生物柴油发动机的排放特性研究
新能源
生物柴油发动机的排放特性研究
周 华 张道文
(西华大学 四川成都 610039)
摘 要:通过对柴油发动机燃用生物柴油与柴油的排放性能的试验研究表明,在发动机相同工况条件
下,与燃用柴油相比,燃用生物柴油可改善发动机的燃烧过程,大幅降低H C 、CO 和微粒的排放,但NO x 和CO 2排放量有所增加。
关键词:生物柴油 柴油发动机 排放特性 研究
中图分类号:TK464 文献标识码:A 文章编号:1671-0630(2009)06-0052-03
Study on E m issi on Characteristics of Engi ne Fueled wit h Bio diesel
Zhou Hua ,Zhang Daowen
X i h ua U niversity (Chengdu ,S ichuan ,610039,Ch i n a)
Abst ract :The e m issi o n characteristics o f diesel eng i n e fueled w ith b io diesel or diese lwere investigated .The resu lts sho w ed that fo r the sa m e eng i n e operati n g condition ,co mpared to the pure diesel fue,l the co m bustion process w as i m proved w ith b io diese,l the e m issions ofHC ,CO and particu latesw ere reduced by a w i d e m ar g in ,but the e m i s sions of NO x and CO 2w ere sli g htly higher for eng ine fueled w ith bio d iese.l K eyw ords :B i o d iese,l D iesel eng i n e ,Em issi o n characteristics ,Study
引言
生物柴油是一种高脂酸甲酯,它是以油料作物、油料林木果实、动物油脂等为原料而制成的液体燃料,相对分子质量为300左右,与柴油的相对分子质量比较接近,具有良好的兼容性。柴油发动机可以不作任何调整或稍加改造就可以使用这种新型能源。研究人员对生物柴油在柴油发动机中的应用进行了一系列的研究
[1~3]
。
生物柴油的热值略低于柴油,密度和粘度略大于柴
油;含硫量低,不含芳香烃,有优良的环保性;辛烷值高,具有良好的燃料性能;闪点高,不属于危险品。生物柴油不含石油,可以与柴油任意比例掺烧或单独使用。生物柴油是清洁的可再生能源,是优质的石油柴油代用品。
由于生物柴油和柴油的理化特性的一些差异,势必对发动机的燃烧及排放性能产生影响。通过试验研究柴油机燃用柴油和生物柴油的排放特性,分析其变化规律,可为生物柴油的推广使用提供参考。
1 试验条件
1.1 发动机
试验选用了一台ZS1100四行程直喷式单缸柴油机,其主要技术参数如表1,发动机状况良好,运转正常,在试验过程中未作任何调整。
表1 试验用柴油机技术参数参数数值发动机型号ZS1100柴油发动机标定功率/k W 11(2200r m i n -1)
缸径/mm 100行程/mm 115工作容积/L 0.9压缩比17.5
型式单缸、卧式、四冲程
燃烧方式
直喷式
作者简介:周华(1968-),男,硕士,助理研究员,主要研究方向为发动机代用燃料的试验研究、推广运用以及代用燃料汽车的综合性能评价等。
第38卷 第6期2009年12月小型内燃机与摩托车
S MALL I N TERNAL COM B UST I O N ENG I N E AND MOTORCYCLE Vo.l 38No .6
Oec .2009
1.2 燃料
在试验中使用的是0#
商品柴油、某公司生产的生物柴油,其主要理化性质见表2。
表2 燃料的主要理化性质参数
柴油生物柴油粘度(20 )/(mm 2 s -1)
4.87.8密度/(g mL -1)
0.830.88闪点/ 86210燃点/
250363十六烷值4354低热值/(M J kg -1)42.538.4理论空燃比/(kg kg -1)
14.512.5含氧量/(%)(w )
11
2 试验结果与分析
试验数据均为发动机转速在1600r m in
-1
的负荷特性、发动机燃用柴油和生物柴油的排放对比数据。
2.1 CO 排放
图1为发动机燃用柴油和生物柴油的C O 排放对比曲线。从图中可以看出:在小负荷区域,发动机燃用生物柴油的CO 排放明显低于柴油,CO 排放均随着负荷的增大而减小,发动机燃用柴油的CO 排放明显减小,而燃用生物柴油的C O 排放减小幅度很小。在中等负荷区域,发动机燃用两种燃料的CO 排放基本相同。而在大负荷时,燃用两种燃料的CO 排放急剧增大,燃用柴油的CO 排放增大幅度明显大于燃用生物柴油。
图1 CO 排放对比
柴油机的CO 排放主要与燃料的物理和化学特性有关。由于生物柴油中含有氧,在燃烧过程中起到助燃的作用,使得生物柴油的燃烧比柴油更完全,所以由于不完全燃烧而形成的CO 排放比柴油低。但生物柴油比柴油的黏度大,雾化效果差,影响与空气的混合质
量。在小负荷时,主要是因为生物柴油含氧增强了预
混稀燃,C O 排放比柴油有所降低;而在中等负荷时,由于较大的空燃比而使得两种燃料都获得了较充分燃烧,C O 排放低,生物柴油虽然含氧,但它与空气的混合质量较柴油差,抵消了其含氧助燃的优势,生物柴油和柴油的CO 排放基本上没有明显的区别;在大负荷区域,随着喷油量的增加,混合气局部过浓问题更加突出,生物柴油含氧助燃烧的效果得到明显体现,CO 排
放比柴油大幅降低[4~5]
。
图2 H C 排放对比
2.2 HC 排放
图2为发动机燃用柴油和生物柴油的H C 排放对比曲线。图中显示:在整个负荷范围内,生物柴油的HC 排放明显低于柴油。随着负荷的增大,燃用柴油和生物柴油的H C 排放均明显增加,但燃用生物柴油的HC 排放增加幅度小于柴油。这主要是因为生物柴油不含芳香烃,十六烷值较高。一般来说芳香烃含量越少,则其滞燃期愈短,HC 排放就愈低;另外生物柴油的十六烷值较高,燃油着火性能好,滞燃期短,其未燃碳氢和裂解碳氢相对就少。另外,生物柴油含氧也有利于减少HC 排放。因此,由于生物柴油不含芳香烃、十六烷值高和含氧的特性使其在柴油机中燃烧时HC 排放降低,并且随着负荷的增大,喷油量增加,燃用生物柴油的H C 排放的优势更加显著。2.3 NO x 排放
图3为发动机燃用柴油和生物柴油的NO x 排放对比曲线。从图中可以看出:在整个负荷范围内,燃用生物柴油的NO x 排放比柴油略高。NO x 排放由理论空燃比和燃烧温度等决定。试验中对发动机燃用两种
燃料时排放物中氧的浓度进行了测试,结果显示氧浓度没有明显的变化,说明两种燃料燃烧时的理论空燃比基本一致。燃料本身含氧对NO x 生成的影响可能要强于空气提供的氧,即燃料本身含氧对NO x 的形成可能有促进作用(有待进一步研究)。另外,由于生物柴油的密度大于柴油,其可压缩性比柴油低,从而导致喷油提前,这种现象造成过早地放热使燃烧过程缸内
53
第6期周 华等:生物柴油发动机的排放特性研究
的温度较高[6]
,所以,对生物燃料而言NO x 的增加主
要是由于喷油提前造成的。图3 NO x 排放对比
2.4 CO 2排放
图4为发动机燃用柴油和生物柴油的CO 2排放对比曲线。可以看出:在整个负荷范围内,燃用生物柴油的C O 2排放比柴油略高。C O 2排放与消耗的燃料量成正比,生物柴油的热值比柴油低,为获得相同的功率需要消耗更多的生物柴油;同时,生物柴油比柴油燃
烧更完全,所以燃用生物柴油的CO 2排放较高[7]
。
图4 CO 2排放对比
2.5 微粒(P M )排放
图5为发动机燃用柴油和生物柴油的微粒(P M )排放对比曲线。从图中可以看出:在整个负荷范围内,燃用生物柴油的微粒排放量均小于柴油,并且随着负荷的增大,燃用生物柴油的微粒排放量与燃用柴油的微粒排放量的差值越来越大,说明随着负荷的增大,燃用生物柴油的微粒排放性能优势更加明显。由于生物柴油的雾化性能差,即使在空燃比较大的状况下,也很难与空气形成均匀的混合气。局部混合气过浓所引起的不完全燃烧是产生微粒的主要原因。生物柴油本身含氧,在燃料燃烧过程中起到了助燃作用,特别是在喷雾核心等燃料浓度高的区域,生物柴油的含氧特性使燃料能够比较完全地燃烧,从而降低了微粒排放。在大负荷区域,随着喷油量的增加,混合气局部过浓更加
突出,生物柴油含氧助燃烧的效果更加明显,因此在大
负荷区域,燃用生物柴油的微粒(P M )排放比燃用柴油的微粒(P M )排放大幅降低。
图5 微粒排放结果对比
3 结论
1)生物柴油含氧和十六烷值高,因此柴油发动机燃用生物柴油的C O 、HC 和微粒(P M )排放均低于燃用柴油。
2)生物柴油的可压缩性比柴油低,导致喷油提前,从而造成过早地放热使燃烧过程缸内的温度较高,因此燃用生物柴油NO x 排放比燃用柴油高。
3)生物柴油的热值比柴油低,为获得相同的功率须燃烧更多的生物柴油;生物柴油比柴油燃烧更完全,所以C O 2排放比柴油略高。
参考文献
1 张道文.生物柴油的试验研究[J].小型内燃机与摩托车,
2005(6):28~29
2 C arlo N,P ostrio lti G L,Ba ttiston iM.C o mm on R a il H SD I D i ese l Eng i ne Combusti on and E m issi on w it h Fossil/B i o -D erived F ue l B lends ,S A E P aper ,2002-01-0865.2002
3 M onyem A,G erpen J H.The E ffect of B iod i esel Ox ida ti on on
Eng i ne Perfo r mance and E m issions ,Journa l of B io m ass and B i o -energy ,2001,20:317~325
4 M ustafa Canakc,i A h m et Erdi,l Ero lA reakli og Lu .P erfor m ance and Exhaust Em i ssi ons o f a B iod i esel Eng i ne[J].A p
p lied Energy ,2006,83:594~605 5 R a m adhas A S ,M u ra l eedharan C ,
Jayara j S .Perfor m ance
and Em i ssi on Eva l uation o f a D iese l Eng i ne Fueled w ith M ethy l Esters of R ubber Seed O il[J].R ene w able Ene rgy ,2005,30:1789~1800
6 Sena t o re A,CardoneM,R occo V,et a lA comparative A na l y
sis of Combusti on P rocess in D .I .D iese l Eng i ne Fue l ed w ith B i odiese l and D i ese l Fuel[C ].S AE Paper ,2000-01-0691 7 U sta N,O zt urk E ,Can O,et a l Co m bustion of B iod iesel Fu
el Produced fro m H aze l nut Soapstock /W aste Sunflo w er O il M i xture i n a D i ese l Eng i ne [J].Energy C onse rvation and M anage m en t ,2005.46:741~755
(收稿日期:2009-04-29)
54
小 型 内 燃 机 与 摩 托 车 第38卷
柴油机速度特性和负荷特性试验报告
柴油机性能试验报告 班级：汽91 姓名：周子超 学号：2009010741 试验时间：2012年4月20日 组别：13 试验目的: 1.掌握通过测功机等试验设备测量柴油机的速度特性的方法； 2.了解试验中对柴油机发动机功率、转矩、转速、燃油消耗率、排气温度的测量方法; 3.通过整理试验数据点，得到柴油机的速度特性曲线，做出相关分析总结分析对比； 4.分析柴油机速度特性和负荷特性曲线的变化规律及变化趋势，分析原因。 5.进行汽油机、柴油机速度特性的对比，总结汽油机柴油机的不同。
实验对象:
二、试验设备: 名称 测试内容型号主要参数备注 电涡流测功功率、转OSWALD 250kW， 4980rpm ， f max = 165Hz 电涡机矩、转速QD122.3 n max = 10010rpm ， M max = 580Nm 流型油耗仪油耗中国湘仪测量精度：土 0.5% 重量 时间分辨率：土 0.1s 式 油耗分辨率：土 0.1g 空气流量计空气流量同园量程：0-1200kg/h 精度：土 1% 热膜 ToceiL 分辨率：土 0.1kg/h 式 表2 :主要测试设备表 四、试验台架系统简图: 排气系统 表1:柴油机参数 空气 实验控制系统（计唱算 机）編
图1 ：台架系统简图 第一部分：速度特性 五、实验原理： 柴油速度特性的实验基于发动机速度特性的定义，即保持发动机节气门或者是油量 调节位置不变，发动机的性能指标和特性参数（主要指功率、转矩、燃油消耗率、 进气量、排气温度、充量系数）随发动机转速的变化规律。实验基于负载系统的 6 种控制模式：①恒扭矩/恒转速控制（M/n ［②恒转速/恒扭矩控制（n/M ）③恒扭矩/恒油门位置控制（M/P ［④恒转速/恒油门位置控制（n/P ［⑤P1/P⑥M/n 2，首先选择油门到指定的开度，然后不断改变负荷转速测得数据。 六、实验要求及方法: 1.实验要求：用给定仪器测量给定发动机的速度特性，要求发动机油门开度为46% ; 2.实验方法：
柴油机速度特性实验
柴油机外特性实验 一、速度特性 在喷油泵供油拉杆（或齿条）位置一定的情况下，当增加负荷使转速 降低时，柴油机各有效性能参数M e 、P e 、g e 、η e 等随转速n的改变而变化的 关系，称为速度特性（图1所示）。 当油量限制在最大功率位置时，得到最大功率（或称全负荷）速度特性。通常叫做外特性。当油量限制在小于最大功率的位置时，就得到部分特性。由于功率标定有四种，所以全负荷速度特性也有四种。根据供油量限位的不同，分别称为15分钟功率速度特性，1小时功率速度特性，12小时功率速度特性，持续功率速度特性等。 速度特性反映了柴油机动力性、经济性随转速n变化的规律。通过全负 荷速度特性可以找出柴油机所能达到的最高性能指标以及对应于p emax 、M emax 和g emax 时的转速，并可计算出扭矩储备率μ值以评定柴油机克服超负荷的能力。通过部分特性还可以看出不同工况时耗油率的变化规率及其所对应的转速，可全面衡量不同用途的柴油机适应变工况运转的性能，从而确定最有利的转速范围。 图1 JB485柴油机速度特性曲线
二、实验目的 掌握柴油机外特性的实验方法，绘制外特性曲线，了解柴油机供油量不变的情况下，各项性能参数随转速变化的规律。 ?三、实验设备 ? 本实验在CAC44电力测功机试验台架上进行，试验发动机为R190M柴油机。 四、实验工况 ? ?在标定工况下进行：7.7KW／2300r/min。 ? ? 五、实验步骤 1、起动发动机暖车，使机油温度达到规定要求，在实验过程中，尽量保持不变； 2、调整柴油机使其在标定工况下稳定运转，发动机转速2300r/min，发动机扭矩32Ｎ.M，然后将发动机台架控制模式转为n/P模式, 试验过程中固定发动机油门位置不变； 3、依转速为测量点，在柴油机工作转速范围内，通过测功机控制发动机转速，使柴油机运转在2300r/min、2200 r/min、2000 r/min、1800 r/min、1600 r/min、1400 r/min等转速下； 4、试验时在每一个工况稳定运行一段时间后，测定发动机转速n、扭矩 M e 、功率P e 、油耗g e 、机油温度t 1 、排气温度t r 、环境温度t 2 、环境相对湿度Φ等 各项参数； 5、各工况点测试完毕后卸下发动机负荷，怠速运转发动机一定时间后停机； 6、关掉电源、水源、整理数据，清理实验环境。 ? 六、实验报告 1、实验目的； 2、实验设备； 3、简述实验步骤； 4、实验数据记录表； 5、绘制曲线； 6、实验结果整理分析讨论；
发动机负荷特性曲线(精)
发动机负荷特性曲线 2006-9-6 发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。 在了解负荷特性前，首先要知道有效比燃油消耗量是什么。 衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量（升）计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数，这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。当然，衡量发动机经济性还有其它指标，由于与本文关系不大不作介绍。 发动机分为汽油机和柴油机两大类。汽油机是依靠节气门调节负荷的，因此汽油机负荷特性又称节流特性；柴油机是靠改变喷油量来调节负荷的，通过喷油量变化改变混合气成份，因此柴油机负荷特性又称燃油调整特性。 由于发动机转速是经常变化的，需要测定发动机不同转速下的负荷特性，才能全面评价不同转速和不同负荷下发动机的燃油经济性。发动机负荷特性的读取在试验台架上进行。以汽油机为例，启动发动机后逐渐开启节气门，直至最大，同时调节载荷使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率及燃油消耗量。然后再关小节气门，调整载荷使发动机保持转速不变再测定。如此依次进行下去，直到发动机能保持稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷和转速下的燃油消耗量。不同转速下的发动机负荷特性曲线变化的趋势是差不多，只是具体数值的不同。 普通汽油机负荷特性曲线的特征，开始启动时ge最大（此时需要浓混合气），但随节气门逐渐开启负荷增大而ge减少直至最低点，此时节气门接近全开。继续开大节气门，ge又会开始上升，曲线呈现一条内凹抛物线。曲线的最小ge值越低越好，同时ge随负荷的变化越平缓，发动机在不同负荷下工作的经济牲越好。从曲线的形状，可以分析出哪一个负荷区域是最经济的。 汽油机负荷特性曲线
柴油机基本结构参数
柴油机基本结构参数 | [<<] [>>] -------------------------------------------------------------------------------- 柴油机基本结构参数（basic constructional parameter of diesel engine）主要包括冲程数τ、气缸数i,、气缸直径D、活塞行程S、曲柄半径r、连杆长度ι、气缸中心距L、气缸工作容积Vs与压缩比εC等的结构参数。它们不仅影响柴油机的作功性能、机械负荷与热负荷，而且影响柴油机的外形尺寸与重量，必须根据柴油机的用途及相关设计任务书的要求来合理确定这些参数。 冲程数τ柴油机完成一个工作循环所需要的话塞行程数（参见内燃机），四冲程柴油机τ= 4，二冲程柴油机τ= 2。在基本结构参数与热力参数相同的条件下，二冲程柴油机单位工作容积的作功能力较大，但其经济性能与排放性能均劣于四冲程柴油机。当前除在大型船用柴油机及一些小型柴油机中采用二冲程工作循环外，其他用途柴油机广泛采用四冲程工作循环。 气缸数i 组成一台柴油机的气缸总数。当功率一定时，减小气缸直径，增加气缸数目，除有助于提高转速，减小柴油机外形尺寸外，让可以提高柴油机输出扭矩的均匀性，改善柴油机的平衡性，但其缺点是使用与维修工作量较大，所需备件也相应增多。机车柴油机视其具体用途，气缸数i大都为8、12和16。、与气缸数在12缸以上时，出于总体布置等因素的考虑，气缸排列基本采用V形结构（参见内燃机）。 气缸直径D 影响气缸工作容积的一个重要参数，主要与用途有关。它不仅影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的工作性能及有关零部件的机械负荷与热负荷。机车柴油机的气缸直径一般在180 mm～280 mm的范围内。 活塞行程S 活塞在气缸内作往复运动，其上、下止点之间的距离称为活塞行程（参见内燃机）。活跃行程S与气缸直径D这两个参数不仅确定了气缸工作容积，而且行程缸径比S/D对柴油机的外形尺寸、工作性能、机械负荷及热负荷等都有一定的影响。机车柴油机行程缸径比的基本范图是1.00~1.25。 曲柄半径r 与连杆长度ι的比值r/ι连杆长度ι是指连杆大、小头孔中心之间的距离（参见柴油机连杆）。曲柄半径r（参见柴油机曲轴）与连杆长度ι的比值λ是一个重要的结构参数，它对柴油机的总体高度与动力学性能都有一定的影响（参见柴油机曲柄连杆机构）。从减小活塞连杆组的往复运动惯性力和柴油机的高度出发，一般希望采用较短的连杆，亦即应选用较大的曲柄半径连杆长度的比值。在机车柴油机中，通常λ的范围是 气缸中心距L与气缸直径D的比值L/D 气缸中心距L与气缸直径D的比值，其大小影响柴油机的总体长度与重量指标。为此，在保证满足气缸盖螺栓合理布置和曲轴轴瓦承载能力等要求的前提下，应尽可能地减小L/D的比值。在机车柴油机中，该比值的范围一般为
柴油机特性实验
柴油机特性实验 一、实验内容与要求 柴油机特性是指柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴油机特性。这种变化规律曲线形式称为柴油机特性曲线。 柴油机的最基本特性有速度特性、负荷特性和螺旋桨推进特性。其中，后两者为船用柴油机所用：即发电柴油机（n=常数）工况和船舶主机（螺旋桨）工况（P=cn3）。实验内容 ⒈柴油机负荷特性测定及负荷特性曲线绘制。 ⒉柴油机推进特性测定及推进特性曲线绘制。 实验要求： ⒈掌握柴油机负荷特性与推进特性的测定方法。 ⒉了解柴油机按负荷特性和推进特性工作时各参数间的变化规律。 二、实验目的、意义 柴油机的特性实验是柴油机的基本实验。此种特性测定不但为设计制造部 门所重视（柴油机的工作特性指标是否达到原设计指标），也为使用部门所关 注（运行管理中的依据）。尤其是船用柴油机的运转环境，运转工况变化很大， 如何在复杂的运转环境中正确管理柴油机，必须详细了解柴油机在不同运转工 况下的工作特性。通过本实验可使学生了解柴油机负荷特性与推进特性的测定 方法；了解柴油机按发电机工况和螺旋桨工况工作时各参数间的变化规律，从 而为正确管理船用柴油机做好必要的理论准备。 三、实验仪器、设备及测量精度 1.试验用主要仪器、设备如下: 4135Ca型船用柴油机（标定转速1500r/min、持续功率53kW） GWD－100型电涡流测功机 FC2210Z型智能油耗仪 FC2000型发动机自动测控系统 2. 仪器测量精度 （1） FC2000发动机自动测控系统 转速测量精度: ±1r/min 扭矩测量精度: ±0.4%F.S 扭矩控制精度: ±0.5%F.S 低温测量精度: ±0.5%F.S 高温测量精度: ±0.5%F.S （2） FC2210Z智能油耗仪
柴油机负荷特性
实验二柴油机负荷特性 1、掌物柴油机负荷特性的试验方法。 2、学会对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析，并绘制柴油机负荷特性曲线图。 二、实验条件 1、SOFIM-8140增压柴油发动机（Pemax=76kw/3800r/min）一台 2、CW150型电涡流测功机一台 3、FCM-D转速油耗测量仪一台 4、液体密度计一只 5、温度计一只 6、大气压力计一只 7、柴油 10升 三、实验原理 柴油机负荷特性：在保持柴油机转速 n不变的情况下，调节柴油机喷油泵齿条或拉杆的位置，改变每循环供油量，研究发动机的燃油消耗量B、燃油消耗率 be与功率Pe之间的关系。 四、实验内容和要求 1、调节柴油机喷油泵拉杆（油门）开度及指挥全组协调动作，一人；当发动机出现异常情况时应立即减小或关闭节气门。 2、调整测功机负荷，一人；测功机负荷的调整应均匀、准确，尽量避免大幅度增加或减小测功机负荷，造成发动机的转速剧烈波动。 3、监视发动机转速和测量油耗，一人；监视转速时，应注意转速的上下波动情况，当转速的波动值超过±20r/min，该组实验数据应视为无效并重做。 4、调节，监视发动机冷却水出水温度，一人；保持发动机动机冷却水出水温度稳定在80±5℃范围内，出现气阻现象（无冷却水排除或冷却水出水温度超过100℃），应立即报告，以便及时停机。 5、监视发动机机油压力、温度，一人；出现异常情况应及时报告。
6、记录测功机读数W、发动机转速n、耗油质量△m和耗油时间△t, 一人；实验数据记录应准确无误。 7、绘制实验监督曲线，一人；当发现实验过程中因某些特殊原因而引起误差过大的点，应及时指出，以便立即补测校正。
发动机外特性
4.什么是速度特性？汽油机、柴油机的外特性？分别分析其外特性曲线的变化规律（根据公式逐项分析并得到规律）？ 答：当负荷保持不变时，发动机的性能指标（有效功率Pe 、扭矩Ttq 、燃油消耗率be 、每小时耗油量B 等）随转速变化的关系，称为发动机的速度特性。 汽油机的外特性是指汽油机节气门全开时所测得的速度特性。 柴油机的外特性（标定功率速度特性）：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时，测得的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。 汽油机外特性曲线的变化规律： 扭矩曲线：m v i tq K T ηηηα2 =， （1）在节气门开度一定时，α基本为常数。 (2)在某中间转速时，指示热效率i η最大（曲线略凸起）。 在转速高时，燃烧转过的曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，燃烧效率低，i η小； 转速低时，进气流速↓,紊流强度↓ →使雾化、混合状态↓，火焰传播速度↓，散热、漏气损失大，故i η小。 （3）v η在某一转速时最大，因在该转速时能最好的利用气流惯性进气。 。，进气倒流惯性↓↓↓v n η,, ，气体未全部进入惯性↑↑,n ；。，压降且↓↓?↑?↑↑v a a p p v n η,, （4）m η：随转速提高，机械效率下降，因转速高，机械损失增大。 i m m P P /1-=η，转速↑→ Pm ↑，但Pi 基本不变。故m η下降。 综合上述各参数变化规律：则随n 升高，tq T 增加，在某一n 达最大值，随后n 增大tq T 减小。 功率曲线：n T P tq e ∝，得出e P 的变化规律。 ） （直到迅速低速时：max ,tq T e tq n P n T n ↑↑→↑↑→； )max max e e tq T P P T n n tq （直到较缓慢后：↑↓→↑→； ↓↑→e e P n P 后：max e b 曲线：m i e b ηη/1=，由此得出e b 的变化规律。 ;min 0e m i b n →?最大时，即在某转速ηη ;:0↑↓→↓>e m i b n n ηη，↑↓→↑< 第七章柴油机的特性91题 第一节船舶柴油机的工况和运转特性的基本概念11题 考点1：船舶柴油机的运转工况5题 1发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。 2螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率（忽略轴系的传递损失情况）。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例（P p＝cn m）。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p与转速n的三次方成比例，即P p∝n３。相应柴油机功率Pe 与转速的关系可写成Pe＝cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。 3其他工况 柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的，而功率则由运行中所遇到的阻力决定。比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时（海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等），船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。 A1.柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 B2. 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 C3. 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急发电机工况 161 161 第11章 发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与维修发动机，都有很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1．发动机特性 发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等； 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响；运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2．特性曲线 为了直观显示发动机的特 性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi （奥迪） 2.4L 四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。 （1）调节特性 指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 （2）性能特性 指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。 图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性） 162 162 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台（俗称发动机台架）上进 行，图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况，使 其在要求的转速和负荷下工 作，并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验，国家已 有标准，需按有关标准，在规 定的条件下进行。 11.2 发动机调节特性 发动机调节特性对发动机的正确调整、使用与维修关系 密切，值得重视。 11.2.1 柴油机供油提前角 调节特性 它是指在发动机转速一定和油量控制机构（如喷油泵的供油拉杆）位置一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供 油提前角变化而变化的关系。 图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲 线。由曲线可见，随着供油提前角θ的改变， 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时，应注 意按照使用说明书要求，检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的，它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机，则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 它是指在发动机转速和节气门开度一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随点火提前角变化而变化的关系。 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-油压传感器 11-排温传感器 12-气 缸压力传感器 13-油压传感器 14-针阀升程仪 15-电 荷放大器 16-电荷放大器 17-霍尔针阀传感器 18-示波器 19-水力测功器 20-转角信号发生器 21-电荷放大器 22-Ａ/Ｄ转换板 23-微机 24-打印机 25-显示器 图11-3 柴油机供油提前角调 1.柴油机特点：（1）优点：经济性好，功率范围广，尺寸小重量轻，机动性好，可靠性高， 寿命长，维修方便。（2）缺点：存在机身振动、轴系扭转振动和噪声，某些部件的工作条件恶劣，承受高温高压并具有冲击性负荷。 2.发展趋势：（1）提高经济性（2）电子控制技术（3）降低排放（4）提高可靠性。 3.柴油机：使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料，采用内部混合法形成可燃混合气 体，靠缸内空气压缩形成高温自行发火。 4.柴油机的类型：（1）四冲程和二冲程（2）增压和非增压（3）低速、中速和高速（4） 筒形活塞和十字头式（5）直列式和V型（6）右旋和左旋（7）可逆转和不可逆转。5.理论与实际循环的差异：（1）工质的影响：理论循环工质为理想气体，实际循环工质是 空气和燃烧产物，使实际循环热效率和做功能力下降。（2）气缸壁的传热损失。（3）燃烧损失：后燃和不完全燃烧。（4）漏泄损失：活塞环处的漏泄。（5）其他损失。 6.气阀重叠角意义：（1）依靠废气的流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内的废气扫出气缸， 实现燃烧室扫气，提高换气质量。（2）利用进气冷却燃烧室有关部件。 7.直流扫气特点：（1）换气质量好。（2）结构复杂，维修较困难。 8.上下止点：活塞在气缸中运动的最上下端的位置，也是活塞离曲轴中心线最远近的位置。 9.气缸工作容积Vs：活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。 10.平均指示压力：假定一个数值不变的压力作用在活塞上，在一个膨胀行程内所作的功与 一个工作循环的指示功Wi相等，这个假象的压力就称为平均指示压力。也就是一个工作循环中单位气缸工作容积的指示功。 11.柴油机的基本组成：（1）主要固定件：机架、机座、气缸和气缸盖。（2）主要运动件： 活塞、连杆组件、曲轴。（3）配气机构及换气系统。（4）燃油系统。（5）润滑系统。（6）冷却系统。（7）起动和控制系统。 12.机械负荷：（1）定义：柴油机部件承受最高燃烧压力、惯性力、振动冲击等的强烈程度。 （2）特点：周期交变，具有冲击性。（3）安装预紧力引起的负荷与气体力引起的机械应力均与最高爆发压力成正比。 13.热负荷：（1）热应力：由温差作用形成的应力。（2）热疲劳：燃烧室部件在交变的热应 力下出现的破坏现象。 14.活塞的作用：（1）保证密封的情况下完成压缩和膨胀过程。（2）将气体力经连杆传递给 曲轴。（3）在筒形活塞式柴油机中，活塞承受侧推力，起着滑块的作用。（4）在二冲程柴油机中活塞还启闭气口，控制换气。 15.压缩环：（1）作用：防止气缸中气体漏泄，保证活塞与气缸之间相对运动条件下的密封， 并将活塞上的部分热量传给气缸。（2）搭口形式：直搭口、斜搭口和重叠搭口。 16.活塞的冷却方式：自由喷射冷却、循环冷却、振荡冷却、喷射—振荡式冷却。 17.冷却液的输送方式：（1）筒形活塞：在曲轴连杆中钻孔。（2）十字头式活塞：需要专门 的机构，分为套管式和铰链式。 18.气缸盖的作用：（1）与气缸套、活塞共同组成燃烧室。（2）上面安装各种阀件。（3）在 设置进排气阀的气缸盖上还要布置进排气道和气阀摇臂机构。 19.气缸盖的类型及特点：（1）单体式：气缸盖和气缸套接合面处密封性好，制造、运输、 拆装检修均较方便，但汽缸的中心距加大，增加了柴油机的长度和重量。（2）整体式：中心距小，结构紧凑，柴油机的刚度提高重量减轻，但易变形，密封性差，结构复杂，加工不便。（3）分组式：特点介于上述两者之间。 20.连杆：（1）作用：将作用在活塞上的气体力和惯性力传给曲轴，把活塞或十字头与曲轴 连接起来，将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。（2）工作条件：运动复杂，受力复杂，连杆小、大端轴承还与活塞销或十字头销、曲柄销产生摩擦和磨损。（3）破坏形式： 了解发动机负荷特性曲线了解汽车耗油量 出处：车汇通 [ 2004-10-10 10:57:33 ] 作者： 责任编辑：wangfen 发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。 在了解负荷特性前，首先要知道有效比燃油消耗量是什么。 衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量（升）计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数，这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。当然，衡量发动机经济性还有其它指标，由于与本文关系不大不作介绍。 发动机分为汽油机和柴油机两大类。汽油机是依靠节气门调节负荷的，因此汽油机负荷特性又称节流特性；柴油机是靠改变喷油量来调节负荷的，通过喷油量变化改变混合气成份，因此柴油机负荷特性又称燃油调整特性。 由于发动机转速是经常变化的，需要测定发动机不同转速下的负荷特性，才能全面评价不同转速和不同负荷下发动机的燃油经济性。发动机负荷特性的读取在试验台架上进行。以汽油机为例，启动发动机后逐渐开启节气门，直至最大，同时调节载荷使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率及燃油消耗量。然后 再关小节气门，调整载荷使发动机保持转速不变再测定。如此依次进行下去，直到发动机能保持稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷和转速下的燃油消耗量。不同转速下的发动机负荷特性曲线变化的趋势是差不多，只是具体数值的不同。 普通汽油机负荷特性曲线的特征，开始启动时ge最大（此时需要浓混合气），但随节气门逐渐开启负荷增大而ge减少直至最低点，此时节气门接近全开。继续开大节气门，ge又会开始上升，曲线呈现一条内凹抛物线。曲线的最小ge值越低越好，同时ge随负荷的变化越平缓，发动机在不同负荷下工作的经济牲越好。从曲线的形状，可以分析出哪一个负荷区域是最经济的。 汽油机负荷特性曲线柴油机负荷特性曲线 柴油机负荷特性曲线的走向特征与汽油机基本一样。但两者对比，柴油机的负荷特性曲线比较平坦，这也就是为什么柴油机比汽油机省油的重要原因。 【知识】柴油机与螺旋桨特性（一） 重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。难点：推进特性和限制特性。 单元一概述 一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=Cn3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。 二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指 标和工作参数（如排气温度Tr、最高爆发压力pz、增压压力pk等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这 种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为 柴油机的特性曲线。2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类Ne=Cpeni 1)速度特性pe不变，n改变2)负荷特性n不变，pe改3)推进特性n和pe均改变化 单元二速度特性 1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油 机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me （或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随 转速的变化规律。根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同， 有全负荷速度特性（亦称外特性）。部分负荷速度特性和超 负荷速度特性。2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变 其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me（或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随转速的变化规律。（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标 准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的 功率。可作为军用车辆和舰艇的追击功率。1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。可作为商船的超 负荷功率。是最大持续功率的110％。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工 程机械的正常使用功率。持续功率：柴油机允许长期连期运 行的最大有效功率。船舶柴油机就用它来标定功率，并同时 标定其相应转速。我们通常所说的标定功率就是指这种功率， 标定工况就是指这种功率及其相应转速。国外船用柴油机常 用的几种功率（工况）名称MCR：最大持续功率，同时标 有相应的转速。原含义相当于国家标准的持续功率标定工况， 是设计选配螺旋桨的依据。OR：超负荷功率工况。其功率 读懂发动机特性曲线图，看看加速与节油性能 我和各位车友一样，开始时对发动的性能到底如何，是一头雾水，但要想了解发动机的性能，那么就必须读懂——发动机特性曲线图。本人整理了一些网上收集到的资料，提供给各位车友。 一、什么是发动机转速特性曲线图？ 发动机转速特性曲线——也有叫发动机工况图，是将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，简称为发动机特性曲线。 如果发动机节气门全开，此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能 跑多快，有没有劲。 从“图1”可以看出，转速在ntq点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能： 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力： 图2 拿到一张发动机曲线图，如“图2”，我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持 1. 什么叫柴油机？ 柴油机是以柴油为燃料，当空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自燃，燃气因膨胀而做工的内燃机。 2. 柴油机主要有哪些机构和系统组成？ 柴油机主要由机体组件、曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃料供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、增压系统构成。 3. 柴油机完成一个工作循环需依次经过四个行程是什么？ 柴油机完成一个工作循环需依次经过进气行程、压缩行程、燃烧做功行程、排气行程。 4. 柴油机能够运转的三个要素是什么？ 空气、柴油和压力。 5. 四冲程六缸柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5 6. 八缸直列型柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-6-2-4-8-3-7-5 7. 柴油机的润滑方式主要有哪几种？ 压力润滑（主轴承、连杆轴承、凸轮轴承）、飞溅润滑（凸轮、挺住、摇臂等）、润滑脂润滑（水泵）。 8. WD615柴油机按用途分为哪几种？ 车用、工程机械用、船用、发电用。 9. 柴油机的启动方式有哪些？ 电力启动、人力启动、压缩机启动、辅助汽油机启动。 10. WD615柴油机五大主要螺栓是指那些螺栓？ 连杆螺栓、汽缸盖螺栓（主、副）、飞轮螺栓、飞轮壳螺栓、主轴承螺栓。 11. WD615柴油机曲轴前段装减震器的目的是什么？ 如果柴油机共振振幅超过允许值，则要消减扭振，减振器增大系统阻尼，使它即使在主共振工况下也不致产生过大振幅。 12. 同一台柴油机对活塞和连杆的要求是什么？质量互差是多少？为何如此要求？ 同一台柴油机活塞、连杆质量互差尽可能小，连杆盖与连杆配对使用。小的质量互差使得发动机运转平稳，往复惯性力均匀，振动小。 13. 柴油机按进气方式分为哪几种？ 非增压（自然吸气）、增压、增压中冷 14. 常见的柴油机增压方式有哪些？ 机械增压、涡轮增压、气波增压、复合增压 15. 请解释WD615的含义？ Water diesel 6缸单缸排量1.5升 16. 根据柴油机用途的不同，有哪四种功率？ 15min功率、1h功率、12h功率、持续功率四种 17. WD615柴油机装配时常用的密封胶有哪几种？ 242、262、271、277、510 18. WD615柴油机的气门间隙时多少？为何排气门间隙比进气门的大？ 进气门0.3mm，排气门0.4mm，排气门比进气门间隙大是因为：排气温度比进气温度高，膨胀更显著 19. WD615柴油机的行程、缸径、总排量各是多少？ 行程130mm，缸径126mm，总排量9.726L 20.柴油机调速器按其调整范围可分为哪几种？ 单级调速器、两级调速器、全程调速器、全程两级复合式调速器 21. 柴油机窜气大，排除其他原因，仅考虑活塞环，你认为有哪些原因？工作一段时间后，如何判断活塞环的优劣？原因：1.活塞环转动，活塞环开口重叠；2.活塞环磨损过大；3.活塞环弹力不足 判断方法：1.活塞环断面磨损的程度；2.活塞环上积碳的多少；3.活塞环外表面磨损情况（点或面接触） 22. 6160柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？ 1.油底壳内机油面过低； 2.从机油箱到机油泵，吸油管有漏气现象； 3.机油中混入柴油或水，使机油粘度过低； 4.调压阀弹簧断裂或弹簧变形，机油滤清器太脏，阻力增大； 5.柴油机内机油管破裂。 23. 6170柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？ 第七章柴油机特性及选型 柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。 第一节概述 一、船舶柴油机的工况 柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械时，其功率 和转速是按照工作机械所需的功率和转速而变化的。柴油机在 各种不同条件下运转的工作状况(功率和转速)称为柴油机运转 工况。在船舶上，柴油机主要作为推进主机、发电原动机和应图７-１船用柴油机的各种工况 第七章柴油机特性213 急发动机(应急发电机、空压机和消防泵的原动机)。根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机工况、螺旋桨工况和其他工况。 1发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。如图7-1中直线2所示。 2螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例(P p=cn m)。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p与转速n的三次方成比例，即P p∝n３。相应柴油机功率Pe与转速的关系可写成Pe=cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况 实验二柴油机负荷特性实验 一、实验目的： 1.了解柴油机在转速不变时，由改变油门来改变柴油机负荷，测量柴油机在 一定转速下的燃油消耗量，掌握燃油消耗率与功率的关系。了解排气温度与功率的关系。 2.熟悉电涡流测功器、油耗转速测量仪、发动机数控试验台等仪器的原理和 使用方法。 3.熟悉FST2E发动机数控系统的使用方法和用户程序的编制方法。 二、实验原理： 在发动机转速不变的情况下，利用电涡流测功器改变发动机的负荷，同时通过油耗仪测量发动机的燃油消耗率，由发动机测控系统测出排气温度等工作参数，在各负荷下分别测取柴油机主要性能指标和工作参数，绘制柴油机负荷特性曲线图。 三、实验仪器及设备： 2105B型柴油机南昌凯马柴油机有限公司 CW100-3000/10000电涡流测功机迈凯（洛阳）机电有限公司 FCM-D油耗转速测量仪上海内燃机研究所 FST2E发动机数控试验台迈凯（洛阳）机电有限公司 四、试验步骤： 起动发动机，进入实时测控系统，采用点动控制方式，预热发动机至热平衡状态。1．将控制模式设定为测功器恒转速、油门恒扭矩方式。将转速设定为1400r/min，功率设定为90%负荷的数值。让柴油机在此状态下运行数分钟，待热稳定后记录数据。 2．将扭矩设定值调整到80%负荷。待工况稳定后使柴油机在该状态下运行2-3分钟后记录数据。 3．重复2步骤直至做完该负荷特性曲线上的70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%负荷的全部试验点。 4．逐渐减小测功器扭矩及转速，空载运行5min后停机。 5．整理数据，绘制负荷特性曲线 五、试验要求： 1．认真记录发动机技术参数和试验数据，列表说明，并得出结论； 2．绘制发动机n=1400r/min时的负荷特性曲线； 3．根据实测负荷特性，分析试验内燃机的经济性随负荷的变化规律及原因。附： 负荷特性试验数据记录表 发动机型号：发动机机号： 第八章柴油机特性 2020 柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2021 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2022 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急发电机工况 2023*固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的方法来改变柴油机转速，这样，测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律称为_______。 A．调速特性B．速度特性 C．推进特性D．负荷特性 2024*在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2025*柴油机按照螺旋桨特性工作时，各主要性能指标和工作参数随转速而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2026*直接带动螺旋桨的柴油机，其运转特性为_______。 A．推进特性B．负荷特性 C．速度特性D．调速特性 2027 柴油机的负荷特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2028 柴油机的速度特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2029 用于驱动应急空压机的柴油机工况为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2030 在船舶上按面工况工作的柴油机有_______。 ①主机；②发电柴油机；③驱动应急空压机的柴油机； ④应急发电机；⑤救生艇柴油机。 A．①＋②＋③B．①＋③＋⑤ C．①＋③＋④＋⑤D．①＋②＋③＋④＋⑤ 2031 喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，用改变负荷的方法来改变转速，这样测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律，称为_______。 A．超负荷速度特性B．全负荷速度特性 读懂汽车发动机特性曲线图 如果说发动机是汽车的心脏，那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”，读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以，此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图？ 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线（也有叫发动机工况图），将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线；如果发动机节气门全开（柴油机高压油泵在最大供油量位置），此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释，但其实通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。 从图1可以看出，转速在ntq 点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图，如图2,我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。 柴油机的特性 一．柴油机工况的变化 柴油机由于用途和使用条件不同，它在实际运转中的工作状况的变化可以分成以下三类：1．带动发电机的柴油机： 其工作特点是要求转速恒定，以保持供电电压和频率稳定。在这个恒定的转速下，功率可在零到最大值之间变化，其大小取决于用电情况。 2．带动螺旋桨的柴油机： 柴油机转速与螺旋桨转速一致（或是倍乘关系），稳定运转时，柴油机发出功率与螺旋桨吸收功率相等。因此，柴油机的工况变化规律取决于螺旋桨特性。 3．车用柴油机： 柴油机的转速和扭矩之间没有一定的关系。转速取决于车速，扭矩取决于装载量、路面阻力。 二．柴油机特性的分类 我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。 有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。 1．速度特性： 当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。 2．负荷特性： 当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。 3．推进特性： 柴油机带动螺旋桨，按照螺旋桨特性工作时（平均有效压力、转速不再是相互独立的，而是按螺旋桨特性相互对应的），其性能参数随转速或平均有效压力变化的关系。 4。调速特性： 与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出有效扭矩、平均有效压力、有效功率与转速的关系，它主要取决于调速器的工作性能。 速度特性船舶柴油机推进动力装置832 第七章 柴油机的特性91题
发动机特性曲线
柴油机特点
了解发动机负荷特性曲线了解汽车耗油量(精)
【知识】柴油机与螺旋桨特性(一)
读懂发动机特性曲线图
柴油机基础知识
第七章 柴油机特性与选型
柴油机负荷特性实验本报告
第八章 柴油机特性(一)
读懂汽车发动机特性曲线图
柴油机的特性