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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)
報(bào)告(論文)題目： 某型渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
特性分析研究
作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)： 車輛工程
作者所在班級(jí)： B13141
作 者 姓 名 ： 楊國(guó)明
作 者 學(xué) 號(hào) ： 201322195
指導(dǎo)教師姓名： 臧繼嵩
完 成 時(shí) 間 ： 2017.5
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制
北華航天工業(yè)學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
某型渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析研究
是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。
特此聲明
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師：
年 月 日 年 月
北華航天工業(yè)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(理工類)
學(xué)生姓名： 楊國(guó)明 專 業(yè)： 車輛工程 班 級(jí)： B13141 學(xué) 號(hào)： 201322195
指導(dǎo)教師： 臧繼嵩 職 稱： 實(shí)驗(yàn)師 完成時(shí)間： 2017-03
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
某型渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析研究
題目來(lái)源
教師科研課 題
縱向課題（?。?
題目類型
理論研究（√）
注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√”
橫向課題（?。?
應(yīng)用研究（ ）
教師自擬課題（√?。?
應(yīng)用設(shè)計(jì)（ ）
學(xué)生自擬課題（?。?
其 他（?。?
總體設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要點(diǎn)：
通過測(cè)功機(jī)對(duì)指定渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，得出動(dòng)力性相關(guān)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析發(fā)動(dòng)機(jī)特性。
工作環(huán)境及技術(shù)條件：
發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)一臺(tái)、指定渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一臺(tái)、熟讀《發(fā)動(dòng)機(jī)原理》和《汽車?yán)碚摗?
工作內(nèi)容及最終成果：
1. 試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：通過數(shù)據(jù)測(cè)量，分析指定發(fā)動(dòng)機(jī)特性。
2.試驗(yàn)要求：通過學(xué)生自己動(dòng)手操作測(cè)功機(jī)，測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理分析。系統(tǒng)地說明做這個(gè)試驗(yàn)的相關(guān)背景，研究的意義。
3.劃出發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線、實(shí)驗(yàn)設(shè)備相關(guān)簡(jiǎn)圖，明確試驗(yàn)流程圖，數(shù)據(jù)處理后結(jié)合用圖表進(jìn)行分析。文字說明簡(jiǎn)明通順。計(jì)算過程只需列出已知條件、計(jì)算公式，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，省略計(jì)算過程，直接寫出計(jì)算結(jié)果。
4.任務(wù)完成驗(yàn)收時(shí)提供材料：完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，畢業(yè)論文（學(xué)術(shù)論文標(biāo)準(zhǔn)）。
時(shí)間進(jìn)度安排：
廣泛查閱參考資料，重點(diǎn)閱讀重要參考文獻(xiàn) ；
試驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試研究；
試驗(yàn)操作；
試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析；
撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師簽字： 2017 年 月 日
教研室主任意見：
教研室主任簽字： 2017 年 月 日
摘 要
本文通過測(cè)功機(jī)對(duì)渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析指定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特性。關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的特性分析，主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括動(dòng)力性指標(biāo)（輸出功率Pe、輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、平均有效壓力Pme）以及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率be等）隨各種工況的變化來(lái)進(jìn)行分析研究。發(fā)動(dòng)機(jī)的特性不僅包括發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性、負(fù)荷特性，還包括了萬(wàn)有特性等等。本文主要分析速度特性（反應(yīng)動(dòng)力性）與負(fù)荷特性（反應(yīng)經(jīng)濟(jì)性），同時(shí)闡述了改善柴油機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的一些措施。
關(guān)鍵詞: 柴油機(jī) 性能指標(biāo) 動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)性
Abstract
Based on the experimental data, the characteristics of the diesel engine are analyzed according to the experimental results of the dynamometer. The characteristics of the engine, mainly through the engine performance indicators with the changing characteristics of the working conditions. The engine performance index includes Power Index (output power PE, output torque TTQ, average effective pressure PME) and economic Index (fuel consumption rate being etc), engine characteristics include engine load characteristic, speed characteristic and universal characteristic. This paper mainly analyzes the characteristics of speed and load, and expounds the measures to improve the power and economy of diesel engine.
Key words : Diesel Performance indicators Dynamic performance and economic
performance
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 ?緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.2 論文研究?jī)?nèi)容與方法 3
第2章 渦輪增壓柴油機(jī)與實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)功機(jī) 4
2.1 柴油機(jī)工作原理： 4
2.2 廢氣渦輪增壓器 4
2.3電力測(cè)功機(jī) 5
第3章 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特性實(shí)驗(yàn) 6
3.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性實(shí)驗(yàn)步驟 6
3.2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)步驟 6
第4章 實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)的對(duì)比分析 8
4.1 柴油機(jī)的速度特性 8
第5章 結(jié)論 20
5.1 結(jié)論 20
5.1.1 柴油機(jī)與汽油機(jī)的對(duì)比： 20
5.1.2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 21
5.1.3 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn) 21
5.2 提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的方式 21
致 謝 23
參考文獻(xiàn) 24
第1章 ?緒論
1.1 研究背景和意義
發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種動(dòng)力機(jī)械，主要為其它的工作機(jī)械提供最為關(guān)鍵的動(dòng)力。對(duì)汽車來(lái)說，發(fā)動(dòng)機(jī)作為其核心，它的輸出特性將會(huì)在很大程度上決定著車輛的行駛特性。因此，熟練地了解和全面掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，對(duì)有效利用動(dòng)力源，以及提高整車性能具有重要意義。而發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性主要通過其動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以及排放性能指標(biāo)等隨發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況的變化特性來(lái)表現(xiàn)出來(lái)。所以為什么要研究發(fā)動(dòng)機(jī)的特性？就在于為了能夠正確的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，而后不僅能為汽車更能為各種工作機(jī)械選擇使用發(fā)動(dòng)機(jī)提供參考和標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，若能正確的評(píng)價(jià)、分析發(fā)動(dòng)機(jī)特性，那就可以找到方向途徑去改善提高發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能。整車性能與發(fā)動(dòng)機(jī)性能也可以進(jìn)行良好的匹配。而柴油機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要的一大類，也極具有研究意義。
在這100多年里，柴油機(jī)應(yīng)用涉及范圍越發(fā)廣泛，各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)也有了很大程度的發(fā)展。已有各項(xiàng)研究成果確切表示：在當(dāng)今各領(lǐng)域應(yīng)用的各類動(dòng)力機(jī)械中，柴油機(jī)是能量利用率最佳、最節(jié)能、熱效率最高的機(jī)型。從技術(shù)進(jìn)步的層面來(lái)看，在結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)裝置效率、柴油機(jī)熱效率、功率上它們都獲得了很大的提升：配備了最先進(jìn)技術(shù)的柴油機(jī)，燃油消耗率最低可至198g/kWh，升功率可達(dá)到30～50kWh/L，標(biāo)定功率油耗可達(dá)到204g/kWh，扭矩儲(chǔ)備系數(shù)可達(dá)到0.35之上;內(nèi)燃機(jī)車用柴油機(jī)一直在隨時(shí)代發(fā)展不斷進(jìn)步，正向高強(qiáng)化柴油機(jī)進(jìn)軍。
世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的各國(guó)對(duì)柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展也相當(dāng)重視，在燃料供應(yīng)、稅收等方面給予便利促進(jìn)柴油機(jī)的普及與發(fā)展。我國(guó)1958年成功生產(chǎn)了第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車，在之后短暫的不到70年里，為滿足我國(guó)鐵路現(xiàn)代化建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)帶動(dòng)的市場(chǎng)運(yùn)輸需求，科學(xué)研究人員以及技術(shù)人員持續(xù)鉆研：從最開始的只能照搬仿制到后來(lái)也能自主研發(fā)創(chuàng)新，我國(guó)的柴油機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)已經(jīng)可以說是一步步逼近國(guó)際上的柴油機(jī)先進(jìn)制造技術(shù)水平。近30年來(lái)，我國(guó)的柴油內(nèi)燃機(jī)車的不斷發(fā)展。有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，柴油機(jī)的整體性能在不斷優(yōu)化中。內(nèi)燃機(jī)車用柴油機(jī)獲得了成足的發(fā)展，目前已經(jīng)有了自己的東風(fēng)4等15種新機(jī)型。從最開始1984年誕生的DF8到隨后生產(chǎn)的DF4D、DF8B（DF11）至HXN5，都可以感受到各組成部件與其性能，都得到了比之前更為精確的掌控，比如柴油機(jī)的缸徑；檢修機(jī)率在提高，平均有效壓力和強(qiáng)化系數(shù)在穩(wěn)步增加，燃油消耗率不斷下降，單位功率質(zhì)量也在下降，強(qiáng)化系數(shù)環(huán)比增長(zhǎng)率基本保持在每年10%左右。不僅延長(zhǎng)了核心機(jī)群的使用壽命，也在不斷加長(zhǎng)它的可行行程。
很久以前，柴油車居然被大家嫌棄甚至拋棄過一段時(shí)間，因?yàn)樗泻芏嗳秉c(diǎn)，比如：體積過大、發(fā)出氣味超難聞、噪聲又高。柴油機(jī)在乘用車上的應(yīng)用廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如汽油機(jī)，就是因?yàn)樵胍艉驼駝?dòng)比汽油機(jī)大很多?，F(xiàn)在的柴油機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展,噪聲這個(gè)環(huán)境環(huán)保方面的問題，已引起大家的重視。隨著振動(dòng)噪聲治理技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)發(fā)展，柴油機(jī)的這個(gè)缺陷正在被人們不斷改正優(yōu)化。柴油機(jī)關(guān)于噪音方面的缺陷現(xiàn)如今已經(jīng)不成問題，轎車上用的柴油機(jī)噪音已經(jīng)獲得控制，甚至降低到跟汽油機(jī)的噪音所差不多。即使柴油機(jī)在高速上噪音比汽油機(jī)噪音大,也在可接受的范圍內(nèi)。
柴油機(jī)被普遍應(yīng)用于車輛動(dòng)力、灌溉、發(fā)電、船舶動(dòng)力等各項(xiàng)領(lǐng)域。在車用動(dòng)力這一塊，柴油機(jī)的優(yōu)勢(shì)最為突出。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用，已然坐穩(wěn)了所屬產(chǎn)業(yè)鏈中核心的位置之一。歷經(jīng)發(fā)展10來(lái)年，一系列的零部件配套公司伴隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)業(yè)的紅火而生成，大部分的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)公司更多是作為總承裝配者的角色存在著，對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的比較關(guān)鍵的這些零部件：凸輪曲柄、連桿、氣缸套、活塞已分化給專業(yè)的公司制造。而專業(yè)化分工的好處：它令柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠商可以更加充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，集中精力來(lái)研究柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要還是配套最后的整車產(chǎn)品，例如大功率高速柴油機(jī)就用來(lái)配套船舶、工程機(jī)械、大型客車、重型汽車、發(fā)電機(jī)組等等。所以，有關(guān)終端整車產(chǎn)品的市場(chǎng)情況直觀反應(yīng)著柴油機(jī)行業(yè)的發(fā)展情況。而當(dāng)今各國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，使用轉(zhuǎn)速為900～1 000 r/min的四沖程、中速柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)車仍然是占據(jù)絕大部分。全世界車用動(dòng)力"柴油化"趨勢(shì)已大體形成。在歐洲柴油轎車早已被廣泛采用和接納，要知道它的市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)歐洲汽車總銷量的40%是柴油車，而在美國(guó)，柴油車在市場(chǎng)上的銷售量也在逐年遞增。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)市場(chǎng)2002年的柴油轎車的銷售量超過31220輛，比2001年還要增加了足足35%。寶馬、大眾、通用、福特和戴姆勒-克萊斯勒等多家國(guó)際汽車行業(yè)的大公司大企業(yè)都對(duì)美國(guó)的柴油車市場(chǎng)表示出濃厚強(qiáng)烈的興趣，更具體來(lái)說應(yīng)該是柴油轎車市場(chǎng)。以上所說的都是指現(xiàn)代的綠色柴油機(jī)。采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是一種可行的過渡性技術(shù)解決方案。在乘用車應(yīng)用方面柴油機(jī)正逐步發(fā)展，歷經(jīng)這數(shù)十年來(lái)，當(dāng)今的柴油機(jī)毫無(wú)疑問已然成為了一種既可排放清潔又達(dá)到節(jié)約能源的目的的動(dòng)力機(jī)械：不僅柴油的污染性比汽油污染性小，而且柴油機(jī)的熱效率比汽油機(jī)熱效率高，根據(jù)相關(guān)學(xué)者預(yù)測(cè)，在往后二十年，甚至在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，世界車用動(dòng)力的主流將一直是柴油機(jī)。
在農(nóng)用柴油機(jī)方面的發(fā)展，預(yù)測(cè)全世界農(nóng)用柴油機(jī)的市場(chǎng)將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭：一是由于全球人口的迅速增長(zhǎng)還有老舊設(shè)備的更新?lián)Q代都導(dǎo)致對(duì)農(nóng)用柴油機(jī)的需求較大。二是由于在發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)用柴油機(jī)市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)將抵消發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)的衰落帶來(lái)的影響；
對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)作為航空工業(yè)的核心細(xì)分子行業(yè)，毫無(wú)疑問未來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭將十分迅猛。
綜合以上對(duì)各個(gè)方面領(lǐng)域的了解分析，我覺得全球柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展將保持持續(xù)的增長(zhǎng)，穩(wěn)步向前。
1.2 論文研究?jī)?nèi)容與方法
在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的研究分析之前，要求我們掌握發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的測(cè)量方法，了解發(fā)動(dòng)機(jī)的各類使用工況。查閱資料，操作測(cè)功機(jī)，主要測(cè)量出輸出轉(zhuǎn)矩Ttq，同時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n。根據(jù)《發(fā)動(dòng)機(jī)原理》一書描述，有：
由此可求得發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率Pe，在此基礎(chǔ)上根據(jù)功率和平均有效壓力的關(guān)系式，平均有效壓力Pme也可輕易計(jì)算出。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功會(huì)被測(cè)功器吸收，利用這一特點(diǎn)有規(guī)律地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷Ttq和轉(zhuǎn)速n，這就模擬出了發(fā)動(dòng)機(jī)的各種使用工況，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
明確試驗(yàn)流程，通過動(dòng)手操作測(cè)功機(jī)，測(cè)量柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理分析，系統(tǒng)地說明做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)背景，實(shí)驗(yàn)?zāi)康募把芯康囊饬x。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，客觀說明實(shí)驗(yàn)對(duì)象指定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。
試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果校正：由于試驗(yàn)的環(huán)境等因素會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生偏差，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣進(jìn)行校正。
國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)為：大氣壓力p0=99kPa，環(huán)境溫度為：t0=25℃（T0=298K）,相對(duì)濕度?0=30%。
根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)（測(cè)功機(jī)上直接讀?。┊嫵霭l(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線圖，數(shù)據(jù)處理后結(jié)合用圖表進(jìn)行分析。文字說明簡(jiǎn)明通順。計(jì)算過程只需列出已知條件、計(jì)算公式，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，省略計(jì)算過程，直接寫出計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)處理后，圖表結(jié)合進(jìn)行分析，文字表述說明結(jié)論。
第2章 渦輪增壓柴油機(jī)與實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)功機(jī)
2.1 柴油機(jī)工作原理：
四沖程柴油機(jī)的工作原理是：
（1）進(jìn)氣沖程——進(jìn)氣門開啟、排氣門關(guān)閉，活塞在曲軸、連桿的帶動(dòng)下，從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，把新鮮空氣吸進(jìn)氣缸，活塞到達(dá)下止點(diǎn)，進(jìn)氣沖程結(jié)束；
（2）壓縮沖程——進(jìn)排氣門關(guān)閉，活塞在曲軸、連桿的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，吸進(jìn)氣缸的空氣被壓縮成高溫、高壓氣體，活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮沖程結(jié)束；
（3）做功沖程——壓縮沖程結(jié)束后，（進(jìn)排氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)）噴油器將燃油噴進(jìn)氣缸，在高溫、高壓氣體的作用下，燃油被壓燃，氣缸內(nèi)產(chǎn)生巨大的能量，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸飛輪組儲(chǔ)存和輸出能量，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，做功沖程結(jié)束；
（4）排氣沖程——進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟，活塞在曲軸、連桿的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，將氣缸內(nèi)燃燒后的廢氣排出，活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣沖程結(jié)束。
在進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程中，只有做功沖程產(chǎn)生能量，其他三個(gè)沖程都是靠曲軸、飛輪的慣性完成的。柴油機(jī)燃點(diǎn)低，無(wú)火花塞采用壓燃，工作過程中活塞向下吸入空氣然后進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉活塞向上把氣體壓縮只35~50個(gè)大氣壓，溫度生高。這時(shí)噴油嘴噴油，柴油遇到高壓空氣猛烈燃燒。把活塞推下。排氣門打開活塞向上排出廢氣。
2.2 廢氣渦輪增壓器
發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料產(chǎn)生的能量（化學(xué)能轉(zhuǎn)化來(lái)的內(nèi)能——溫度、壓力、氣體膨脹速度等）有大約1/3通過傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能還有1/3進(jìn)入冷卻系統(tǒng)另外1/3隨廢氣排出。
渦輪增壓器做的事情，就是把最后那排出的1/3轉(zhuǎn)化一部分到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中去 對(duì)氣體進(jìn)行“預(yù)處理”，利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃油廢氣的動(dòng)能將空氣泵入汽缸，從而節(jié)約一部分能量。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)為：進(jìn)入的空氣已經(jīng)進(jìn)過壓縮，擁有了一定的溫度和壓力（內(nèi)能增加）更有利于在氣缸中與燃料噴霧充分混合，從而使燃料燃燒更充分，降低了雜質(zhì)（不然全燃燒產(chǎn)生的碳顆粒及其化合物）的同時(shí)提高了燃燒效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
廢氣增壓利用尾氣推動(dòng)渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪帶動(dòng)泵輪向發(fā)動(dòng)機(jī)泵送空氣，從而提高進(jìn)氣壓力，增加每個(gè)循環(huán)中的進(jìn)氣，使可燃混合氣接近于空燃比小于1的稀薄燃燒。這樣，在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的情況下可以提高輸出功率，同時(shí)也降低了燃油消耗率。但是經(jīng)過泵輪的空氣會(huì)變熱，會(huì)使實(shí)際的充量系數(shù)小于理論系數(shù)，因此現(xiàn)在的渦輪增加一般都配備有中冷器。
大家可能會(huì)覺得渦輪增壓裝置非常復(fù)雜，其實(shí)并不復(fù)雜，渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上，最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。這樣一個(gè)整體的渦輪增壓裝置就做好，你的發(fā)動(dòng)機(jī)就好像電腦CPU一樣被“超頻”了。
2.3電力測(cè)功機(jī)
電力測(cè)功機(jī)采用交流變頻回饋加載，加載能量通過交流負(fù)載發(fā)電機(jī)回饋電網(wǎng)；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速通過傳感器直接測(cè)量；電量綜合測(cè)量?jī)x表檢測(cè)電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等；計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)、顯示并完成數(shù)據(jù)處理、報(bào)表及各種曲線。利用電機(jī)測(cè)量各種動(dòng)力機(jī)械軸上輸出的轉(zhuǎn)矩，并結(jié)合轉(zhuǎn)速以確定設(shè)備的功率。因?yàn)楸粶y(cè)量的動(dòng)力機(jī)械可能有不同轉(zhuǎn)速，所以用作電力測(cè)功機(jī)的電機(jī)必須是可以平滑調(diào)速的電機(jī)。電力測(cè)功機(jī)分直流電力測(cè)功機(jī)和交流電力測(cè)功機(jī)，目前用得較多的是交流電力測(cè)功機(jī)。我們實(shí)驗(yàn)所用的DL110測(cè)功機(jī)就是交流電力測(cè)功機(jī)。
電力測(cè)功機(jī)是目前市面上最先進(jìn)的加載測(cè)功設(shè)備，尤其在中小功率以及微小功率的動(dòng)力機(jī)械加載測(cè)功試驗(yàn)中，可以兼顧各動(dòng)力機(jī)械的低速及高速加載測(cè)功試驗(yàn)，相對(duì)其它類型測(cè)功加載設(shè)備而言，在性能、可靠性、維護(hù)難易程度等方面都有比較明顯的優(yōu)勢(shì)；尤其在低速機(jī)械的加載測(cè)功方面，則更是其它方法無(wú)可比擬的，它幾乎可以從0轉(zhuǎn)速開始就可以提供電力測(cè)功機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；當(dāng)然，交流電力測(cè)功機(jī)還有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是能源回饋功能，它可以將被測(cè)機(jī)械發(fā)出的能量以電能的型式回饋給電網(wǎng)，供其他設(shè)備使用，而不是將能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，從這一點(diǎn)來(lái)說，交流測(cè)功機(jī)在建成后使用經(jīng)濟(jì)性是其他測(cè)功機(jī)無(wú)法比擬的，因?yàn)楣?jié)約了能源，也就等于產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。特別在這個(gè)能源越來(lái)越緊張的年代，節(jié)約已經(jīng)被越來(lái)越多的企業(yè)所重視。
第3章 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特性實(shí)驗(yàn)
3.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性實(shí)驗(yàn)步驟
在實(shí)驗(yàn)過程中，若把油門開度置于最大位置，則所測(cè)特性為外特性；否則便是部分負(fù)荷速度特性，因此，制取速度特性時(shí)應(yīng)把油門開度置于某一確定的位置。維持發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫、機(jī)油溫度和機(jī)油壓力在正常的工作范圍內(nèi)。
a. 按照《發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)安全操作規(guī)范》做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架系統(tǒng)（含發(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)功機(jī)等）油、水、電工作連接正常。
b. 啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，并預(yù)熱之，待內(nèi)燃機(jī)冷卻液溫度和潤(rùn)滑油溫度均達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)才可開始實(shí)驗(yàn)。
c. 逐漸開大油門，同時(shí)配合調(diào)整測(cè)功機(jī)，以增加內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷，直至油門全開，內(nèi)燃機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。
d. 將噴油提前角調(diào)整至最佳的位置。
e. 調(diào)整內(nèi)燃機(jī)油門至預(yù)定開度并固定（柴油機(jī)固定供油拉桿），調(diào)整內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷，使之穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)于可能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速。待平穩(wěn)后，測(cè)定并記錄待測(cè)參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)。
f. 減少測(cè)功機(jī)負(fù)荷并固定平穩(wěn)后，使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速逐步增加（一般每次轉(zhuǎn)速以200~500r/min左右遞增），在內(nèi)燃機(jī)工作范圍內(nèi)，適應(yīng)順次地取8個(gè)左右測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
g.在試驗(yàn)過程中，以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)矩、輸出功率和油耗率be為縱坐標(biāo)，繪制監(jiān)督曲線，檢查試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。如果有不規(guī)則數(shù)據(jù)點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)重新測(cè)量該工況。
h.實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)逐漸減小測(cè)功機(jī)負(fù)荷至發(fā)動(dòng)機(jī)空負(fù)荷，配合減小油門開度，再低速運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，待溫度降低后，方可熄火。抄錄整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)計(jì)入實(shí)驗(yàn)記錄表，做好保養(yǎng)清理工作。
3.2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)步驟
a. 按照《發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)安全操作規(guī)范》，做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架系統(tǒng)油、水、電連接正常。
b. 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控試驗(yàn)臺(tái)油門上電、勵(lì)磁上電，預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)至發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水出水溫度為80±5℃。同時(shí)了解發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控試驗(yàn)臺(tái)基本工作原理。
c. 預(yù)熱完成后，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度至最小，發(fā)動(dòng)機(jī)回到怠速。
d. 改變測(cè)功機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速為負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度的大小，使之處于最大位置。待發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定后，測(cè)量其燃油消耗量B（g），測(cè)量二次，同時(shí)測(cè)量該工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩Ttq和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，并記錄保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
式中，m為消耗的燃油質(zhì)量（g）；t為消耗燃料所需要的時(shí)間（s）。
e. 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速下輸出的最大扭矩計(jì)算并確定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩Ttq調(diào)節(jié)量的大小，保證實(shí)驗(yàn)工況不少于7個(gè)點(diǎn)，以便繪制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性曲線。
f. 依次減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度的大?。ù藭r(shí)測(cè)功機(jī)自動(dòng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小，保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定）使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩（測(cè)功機(jī)讀數(shù)）Ttq每次降低的差額相同，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟e，記錄并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。直至測(cè)功機(jī)的讀數(shù)接近為0。
g. 以發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率Pe為橫坐標(biāo)，油耗量B與燃油消耗率be為縱坐標(biāo)繪制監(jiān)督曲線。
h. 實(shí)驗(yàn)完畢后，將發(fā)動(dòng)機(jī)空負(fù)荷，低俗運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后停車，并抄錄整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)記入實(shí)驗(yàn)記錄表，作好保養(yǎng)清理工作。
第4章 實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)的對(duì)比分析
發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是決定汽車效率的關(guān)鍵性因素?！白罡咻敵龉β蔖e”和最高輸出轉(zhuǎn)矩Ttq”這兩個(gè)關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)在大部分汽車的產(chǎn)品說明書上都有顯示，而且還用曲線圖表達(dá)出發(fā)動(dòng)機(jī)特性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，若使用工況改變，輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩和耗油量這三個(gè)基本的發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)都會(huì)隨之而改變。發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的變化是有跡可循的，發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線圖就是將這些有規(guī)律的數(shù)據(jù)生成曲線。生成的各種發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線，就是用來(lái)正確的理解和判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的具體表現(xiàn)。
4.1 柴油機(jī)的速度特性
速度特性直觀地影響到柴油機(jī)所能輸出的功率，速度特性不同會(huì)造成不同的柴油機(jī)在拉貨物時(shí)表現(xiàn)出差異：有的能跑80有的卻只能跑60。
速度特性曲線直接反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況。發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性曲線走勢(shì)特征顯現(xiàn)了輸出功率Pe（kw）、轉(zhuǎn)矩Ttq（N×m）、燃油消耗率be（g/kw×h）隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n改變而發(fā)生的具體變化。這時(shí)就要說明速度特性的定義：當(dāng)供給的油量確定不變時(shí)，柴油機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)比如Ttq、Pe、be隨轉(zhuǎn)速n改變而改變的關(guān)系。速度特性包括外特性以及部分負(fù)荷速度特性。在柴油機(jī)的油量供給達(dá)到最大時(shí)，所測(cè)出來(lái)的速度特性，它就是外特性。在油量供給小于最大供給油量，并且保持不變，所測(cè)量的速度特性就是部分負(fù)荷速度特性。
實(shí)驗(yàn)所用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性我們是在測(cè)功機(jī)上測(cè)量得出的。通過測(cè)功機(jī)操作調(diào)整，保持油門開度不變即是保持柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度一定值不變，等轉(zhuǎn)速n的值穩(wěn)定之后，在測(cè)功機(jī)上讀取在這一固定的使用工況下的轉(zhuǎn)矩、功率、燃油消耗率等讀數(shù)，然后通過改變柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷（轉(zhuǎn)矩變化），調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，就可獲得穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n下的功率、燃油消耗率和轉(zhuǎn)矩等另外一組數(shù)據(jù)。連續(xù)均勻有規(guī)律的從最高轉(zhuǎn)速降低固定差額，按次序重復(fù)以上的操作，最后就獲得各個(gè)轉(zhuǎn)速下的一組組數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行列表，而后在圖上描繪出每一個(gè)點(diǎn)，再相互連成平滑的曲線，最后就成功生成功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三種關(guān)于n的變化曲線，這三項(xiàng)數(shù)據(jù)自然會(huì)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)速區(qū)域?qū)?yīng)。
油門開度100%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-1
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2800
254.5
74.6
20.922
280.4
75.3
256.7
278
100
2600
280.7
76.4
17.905
234.3
77.1
283
232.4
100
2400
291.3
73.2
16.802
229.6
73.8
293.7
227.6
100
2300
301.9
72.7
16.345
224.7
73.3
304.5
222.9
100
2200
309.1
71.2
15.525
218
71.8
311.7
216.2
100
2100
310.7
68.3
14.927
218.5
68.9
313.3
216.7
100
2000
310.7
65.1
14.326
220.2
65.6
313.3
218.3
100
1900
305.6
60.8
13.025
214.3
61.3
308.2
212.5
100
1800
290.3
54.7
12.273
224.3
55.2
292.7
222.4
100
1700
279.4
49.7
10.734
215.8
50.1
281.7
214
100
1600
278.2
46.6
9.906
212.5
47
280.5
210.7
100
1400
293.4
43
9.328
216.9
43.4
295.9
215.1
100
1200
284.2
35.7
8.518
238.5
36
286.6
236.5
100
1000
264.4
27.7
6.915
249.8
27.9
266.6
247.7
100
800
220.4
18.5
5.134
278.1
18.6
222.3
275.8
100
圖4-1 外特性曲線
當(dāng)柴油機(jī)油門開度處于100%時(shí)，所測(cè)出的速度特性，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，它明確地表示出發(fā)動(dòng)機(jī)所能輸出的最大動(dòng)力。這是個(gè)特殊的特性曲線，所以我們單獨(dú)出來(lái)分析。在汽車產(chǎn)品說明書上，雖然大都繪制出了發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線圖，但卻只顯示了功率以及轉(zhuǎn)矩關(guān)于轉(zhuǎn)速n的特性曲線。外特性曲線中我們可以看出柴油機(jī)各項(xiàng)性能所能達(dá)到的最高指標(biāo)。從外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表及外特性曲線上可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的所能達(dá)到的最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及它們對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速和燃油消耗量：
最大功率≈77.1 kw 最大轉(zhuǎn)矩≈313.3 N·m
100%油門開度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率，處于最佳的工作狀態(tài)下。由上圖可以看出外特性曲線的特征是∶從整體走勢(shì)來(lái)看，Pe-n曲線和Ttq-n曲線都是凸形曲線，都是先增后減，但兩者的具體細(xì)節(jié)狀況是不相同的。
接下來(lái)我們具體分析：在轉(zhuǎn)矩的曲線中，就可看出Ttq-n曲線整體的波動(dòng)都屬于較平坦，在各個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)域波動(dòng)量都不大，說明動(dòng)力平穩(wěn)。理論上，在Pe-n的曲線中，輸出功率Pe應(yīng)該隨著轉(zhuǎn)速n增大而增大，即使到了轉(zhuǎn)速n的最高限值（標(biāo)定轉(zhuǎn)速）曲線的最高點(diǎn)仍未出現(xiàn)；實(shí)際上從圖中可以看出，除了最后一點(diǎn)有誤差基本符合理論；在be-n曲線中，它是一個(gè)微凹形曲線，終點(diǎn)值>起點(diǎn)值>中間值；
固定油門開度之后，觀察燃油消耗率be隨轉(zhuǎn)速n的變化：可以觀察出曲線的最低點(diǎn)都是在中間區(qū)域。而中間區(qū)域的轉(zhuǎn)速也剛好是車用的常用工況。因此中間區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性非常重要，需要我們優(yōu)先保證。只有提高優(yōu)化這個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性，才能使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)造更高的輸出價(jià)值。為了使這個(gè)區(qū)間范圍更廣，使得在更廣泛的區(qū)域內(nèi)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性都能夠極佳，所以科研人員以及技術(shù)人員研發(fā)推廣VVT，增壓器等技術(shù)，并被采用到生產(chǎn)當(dāng)中。雖然只分析了指定的這一款YN38CRD2型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其它各種型號(hào)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所呈現(xiàn)出來(lái)的外特性曲線也不會(huì)全部相同，但卻是小異大同，基本趨勢(shì)變化是差不多的。
油門開度90%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-2
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2800
258.9
75.9
18.386
242.2
76.6
261.1
240.2
90.1
2597
284.4
77.3
18.172
235
78
286.7
233.1
90.1
2396
294.8
73.9
17.444
235.9
74.6
297.2
233.9
90.1
2200
310.7
71.6
17.421
243.4
72.2
313.3
241.4
90.1
1999
305.9
64
14.266
222.8
64.6
308.4
220.9
90.1
1800
290.6
54.8
11.395
208.1
55.2
293
206.3
90.1
1599
275.3
46.1
10.62
230.4
46.5
277.6
228.5
90.1
1400
290.4
42.6
8.959
210.4
42.9
292.8
208.7
90.1
1199
287.1
36
8.864
245.9
36.3
289.5
243.9
90.1
998
263.6
27.5
6.362
231
27.8
265.8
229.1
90.1
油門開度80%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-3
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2798
256.6
75.2
16.62
221.1
75.8
258.7
219.2
80.5
2598
283.6
77.2
16.62
215.4
77.8
286
213.6
80.5
2398
295.5
74.2
16.62
224
74.8
298
222.1
80.5
2199
309.7
71.3
16.62
233.1
71.9
312.3
231.1
80.5
2000
305.6
64
15.684
245
64.6
308.2
243
80.5
1806
294.1
55.6
12.359
222.2
56.1
296.6
220.3
80.5
1600
273.9
45.9
10.641
231.9
46.3
276.2
230
80.5
1397
288.4
42.2
9.155
217
42.6
290.8
215.1
80.5
1199
285.1
35.8
8.214
229.5
36.1
287.5
227.6
80.5
998
258.1
27
6.669
247.2
27.2
260.3
245.1
80.5
800
228.2
19.1
5.003
261.8
19.3
230.1
259.6
80.5
油門開度70%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-4
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2800
258.6
75.8
17.775
234.5
76.4
260.8
232.5
70
2603
284.2
77.5
18.073
233.3
78.1
286.6
231.4
70
2401
294.1
73.9
16.985
229.7
74.6
296.6
227.8
70
2199
310
71.4
16.768
234.9
72
312.6
232.9
70
1999
305.5
64
16.768
262.2
64.5
308
260
70
1800
292.6
55.1
16.481
298.9
55.7
295.7
295.7
70
1599
273.9
45.9
10.834
236.2
46.3
276.2
234.2
70
1399
288.6
42.3
9.235
218.5
42.6
291
216.7
70
1199
284.5
35.7
8.168
228.7
36
286.9
226.8
70
998
262.7
27.4
6.848
249.6
27.7
264.9
247.5
70
801
231
19.4
5.156
266.2
19.5
232.9
264
70
油門開度60%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-5
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2798
182.5
53.5
13.564
253.7
53.9
184
251.6
60.3
2604
216.3
59
13.564
230
59.5
218.1
228.1
60.3
2396
238.2
59.8
14.174
237.1
60.3
240.2
235.2
60.3
2193
241.8
55.5
13.569
244.4
56
243.8
242.4
60.3
1997
245.4
51.3
11.734
228.6
51.8
247.4
226.7
60.3
1801
233.7
44.1
10.423
236.4
44.5
235.7
234.5
60.3
1599
234.1
39.2
9.129
232.8
39.5
236.1
230.9
60.3
1399
244.1
35.8
8.154
228.1
36.1
246.1
226.2
60.3
1200
260.6
32.8
7.526
229.8
33
262.8
227.9
60.3
1004
269.1
28.3
6.56
231.9
28.5
271.4
230
60.3
794
230.9
19.2
5.424
282.7
19.3
232.8
280.4
60.3
油門開度50%外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-6
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2802
62.2
18.3
7.379
404.3
18.4
62.7
401
50.6
2598
80.4
21.9
7.35
336
22.1
81.1
333.2
50.6
2408
123.6
31.2
7.455
239.3
31.4
124.6
237.3
50.6
2200
153.9
35.4
8.298
234.1
35.7
155.2
232.1
50.6
2000
166.2
34.8
8.152
234.2
35.1
167.6
232.2
50.6
1799
158
29.8
7.345
246.8
30
159.3
244.8
50.6
1599
159.8
26.8
6.331
236.6
27
161.2
234.6
50.6
1400
196.5
28.8
6.131
212.8
29
198.1
211.1
50.6
1200
193.5
24.3
5.36
220.4
24.5
195.1
218.6
50.6
1000
181.5
19
4.424
232.9
19.2
183
230.9
50.6
圖4-1 轉(zhuǎn)矩Ttq與轉(zhuǎn)速n
將油門開度從100%到50%的所有的Ttq與轉(zhuǎn)速n的曲線放到一個(gè)圖表里，可以看出除了個(gè)別差異太大的數(shù)值外，轉(zhuǎn)矩的曲線基本上在低轉(zhuǎn)速區(qū)800-1400（r/min）之間隨著n增加，Ttq增大；并在轉(zhuǎn)速區(qū)域?yàn)?400-2000（r/min）內(nèi)持續(xù)增大達(dá)到最大值之后開始減小。
隨后n從2000直到2800r/min，Ttq持續(xù)減小?？煽闯鯰tq-n曲線整體的波動(dòng)都屬于較平坦，在各個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)域波動(dòng)量都不大，說明動(dòng)力平穩(wěn)。
圖4-2 輸出功率Pe與轉(zhuǎn)速n
將油門開度從100%到50%的所有的Pe與轉(zhuǎn)速n的曲線放到一個(gè)圖表里，可以看出除了個(gè)別差異太大的數(shù)值外，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，Pe幾乎與n成線性增長(zhǎng)?；旧显谵D(zhuǎn)速為2600（r/min）時(shí)達(dá)到最大值，但在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，功率Pe下降了一點(diǎn)點(diǎn)。根據(jù)式
可知，Pe主要取決于Ttq與n的乘積，由于Ttq隨n變化平坦，那么Pe與n才有了以上的線性關(guān)系。
圖4-3 燃油消耗率be與轉(zhuǎn)速n
將油門開度從100%到50%的所有的油耗率be與轉(zhuǎn)速n的曲線放到一個(gè)圖表里，可以看出除了個(gè)別差異太大的數(shù)值外，油耗率的曲線基本上在低轉(zhuǎn)速區(qū)800-1400（r/min）之間隨著n增加，be下降；并在轉(zhuǎn)速區(qū)域?yàn)?400-2000（r/min）內(nèi)持續(xù)減小達(dá)到最小值之后增大。在隨后2000直到2800（r/min），持續(xù)增大。油耗率be整體的變化波動(dòng)相對(duì)而言較小，這就是柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好的原因之一。 4.2 柴油機(jī)的負(fù)荷特性
發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的負(fù)荷下工作運(yùn)轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出來(lái)的燃料經(jīng)濟(jì)性也是有差別的，這一點(diǎn)就需要通過負(fù)荷特性來(lái)了解。換種說法，研究分析燃料經(jīng)濟(jì)性主要還是要根據(jù)負(fù)荷特性。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性的定義：固定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，其各項(xiàng)性能指標(biāo)隨負(fù)荷的改變（即油門開度）而改變的關(guān)系。柴油機(jī)負(fù)荷特性又被稱作燃油調(diào)整特性。柴油機(jī)調(diào)節(jié)負(fù)荷的方式是通過調(diào)整噴油量來(lái)達(dá)到目的的。借著噴油量變化去控制混合氣成份含量。
在實(shí)際使用中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n總是需要改變的。所以要全面地分析判斷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，就需要讓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于多個(gè)轉(zhuǎn)速下并且不同負(fù)荷，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。在實(shí)驗(yàn)測(cè)量負(fù)荷特性時(shí)，前提是一定要固定轉(zhuǎn)速n不變。即：固定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n不變，固定間隔使節(jié)氣門開度緩慢從最大逐步減小，油耗量B、燃料消耗率be隨輸出功率Pe變化的關(guān)系。在測(cè)功機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，并且讀取發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性各項(xiàng)數(shù)據(jù)：開始階段，啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，使油門開度處于最大（操作時(shí)注意是連續(xù)均勻逐步增大油門開度），保持柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)步工作運(yùn)轉(zhuǎn)，固定轉(zhuǎn)速n不變（通過調(diào)節(jié)載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)，注意與油門開度調(diào)節(jié)同時(shí)進(jìn)行），在此工況下可以從測(cè)功機(jī)上讀取柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率Pe和燃油消耗量B。接著調(diào)節(jié)油門開度逐步減小，并且調(diào)整載荷使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定之后再次讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。按次序重復(fù)以上的操作，得到一定轉(zhuǎn)速下不同負(fù)荷的燃油消耗量。改變至另一轉(zhuǎn)速n并固定，重復(fù)以上操作，連續(xù)均勻有規(guī)律的使油門開度逐步降低，直到發(fā)動(dòng)機(jī)能保持穩(wěn)定工作的最小油門開度，又可得到一組數(shù)據(jù)。最后就獲得各個(gè)轉(zhuǎn)速下的一組組數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行列表，而后在圖上描繪出每一個(gè)點(diǎn)，再相互連成平滑的曲線，最后就成功生成燃油消耗量和燃油消耗率關(guān)于Pe的變化曲線，曲線中的B和be自然會(huì)與相應(yīng)的功率區(qū)域?qū)?yīng)。
2700r/min負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-7
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2695
265
74.8
17.737
237.2
75.4
267.2
235.2
98.2
2716
238.5
67.8
17.73
261.5
68.4
240.5
259.3
65.1
2720
215
61.2
15.207
248.4
61.7
216.8
246.3
62.9
2733
186.5
53.4
13.783
258.3
53.8
188.1
256.1
60.1
2745
162.6
46.8
12.525
269.2
47.2
164
266.9
58.9
2707
132.4
37.5
10.926
291.2
37.8
133.5
288.8
56.3
2696
102.4
28.9
9.758
337.8
29.1
103.2
335
53.7
2701
80.5
22.8
7.915
352
23
81.2
349.1
50.4
2705
53.7
15.2
6.933
455.4
15.3
54.2
451.7
47.5
2500r/min負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-8
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2511
288.6
75.9
17.212
226.8
76.5
291.1
224.9
99.9
2412
259.3
65.5
16.888
258.4
66
261.4
256.3
66.2
2520
231
61
15.01
246.2
61.5
232.9
244.1
62.6
2510
206.5
54.3
15.01
276.6
54.7
208.2
274.3
58.7
2480
171.3
44.5
12.119
272.4
44.9
172.8
270.1
55.9
2512
144.6
38
10.516
276.7
38.4
145.8
274.4
52.7
2421
112.3
28.5
9.588
337.2
28.7
113.3
334.4
50.7
2494
83.6
21.8
7.891
362.3
22
84.3
359.3
49.2
2497
52.8
13.8
6.378
462.7
13.9
53.2
458.8
45.7
2300r/min負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-9
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
負(fù)荷開度
油門開度
2296
301.5
72.5
15.865
218.8
304
217
54.7
97.3
2385
263.9
65.9
15.35
233
266.1
231.1
50.3
64.8
2296
218.4
52.5
13.17
251.5
220.2
249.4
38.6
59.2
2302
199.3
48.1
13.015
270.9
201
268.7
35.2
57.9
2291
166.2
39.9
10.609
266.1
167.6
263.9
28.4
54.1
2312
141.1
34.2
9.082
267.6
142.3
265.4
24.3
50.7
2302
106.6
25.7
7.961
309.9
107.5
307.4
17.3
48.4
2291
77.9
18.7
6.672
357.7
78.6
354.7
11.7
43.6
2292
50.7
12.2
5.514
452.9
51.2
449.1
6.5
38.8
2100r/min負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-10
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
2098
309.2
67.9
14.631
215.4
68.5
311.8
213.6
84.7
1953
269.9
55.2
13.999
253.5
55.7
272.2
251.4
66.4
2108
245.5
54.2
11.961
220.8
54.6
247.5
218.9
62.2
2190
223.2
51.2
10.768
210.4
51.6
225.1
208.7
57.9
2101
185
40.7
9.838
241.8
41
186.5
239.8
54.1
2107
154
34
8.265
243.2
34.3
155.3
241.2
50.7
2107
122.6
27
7.023
259.7
27.3
123.6
257.5
46.5
2098
92.6
20.4
5.926
291.1
20.5
93.4
288.7
42.4
2092
61.9
13.6
4.774
352
13.7
62.4
349.1
35.2
2100
29.4
6.5
3.561
550.7
6.5
29.7
546.1
30
1900r/min負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4-11
輸出轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出功率
油耗量
油耗率
修正功率
修正轉(zhuǎn)矩
修正油耗率
油門開度
1907
305.4
61
13.058
214.1
61.5
307.9
212.4
100
1933
282.7
57.2
12.207
213.3
57.7
285.1