単気筒ディーゼルエンジンによる性能試験

  1. 目的

    2. 農業機械用として使用される内燃機関は，一般に苛酷な条件での使用が多く，低価格，低燃費，軽量，耐久性および信頼性等が要求される。この実験では，負荷の変動に対する回転速度の変動，燃料消費率，軸出力等を測定し，その測定法を学ぶとともに供試機関の性能を知る。

  2. 計算式

負荷試験の結果から次の項目を計算する。

  1. 軸出力

    2. Pe：軸出力(rpm)

    L：動力計の腕の長さ(m)

    W：動力計の荷重(N)

    ｎ：回転速度(rpm)

    (2)軸トルク

    Te：軸トルク(Nm)

  2. 修正軸出力と修正軸トルク

    3. 内燃機関の出力は吸入する空気の密度に影響を受ける。したがって試験結果の軸出力および軸トルクは標準状態の空気に換算しておくことが望ましい。JISでは標準状態を大気圧101.3kPa(760mmHg)，温度293K(20℃)，湿度65%としている。修正軸出力と修正軸トルクは次式で求める。

    ｋ：修正係数

    Pe0：標準状態の軸出力(kW)

    Te0：標準状態の軸トルク(Nm)

    ｐa：各試験における平均測定大気圧（ｋPa）

    ｐｗ：各試験における大気の平均水蒸気分圧（ｋPa）

    θ：各試験における平均室温（℃）

  3. 正味平均有効圧

    4. V：総行程容積(l)

    D：シリンダ直径(cm)

    S：ピストン行程(cm)

    N：シリンダ数

    Pme：正味平均有効圧(MPa)

  4. 燃料消費量と燃料消費率

    5. F：燃料消費量(l /h)

    ｂ：燃料消費率（g/kWh）

    ｖ：測定時間内の燃料消費量(cm３)

    t：燃料消費量の測定に要した時間(s)

    ρ：測定温度における燃料の密度(g/ cm３)

  5. 正味熱効率

ηｔ：正味熱効率

Hu：燃料の低発熱量(kJ/kg)

実験装置

動力計（直流電気動力計）：形式　DYM5M　　　旭電機製造株式会社

　　　　　　　　　出力　5kw，電圧100V，電流50A，回転数1800rpm，腕の長さ0.25m

クボタ･オートディ−ゼル：機関形式　KND3

　　　　　　　　　　　　シリンダ径68mm，ピストン行程75mm

　　　　　　　　　　　　常用出力　3馬力，回転速度　2000毎分，最大出力　4馬力

デジタルハンドタコメーター：（HT-3100）　精度：±0.2rpm

ストップウォッチ，気圧計，温湿度計，燃料計

実験方法

  1. 軸トルク：動力計の制動荷重または軸トルクを読み取る。変速機を取り付けている場合には，同時に動力計回転数も測定する。

  2. 機関回転数：クランク軸の回転数を読み取る。

  3. 燃料消費量：体積又は質量で流量を測定する。測定時間は，原則として２０秒間以上とする。体積で測定する場合は，燃料消費量計の入口又は出口付近で燃料温度を測定する。

  4. 大気圧・室温及び水蒸気分圧：試験室内の大気圧，室温，湿度を計測する。

　

　測定は，まず無負荷で定格回転数の105%に回転数を回転調節つまみをセットする。つぎに，セッティングは動かさずに，負荷をかけていき各負荷でのエンジン回転数，燃料消費量等を測定する。負荷をかけていきエンジンが全負荷（黒煙をはく）になったら計測を終わる。次に，無負荷，定格回転数の90%にセットし，同様の試験を行なう。以下，無負荷，75%，60%の回転数にセットし同様の試験を繰り返す。

　

　　電気動力計

　

燃料消費量の計測

　

使用機関　

　

結果（例）

表１　１８００ｒｐｍの測定結果

１８００ｒｐｍ

K=0.9901

回転速度

動力計読み

軸出力

軸トルク

修正軸出力

修正軸トルク

1/2rpm

rpm

ｋｇｆ

N

PS

ｋW

kg･ｍ

N･ｍ

PS

KW

kg･ｍ

N･ｍ

909.5

1819

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

900.2

1800.4

0.5

4.9

0.231

0.170

0.13

1.23

0.311

0.229

0.124

1.213

895.9

1791.8

1

9.8

0.459

0.338

0.25

2.45

0.618

0.455

0.248

2.426

888

1776

1.5

14.7

0.683

0.502

0.38

3.68

1.227

0.676

0.371

3.639

889.4

1778.8

2

19.6

0.912

0.671

0.50

4.90

1.227

0.903

0.495

4.852

870.8

1741.6

2.5

24.5

1.117

0.821

0.63

6.13

1.502

1.105

0.619

6.065

877.9

1755.8

3

29.4

1.351

0.993

0.75

7.35

1.817

1.337

0.743

7.277

873.1

1746.2

3.5

34.3

1.567

1.153

0.88

8.58

2.108

1.552

0.866

8.490

849.8

1699.6

4

39.2

1.743

1.282

1.00

9.80

2.345

1.726

0.990

9.703

736.9

1473.8

4.5

44.1

1.701

1.251

1.13

11.03

2.288

1.684

1.114

10.916

594.4

1188.8

4.8

47.04

1.463

1.076

1.20

11.76

1.968

1.449

1.188

11.644

正味平均有効圧

計測燃料量

時間

燃料消費量

燃料消費率

正味熱効率

ＭＰａ

ｃｃ

ｓ

ｌ/ｈ

ｇ/ｋＷｈ

0

2

26.47

0.27201

0

101.75

2

23.97

0.30038

1433.03

0.059

202.53

2

20.61

0.34934

837.32

0.101

301.12

2

18.43

0.39067

629.80

0.134

402.13

2

15.79

0.45598

471.61

0.179

492.15

2

14.55

0.49485

449.77

0.188

595.39

2

12.86

0.55988

403.46

0.210

690.83

2

12.43

0.57924

393.42

0.215

768.45

2

10.19

0.70658

365.92

0.231

749.65

2

10.16

0.70866

457.55

0.185

645.00

2

7.99

0.90113

533.36

0.159