柴油机特性曲线..
实验九柴油机负荷特性
实验日期_________中国石油大学热工检测技术实验报告成绩__________ 班级热工姓名同组者教师___________实验九柴油机负荷特性实验一、实验目的1．掌握柴油机负荷特性的试验方法。
了解电涡流测功机、油耗仪、转速传感器、扭矩传感器、温度传感器的测量原理和使用方法。
2．熟悉负荷特性试验测试数据的分析和处理方法，绘制柴油机负荷特性曲线并分析其经济性。
二、实验原理当转速n保持不变时，柴油机某些性能参数随负荷的改变而变化的关系称为负荷特性。
如图1所示。
这些参数主要有小时耗油量B，燃油消耗率be。
排烟温度Tf等。
图 1 柴油机负荷特性曲线负荷特性表明在某规定转速下，各种不同负荷时的耗油率be随功率Pe变化的关系。
通过特性曲线可以找出内燃机所能达到的最大功率Pemax和最低耗油率be。
还可用来评价标min定工况下的经济性，判断功率标定的合理性以及有关调整的正确性。
实验时保持柴油机转速不变,改变功率,测出油耗量、油耗率和排烟温度,绘到坐标纸上，即可得出负荷特性实验曲线。
功率测量原理。
柴油机的有效功率Pe 、转速n 、燃油消耗率be 。
是表明柴油机性能的主要指标。
其中Pe 、 n 表明动力性；be 表明经济性。
对柴油机进行试验，首先要掌握这些直接与性能有关的参数的测量方法和设备。
柴油机有效功率Pe 的大小，是通过测量柴油机输出的扭矩Te （Nm ）和与其对应的转速n （r/min ）计算出来的，计算公式为：9549e nT Pe(kW)欲测出输出扭矩的大小，必须要有一个能给柴油机反扭矩（即负荷）的装置。
这种装置叫做测功机。
测功机实质上就是给柴油机加“负荷”的装置，测量时，柴油机的飞轮用连接轴与测功机的主轴连接在一起，油耗量测量及转速测量等仪器设备也与柴油机的相应部位连接。
测功机分水力测功机、电力测功机和电涡流测功机，本实验采用电涡流测功机。
燃油消耗量测量原理。
燃油消耗率be 是表明柴油机经济性的重要技术参数，它是通过测定在某一功率下消耗一定量的燃油所需要的时间，经计算而求得的。
万有特性曲线
当内燃机在油量调节机构（油量调节或节气门）保持不变的情况下，主要性能指标随着内燃 机转速的变化规律叫做发动机的速度特性曲线。 当油量调节机构开到最大或者节气门的开度 最大时， 发动机的主要性能指标随发动机转速的变化成为发动机的外特性曲线， 它反映了发 动机的最大功率、 最大转矩和最低油耗所对应的转速。 油量调节机构低于最大位置或者节气 门没有开到最大程度时， 发动机的主要性能指标随发动机转速的变化规律称为发动机的部分 负荷特性曲线。 柴油机速度特性分析： 1） 循环供油量������������ 曲线随 n 增大而增大，根据油量调节杆位置不变时，由于进油孔节流和 燃料泄露的影响，������������ 随 n 的增加而增加，只有在转速很高转速时，曲线才会转平。 2） 知识热效率������������������ ，两头低，中间高。低速时，燃油压力低，缸内的气流运动小，这是混 合气形成及燃烧不利，同时传热损失增大，������������������ 下降。高速时，喷油量及燃烧持续角增 大，同时ϕc 下降，������������ 升高，������������������ 。 3） ������������ 随着 n 的升高而降低。 柴油机无节气门的流动损失,所以在各种富负荷下大致相同， 但 4） Te 曲线，因为������������ 和������������ （上升、下降）的影响，故总体比较平坦，但������������������ 使其端下垂。 5） Pe 随 n 增大而增大，由于 Te 比较平坦，所以 Pe 随着 n 持续增大，当增大到一定值后 由于机械损失的增大而降低。 6） be∝ ������
（二） 柴油机、汽油机速度特性比较: 1) 柴油机在各种负荷下，其 Te 曲线都比较平坦，在中低负荷下，Te 随转速的升高而增 大。汽油机在各种负荷下，其 Te 曲线都比较窄，在中低负荷下，Te 随转速的升高而 降低。 2) 柴油机的最佳经济油耗区比较宽，汽油机节气门开度越小，be 的翘起程度越大，的最 佳经济油耗区比较窄。 ������1 ϕc ������ ������ ������������ ������������ = = ϕ������ ������0 ϕ������ ������������������ ∝ ������������ ������������������ ������������ ∝ ϕc ������ ������ ϕ������ ������������ ������
如何深度理解发动机特性曲线？
如何深度理解发动机特性曲线？在说明这个问题之前，我们⾸先来了解⼏个基本概念。
1、发动机有效功率：发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率。
发动机功率是发动机性能最重要的指标，汽车的最⾼车速就是由发动机功率决定的。
通常⽤⼤写的字母P来表⽰。
2、有效转矩：在发动机飞轮上对外输出的转矩称为有效转矩。
⼀般发动机的扭矩越⼤，它的加速能⼒和爬坡能⼒越强。
通常⽤⼤写的字母M来表⽰。
3、发动机转速：发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速。
发动机转速的⾼低，关系到单位时间内作功次数的多少。
通常⽤⼩写的字母n来表⽰。
4、有效燃油消耗率：发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率。
显然，有效燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。
通常⽤⼩写的字母g来表⽰。
以上这⼏个参数，是发动机重要的性能指标，可以⽤来表⽰发动机的⼯作状况，简称⼯况。
它们之间有如下的关系：P=M*n/9550由于汽车发动机的⼯况变化范围很⼤，所以这⼏个参数也可以在很⼤的范围内变化，⽽研究它们之间的变化规律，可以找出提⾼发动机动⼒性和经济性的有效途径。
这就是所说的发动机特性。
所谓的发动机特性，是指发动机的性能指标随发动机调整情况和运转⼯况⽽变化的规律。
表⽰其变化规律的曲线称为发动机特性曲线。
⼀般发动机有速度特性、负荷特性、调整特性、万有特性这⼏个特性。
由于柴油机和汽油机有很⼤的区别，所以它的特性曲线也有所不同。
下⾯我们以最常见的汽油机分别来说说这⼏个特性。
⼀、汽油机的速度特性所谓的速度特性，是指在发动机点⽕系统和燃油供给系统调整到最佳的条件下，在节⽓门开度不变时，发动机的有效功率、有效扭矩、有效燃油消耗率随发动机转速⽽变化的关系。
表述上述关系的曲线称为速度特性曲线。
当节⽓门全开时的速度特性称为发动机的外特性，它表⽰发动机的最⾼性能；节⽓门部分开启时的速度特性称为发动机部分特性。
部分特性曲线位于外特性曲线之下，有⽆限多条。
由于汽车发动机经常在部分负荷下⼯作，所以研究部分特性曲线更有实际意义，⼀般发动机要做出标定功率的90%、75%、50%、25%的速度特性。
工程机械功率匹配
工程机械功率传输的优化匹配【摆线液压马达工程师】工程机械一般通过柴油机—取力器—液压泵—液压马达(或液压缸)—减速器—执行元件进行功率传输，其中可调控功率的部件为柴油机、液压泵和液压马达。
工程机械在作业过程中负载变化很大，如果其功率传输系统匹配不合理，不仅会造成系统发热、能源浪费和环境污染，还会影响整机性能、作业效率和使用寿命。
功率传输优化匹配就是使柴油机输出功率适应负载变化需要，以实现功率损失最小、污染最少、油耗与噪声最低和作业效率最高的目的。
1.柴油机的最佳运转状态柴油机的运转状态直接影响整机动力性能和经济性。
柴油机的外特性曲线如图1所示。
从图1可以看出，功率、扭矩和油耗随转速变化而变化。
功率曲线是一个上升的抛物线，功率随着转速的增大而增大;扭矩曲线是一个不对称的抛物线，在0～n1(n1为最大扭矩点转速)之间扭矩呈上升趋势，之后呈下降趋势;油耗曲线呈凹形曲线，在某一转速时耗油量最低。
柴油机的最佳工作区域一般在最大功率的85%、扭矩较大、油耗较低的区域内。
2.液压泵和马达的最佳转速液压泵、液压马达同柴油机一样，有一个最佳的运转速度区域。
在该区域内，其机械效率ηt、容积效率ηv为最佳，发热量、噪声最小，使用寿命最长。
因此，应使工程机械在液压泵、液压马达的最佳转速区域内工作，一般最佳转速为最高转速的85%左右。
3.功率可调部件的合理匹配柴油机、液压泵和液压马达为可调控功率部件。
当柴油机、液压泵和液压马达的最佳工作转速确定后，可通过改变取力器、减速器(变速器)的传速比i来协调它们之间的参数关系，以实现它们之间的合理匹配。
如柴油机的最佳转速为nf为1600r/min，液压泵的最佳转速为nb为2000r/min，则取力器(或减速机)的速比为两者比值(0.80)，即取力器(或减速机)的速比i为0.80时，柴油机、液压泵和液压马达均处于最佳运转状态。
4.功率模块化控制工程机械作业时外部负载变化比较大，相应的功率变化也比较大，仅选取一个工况匹配液压泵和液压马达难于满足实际要求，因此应根据作业工况设置若干个功率模块。
船舶柴油机复习资料(全)
船舶柴油机复习资料(全)1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。
2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。
4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。
5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。
6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。
7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。
8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。
10.9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。
（是超负荷功率，为持续功率的14.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。
只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。
15.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。
16.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。
17.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。
18.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
19.机械损失功率：作用在活塞上指示功率传递到曲轴的过程中损失的功率。
20.活塞平均速度：曲轴一转两个行程中活塞运动速度的平均值。
21.机械负荷：柴油机部件承受最高燃烧压力，惯性力，振动冲击等强烈程度22.热负荷：柴油机燃烧室部件承受温度，热流量及热应力的强烈程度。
23.热疲劳：燃烧室部件在交变的热应力作用下出现的破坏现象。
24.薄壁强背：燃烧室部件的受热壁要薄，以减少热应力，强背就是在薄壁的设置强有力的支撑，以降低机械应力。
25.振荡冷却：活塞顶内腔设置大容积冷却空间，保持冷腔内冷却液只充满40%-60%，并以一定的循环速度流过，由于活塞运动的往复惯性力，使得冷却液在腔室中上下冲刷振荡，加强对活塞顶的冷却。
教您读懂发动机特性曲线图
教您读懂发动机特性曲线图2009年11月09日星期一12:41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
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。
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。
在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。
那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。
这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。
根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。
反映发动机运行状况常用速度特性曲线。
汽油发动机曲线图发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。
发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。
保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。
按照一定转速间隔依次进行上述步骤。
就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。
当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。
从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。
发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。
它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。
在汽油发动机外特性曲线中∶功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，但转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。
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机电工程学院交通专升本
1304004041
张明
柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。
要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。
这些曲线称为柴油机的特性曲线。
在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。
负荷特性。
当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。
测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。
柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。
耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。
耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。
如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。
点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命。
速度特性。
柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。
这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。
和耗油率g。
随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。
如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性
曲线。
如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。
对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。
在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。
在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax 以前就受到限制。
一般是将调速器开始起调速作用点c定在耗油率ge曲线上的最低油耗点上。
此时c点的功率称为额定功率NH，相应的转速称为额定转速nH，相应的扭矩称为额定扭矩MH。
由图1-14中的有效扭矩Me曲线得知，在低速区，扭矩的变化很小，由nl到nH之间的扭矩变化也不大。
最大扭矩Me,max与额定扭矩MH的比值称为内燃机的适应性系数，它是内燃机的动力性能指标，表示内燃机具有克服短暂过载的能力。
柴油机的适应系数一般为1.05-1.15。
内燃机作为动力装置在施工机械上使用时，尚需与变速器或液力变矩器等部件匹配工作，从而使内燃机本身和施工机械均具有防止过负荷的能力，有效地解决内燃机的特性与机械工作装置的要求不相适应的矛盾，并使内燃机在高效区运转。