控制参数的设定值和测量包括转矩、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（或水门）开度百分数。 8.M——转矩设定、控制旋纽，设定、控制发动机转矩；当转动此旋钮。液晶显示 屏上的转矩显示值是控制值，当停止旋转1~2秒后，恢复显示测量值。 9.M/n—— 测功机恒转矩、油门恒转速控制方式键。 10.M/P—— 测功机恒转矩、油门位置控制方式键。 11.n/—— 测功机恒转速、油门位置控制方式键。 12.n—— 转速设定、控制旋纽，设定、控制发动机转速；当转动此旋纽时，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。 13.n/M—— 测功机恒转速、油门恒转矩控制方式键。 14.M-n²—— 测功恒转矩（设定转矩=Kn2）、油门位置控制方式键，即推进特性控 制方式。 15.P1/P—— 测功机恒位置、油门位置控制方式键。 16.P ——油门、励磁、水门位置调节旋纽，设定油门、励磁、水门位置；当转动 此旋纽时，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 9
显示测量值。17.REMOTE一一远程控制键，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网络协议受控制指令。18.PRINT一打印键。测量时，先调整水门和油门开度，使柴油机在测试点的功率、转速稳定运转后，按下6键，此时液晶显示屏的“油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。当显示屏闪烁颜色变深表示开始正式测量，这时可记下柴油机的各项参数。经过36秒测量时间，油耗完成，显示屏不再闪烁，同时“油耗”屏显示此工作点的油耗率。这样可根据实验需要，测出柴油机的各项性能指标。液晶显示屏所显示的参数和FC2050显示驱动单元显示值一样。10
10 显示测量值。 17.REMOTE—— 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网络协议受控制指令。 18.PRINT—— 打印键。 测量时，先调整水门和油门开度，使柴油机在测试点的功率、转速稳定运转后，按 下6键，此时液晶显示屏的“油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。当显示屏闪烁颜 色变深表示开始正式测量，这时可记下柴油机的各项参数。经过36秒测量时间，油耗完 成，显示屏不再闪烁，同时“油耗”屏显示此工作点的油耗率。这样可根据实验需要， 测出柴油机的各项性能指标。液晶显示屏所显示的参数和FC2050显示驱动单元显示值一 样