电涡流测功器式汽油机实验室的总体设计

焦丽秀++王扬++严静

摘 要：通过进入我校实验室现场观察，咨询导师，以及查阅一些与实验室规划设计相关的文献后，本文将首先介绍实验室的设计原则，然后从实验室的辅助系统来介绍其总体布局。着重阐述该发动机实验室的总体设计和试验台架布局以及底座的减振。

关键词：发动机实验室；实验室设计；电涡流测功机

1 引言

内燃机实验室是为满足发动机各项试验要求而设计，是发动机研究、设计及教学过程中重要的组成部分。本文将以学校实验室设计为模板，通过介绍本校电涡流测功机式汽油机实验室的设计特点来论述实验室的总体设计，使读者能初步了解汽油机实验室设计原理。

文章阐述了本校实验室设计原则，系统介绍实验室总体设计以及实验室台架的设计。

2 发动机实验室规划设计

2.1 实验室的设计原则

为保证实验室能达到所规定的要求和性能，其设计原则应如下：

（1）发动机与测试设备的布置必须遵守“通用性”、“灵活性”的原则；

（2）采取完善可靠的安全、消防和隔声、降噪等环保措施；

（3）可以完成不同型号、不同目的、不同项目的发动机台架测试；

（4）采用先进技术，实现对试验参数的严格控制，同时也应该使发动机的运行状况尽可能地接近其实际使用条件。

2.2 实验室平面结构

实验室平面图如图1所示，根据其功能不同，主要分为三大区域。

区域Ⅰ为试验区域，也可称为试验室，占地尺寸为4m×8m，由控制区域1和台架试验区域2组成。控制区域（也称控制室），控制区域放置有ECK500操作控制台和HD3000测试仪。在试验区域2（也称台架试验室）中，桑塔纳3000超越者发动机与DW250测功机用联轴器联接，两者被固定在钢铁铸成的安装底座上。

区域Ⅱ为实验室供给区域，这块区域紧靠着实验室一侧墙体，包括两用启动电源3、燃油供给恒温系统4、机油供给恒温系统5，墙壁上装有风扇、液晶显示器、数据收集仪。墙体上固定有台架电源控制箱、机油恒温控制箱、操作电源。

区域Ⅲ为冷却水塔6，建造在实验室外，露天。主要为试验台架上的内燃机、测功机和燃油恒温箱、机油恒温箱提供冷却水。

2.3 实验室立面结构

发动机实验室主要包括以下几部分：台架试验区、控制区、排气消声系统、通风换气系统、冷却循环系统、燃油供给系统，其立面布局如图2。

从实验室立面布局可以看出，实验室在设计中可充分利用原场地的墙面，可在实验室墙体上安装有大功率风扇、液晶显示器、数据收集仪、电源控制箱等仪器。以减少重复建筑带来的开支。

风扇安装高度为3.5m，要确保风扇的扫风面积能够覆盖实验室的大部分。安装高度不要太高，距离实验室不要太远，否则风力会下降。

液晶显示器为32英寸，距离地面高度2.2m。可以清晰地显示试验数据，方便同学及试验人员的观察。

实验室冷却水系统用以冷却下列部分：来自试验台架的热量、电涡流测功机热量、内燃机冷却系统热量、燃料温度控制，还有机油温度控制。

为了把实验室内发动机辐射的热量和泄漏的废气、油气排出室外，保持室内空气的温度和废气、油气浓度在规定的范围以内，同时也为了避免对试验操作人员的身体健康造成危害，实验室装有通风换气装置。由于实验室空间不足，我们采取烟囱自然抽气，这种方案缺点是发动机的被压增加，对实验有影响。相对理论数据的精确值，误差在接受范围内。

除了发动机自身的润滑油系统外，发动机试验台架还专门配备了专用的润滑系统。润滑油油箱放置在铁制立柜中，通过润滑油泵给发动机提供一定压力的润滑油。

实验室ECK500控制仪的控制与数据总线先是通过埋设在地板下的管道，再通过台架四周的隔振槽，然后总线分开，分别与发动机、测功机、油耗仪、燃油箱恒温系统、机油箱恒温系统相连。通过ECK500控制仪板上的按键和旋钮来控制电涡流测功机电流、转矩大小、发动机的油门开度。

2.4 发动机台架试验室的结构

学校实验室采用图3的布局。实验室用于教学使用，主要进行《发动机性能试验方法》中规定的常规性能试验，及与专业课程相关的发动机检测等试验，试验任务不是很复杂，采用一个试验台架，再配备一个控制室足以满足教学要求。

发动机实验室的面积适中，宽度5m，长为8m，而高度则为汽车实验室高度，大概约为6m，便于其它设备的安装和使用，如电动葫芦、热交换器、通风机等。为今后实验室扩建留下一定的可用空间。

2.5 发动机台架基础的布置方案

台架基础的布置相对实验人员而言有三种方案，即横向、纵向和斜向，如图4所示。

实验室的布局同时还应考虑到所有测试仪器设备的放置，由于教学所用的实验室要求较低，如果采用图中c所示的方案，可能会造成不必要的浪费，所以在建设时选择方案b。

在实际布置中时，将实验室的工作室和控制室分开，以免工作室的噪声、排气等影响操作人员进行试验的正确性。同时在具体设计时，应该注意工作室与控制室的方位和大小，以达到最优的实验条件。

3 结语

本实验室测试设备先进、可靠，自动化程度高、安全性好，操作简单，容易上手，且测得数据精度高，系统能对数据进行实时处理，测量参数也够多。ECK500控制仪可以与打印机相连，能够打印出实验数据以供分析。实验室功能完善，不仅能进行一些发动机常规性试验，还可以进行与专业课相关的试验，并且实验室占地面积小，结构紧凑，场地面积利用率高。

参考文献：

[1]A.J马特，M.A普林特/宋进桂.发动机试验室和控制室设计[J].机械工业出版社，2010（08）.

[2]杨明，熊春华.多功能发动机台架实验室的建设[J].润滑油，2011（06）.

[3]夏基胜.内燃机台架试验室设计分析[D].小型内燃机与摩托车，2010（10）.

[4]罗新民.汽车发动机试验室的设计[D].

[5]刘世英，翟鹏，王志明.现代新型发动机实验室的建设[D].

作者简介：焦丽秀（1986-），女，助理工程师。endprint