기관성능실험실은 내연기관과 자동차공학실험 등의 교과목과 관련된 실험실로서 차량의 동력원인 엔진을 대상으로 각종 실험을 할 수 있다. 엔진의 토크는 와전류방식의 150kW 동력계를 이용하여 측정된다. 실험용 엔진은 동력계와 동축상에 연결되어 동력계 컨트롤러를 이용하여 정속 또는 정부하 조건에서 토크를 측정할 수 있다. 기관 성능 실험은 엔진회전수와 부하별로 기초 성능 실험을 수행하여 엔진성능곡선을 구할 수 있다. 실험 목적에 따라 연료소모율 측정 장비, 범용 점화시기 제어장치, 범용 연료분사시기 제어장치, 배기가스 분석기, 매연 측정기, 공연비 측정기, 연소실 압력센서 등의 장비를 활용하여 엔진 부품의 설계변경, 작동 변수의 변화, 후처리장치의 설계변경 등 각 인자가 엔진의 성능, 연비, 배출가스에 미치는 영향을 분석하고, 연소해석을 할 수 있다. 현재 동력계에는 2.0L 커먼레일 분사방식의 디젤기관이 장착되어 있으며 매연 및 질소산화물 동시저감을 위한 새로운 연소방식에 대한 연구가 진행 중이다.