内燃机测试技术实验
实验
柴油机喷油泵调速特性实验
实验学时：2 实验类型：综合型 实验对象：本科生 一、实验目的：
1．知道喷油泵工作原理和用途； 2．熟悉柴油机特性定义
3．熟悉ITM715型油泵试验台技术指标； 4．熟悉ITM715型油泵试验台的操作； 5．掌握柴油机喷油泵供油特性； 6．掌握机械调速器调速特性。 二、实验原理及设备说明 1、柱塞式喷油泵工作原理
图1 柱塞式喷油泵原理
1－柱塞；2－柱塞套；3－斜槽；4－油孔；5－出油阀座；6－出油阀；7－
出油阀弹簧
柱塞1的圆柱表面上铣有直线型（或螺旋形）斜槽3，斜槽内腔和柱塞上面的泵腔用孔道连通。柱塞套2上有圆孔4，与喷油泵体上的低压油腔相通。柱塞与柱塞套精密配合，称为柱塞偶件。柱塞偶件的上方装有出油阀偶件（由出油阀6及出油阀座5组成）和出油弹簧7。柱塞由凸轮驱动，在柱塞套内作直线往复运动，此外它还可以绕本身轴线在一定角度范围内转动。
当柱塞下一道a图所示位置时，燃油自低压油腔经油孔4被吸入并充满泵腔。在柱塞自下止点上移过程中,起初有一部分燃油被从泵腔挤回低压油腔，直到柱塞上部的圆柱面将两个油孔4完全封闭时为止。此后，柱塞继续上升（图b），柱塞上部的燃油压力顿时增高到足以克服出油阀弹簧7的作用力，出油阀6即开始上升。当出油阀上的圆柱形环带离开出油阀座5时，高压燃油便自泵腔通过高压油管流向喷油器。当柱塞再上移到图c所示位置时，斜槽3同油孔4开始接通，于是泵腔内的燃抽便经柱塞中央的孔道、斜槽和油孔4流向低压油腔，这时泵腔中油压迅速下降，出油阀在弹簧压力作用下立即回位，喷油泵供油即行停止。此后柱塞仍继续上行，直到上止点为止，但不再泵油。 2、柴油机特性
柴油机特性－柴油机的性能指标及其主要参数随工况而变化的关系。主要
参数包括：有效功率Ne，有效扭矩Me，转速n，燃油消耗率g，平均有效压力Pe，机械效率ηm，有效效率ηe，排气温度tr，过量空气系数α等。柴油机特性包括柴油机固有特性和柴油机调速降性。
柴油机固有特性－不装设调速器或调速器不起作用时柴油机本身所具有的特性。表示柴油机主要参数随工况变化的关系曲线称为柴油机特性曲线。固有特性按实验条件的不同和参数变化关系的不同可分为负荷特性、速度特性和万有特性。
图1 柴油机负荷特性
负荷特性－当转速不变时，柴油机的性能指标及其主要参数随负荷而变化的关系称为负荷特性，见图1。不同的转速对应不同的负荷特性。测取负荷特性时要在保持柴油机油温、水温基本不变的前提下同时调节测功器的阻力矩（负荷）和柴油机的循环供油量，改变负荷并保持柴油机转速不变，测量主要性能参数随负荷的变化关系。有些参数还需通过计算获得。例如有效油率ge是通过测量一段时间内的柴油消耗量G f 和柴油机发出的有效功率Ne由下式计算出来的负荷特性可表征柴油机的经济性、动力性等性能指标。
速度特性－当喷油泵齿杆位置一定（即循环供油量一定）时，柴油机的性
能指标与主要参数随转速而变化的关系称为速度特性。不同的循环供油量对应不同的速度特性。当喷油泵齿杆固定于柴油机发出标定功率时，测得的速度特性称
为标定功率速度特性或外特性；当喷油泵齿杆固定于最大供油量以下位置时测得的速度特性称为部分负荷速度特性。
柴油机速度特性主要反映功率与扭矩随柴油机转速变化机而改变的情况。图2中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ对应不同的喷油泵齿杆位置。其他参数随柴油机转速变化而改变的情况，见图3。
图2 柴油机速度特性曲线
图3 柴油机部分参数随转速变化关系
万有特性－负荷特性或速度特性曲线图只能表示某一转速或某一喷油泵齿杆位置条件下柴油机运行参数间的变化规律。对于工况变化较宽广的柴油机（如机车柴油机），要分析它在各种工况下的性能就需要用许多负荷特性和速度特性曲线图。为了能在一张图上全面表示柴油机在各种工况下的某些性能，将多个负荷特性或速度特性曲线汇总到一张图上构成多参数性能曲线，就是万有特性。 常用的万有特性是在以转速为横坐标、功率为纵坐标的图形中标出一系列燃油消耗率曲线，用来评价柴油机在各种转速和负荷条件下的经济性，见图4。
图4 柴油机万有特性曲线
柴油机调速特性－柴油机装设调速器后的速度特性称为调速特性。 柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求，因为其扭矩曲线比较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。这对柴油机及其从动机械的正常运转是不利的，因此柴油机需装设调速器。调速器可以根据外界阻力矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性（图5，图6）。调速特性表征了柴油机克服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力。
图5 带全程机械调速器的柴油机调速特性
图6 装有恒速调速器的柴油机调速特性
有些从动机械运转时要求柴油机的功率与转速按一定的函数关系变化。如船用和液力传动内燃机车柴油机要求功率和转速按螺旋桨特性曲线变化；电传动内燃机车要求柴油机功率和转速按p 次抛物线关系变化。这时可采用特殊的调速器或转速一功率联合调节器来满足要求。相应的调速特性称为螺旋浆特性和联合调节特性。
3．ITM715油泵试验台
油泵试验台主要用途为喷油泵专业制造厂、喷油泵维修部门及科研教学单位
对各种型号喷油泵的试验和调整。我室现有的油泵实验台为无锡英特迈的ITM715。
3.1 ITM715油泵试验台技术指标
表一 ITM715试验台技术参数
3.2 ITM715油泵试验台操作指南
（一）、试验台的准备工作 1， 检查联轴器
如果输出主轴的联轴器一旦拆下，再安装联轴器时，必须其同轴度要求为0.05mm。如不同轴将会引起振动。 ２， 检查防护罩是否已固定好。 ３，装夹高压油泵
使用随机的装夹的附具将高压喷油泵可靠的装夹到试验台工作台面上，并与主轴联轴器连接好，然后连接好试验台与油泵之间的油管。如果所用喷油泵是分配泵，需要12V/24V电源时，请使用随机提供的专用连接线，将试验台前恻的12V/24V电源插孔连至分配泵的电磁铁线圈上，并用拨把开关选择合适的电压。 ４， 注入试验油
打开试验台下部的四个侧门，注意油位显示管，不要使油从该管中流出，旋出油箱，向油箱中注入40升试验油。 ５， 接入电源线
确保试验台下部门上的主电源开关处于“0”位，打开下部后门，将未通电的容量合适的三相四线从试验台底孔中引入配电盘。如有良好的地线用户，请将地线一并引入。 ６， 去掉防锈油
试验台上的刻度盘，工作台上的防锈油，使用前一定要除掉。 （二）、空载实验
１，通电前的准备工作
配电盘各接线端子重新检查紧固，防止运输过程中，接线端子松动或者脱扣。接线检查无误后，可通电试车。 ２，油泵转向的试验
将试验台供油输出口用丝堵堵紧。
打开外部配电盘开关，打开试验台电器主开关，仪表箱上所有仪表工作，表明试验台已通电，按下油泵启动开关，调节油路调压阀，检查压力表的指针是否工作，如不工作，请关掉实验的住开关 ，切断外部供电电源，打开电器门，将接线端子“L1”， “L2”线对换一下重新接好，叶片泵正常工作后再观察压力表指针的工作情况。 ３， 试车 （１），打开主电源开关，此时控制器灯亮，若不亮请打开控制箱后部的电源开关及检查供电电源。 （2），空运转转速不得超过600转，以免万向节飞出，发生危险。 （3），按下控制箱上手动键，按下主电机正转或反转按钮，旋动左右机手钮，主轴应当旋转（若不旋转，请将左右机开关打到另一方向）。 （4），按下控制箱运行键，在转速预置各键分别存入自己所需的转速，然后按下主电机正转或反转按钮，即可获得不同的转速。 （5），若试验台带有机油泵，则与柴油供油系统试验方法一样。 （三）、负荷运转 １，用高压软管将喷油泵供油接头与试验台供油接头连通，将喷油泵回油接到试验台的回油接头上。 ２，将标准喷油泵放进集油箱上的消雾罩内，用高压油管将喷油泵出油接头与标准喷油泵总成接通。此时应调节量油箱高度，便于连接油泵与高压油管，如发现喷油泵出油接头螺纹与高压油管螺纹不同时，请加装过渡接头。
３，打开切断开关，启动试验油油泵，调节调压手柄，使供油压力符合要求，控制箱同时控制试验油加热或冷却，此时必须开启自来水开关。
４，按控制箱说明书正确操作，启动主电机，试验台主轴带动喷油泵旋转（注意旋向），调节至所需转速，即可进行喷油泵的调试。 ５，调试工作完毕后，必须将调速电位器回雾，，切断主电源开关。抹干试验台上油污，涂上防锈油，罩上防尘罩。 ６，操作注意事项 （1），左右机调速电位器在停止运转时，应置于“0”位旋动时不得用力过猛，以免损坏精密电位器。 （2），试验台运转前，应紧固万向节螺钉。 （3），试验台运转时，应装好保护罩，夹紧喷油泵。 （4），因电源电压过低（欠压），波动大和其它原因，试验台自动停转，同时变频器指示出原因，此属变频器自动保护功能，切断试验台电源开关，2分钟后重新合上，试验台即可恢复正常。 （5），变频器属高科技电子产品，应防震、防尘、防潮，不具备维修能力的单位，不得随意拆调变频器。变频器程序已排顺，请勿在表面按摸，以免打乱程序。在运行时，绝对禁止做下列事项：
a,禁止将电源连接到逆变器输出端子（u、v、w）。 B,禁止将主电路或控制电路部分接地。
C,绝对不要用不兆欧表测绝缘电阻。 2.3油泵试验台的保养和维护
１，试验台工作的环境温度为—5℃—40℃，场地干燥个、光线充足无尘。 ２，安装在稳固的水平基础上，无较大振动。 ３，输入电压，不得低于350伏，且电压稳定。
４，试验台必须沉淀48小时以上的轻质柴油（RC—10或RC—20）其运动粘度（20℃）为3—8厘沲。
５，试验用燃油不允许弄脏或与润滑油混合，灰色而浑浊的油系已粘污，必须即时更换，一般试验油应50小时更换一次。要经常检查个接头出的密封情况，有渗漏时必须及时排除。
６，标准喷油泵的维护 为保证试验台的测量精度，应仔细保养，在调试100台喷油泵或停用30天后，应检查下列项目： 针阀开启压力 针阀偶件的密封性 油量
标准喷油器的开启压力为17.5Mpa。
标准喷油器的油量为：当油泵转速为1000转/分，控油齿杆固定在100立方毫米/循环的位置上，1000次的流量在98—100ML，分组差大于1ML。 ７，电动机的维护
电动机在使用过程中应每半年清理及检修一次，防止受潮和其它异物进入机体内部，电动机在运行中必须注意轴承的合理润滑。
８，试验台使用完毕后，应抹净工作台、机身上残油，以减少柴油对工作台面及油漆表面的腐蚀。
９，每累计工作250小时，清洗一次柴油滤清器，1000小时更换新滤器。 三、实验内容 1.熟悉油泵台操作。
2. 柴油机喷油泵调速特性实验。喷油泵齿杆位置固定，测量不同转速下，各缸喷油量大小。
四、实验所用仪器及设备：
ITM715型柴油机油泵试验台； DIESEL KIKI柴油机喷油泵； 相关配套辅助设备； 五、实验结果及分析
1.在不同转速情况下，对各缸喷油量进行总合计量，绘制喷油泵喷油量和发动机转速的曲线。
2.对各缸喷油量在不同转速下的均匀性进行比较，做出对比曲线。首先计算不同转速下的平均喷油量，然后和各缸喷油量进行对比。
六、思考题：
1．供油规律和喷油规律的定义以及两者的区别和联系是什么？ 2．供油预行程与有效行程是什么？两者对柴油机性能有什么影响？ 3．柴油机有哪些异常喷射现象？并说明它们可能出现的工况？