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
用动植物油制备的生物柴油不论是作燃料还是用作其它用途，都有很多优点： ① 生物柴油与石油柴油性能相近，作为柴油机燃料时不需改造发动机，储存也与石油柴油一样; ② 生物柴油用作汽车燃料可降低尾气中 CO2 排放80%，SO x排放100%，可降低未燃烧的烃>90%，降低芳烃75-90%，降低致癌物达90%; ③ 生物柴油燃烧所产生的 CO2 远低于植物整个生长过程中所吸收的CO2，有利于缓解温室效应; ④ 生物柴油中含氧 11w%，基本不含硫，且具有非常好的润滑性，对燃料消耗、燃料点燃性、输出功率、引擎的力矩都不带来影响; ⑤ 由于原料为动植物油脂，因此生物柴油也具有可再生性; ⑥ 生物柴油具有环境友好性，不含苯或其它致癌的多环芳烃，挥发性有机物(VOCs)含量低; ⑦ 生物柴油具有高的安全性，它的闪点很高，比石油柴油高出70℃左右，不必考虑为易燃物; ⑧ 生物柴油易于生物降解，其生物降解性比石油柴油快 4 倍，经过28 天生物柴油在水中可降解85-88%，与葡萄糖降解率相同，发生事故跑到土地上或水中不带来危害; ⑨ 生物柴油的毒性很低，急性口服毒性致死量>17.4g/kg 体重，是食盐毒性的十分之一; ⑩ 对皮肤的刺激性低，未稀释的生物柴油对人体皮肤的刺激性比 4%肥皂水的刺激性还小。
除了具有上述优点外，生物柴油也具有一些缺点： ① 生物柴油的热值比石油柴油略低; ② 生物柴油具有较高的溶解性，作燃料时易于溶胀发动机的橡塑部分，需要定期更换; ③ 生物柴油作汽车燃料时 NOx 的排放量比石油柴油略有增加; ④ 原料对生物柴油的性质有很大影响，若原料中饱和脂肪酸，如棕榈酸或硬脂酸含量高，则生物柴油的低温流动性可能较差;若多元不饱和脂肪酸，如亚油酸或亚麻酸含量高，则生物柴油的氧化安定性可能较差，这需要加入相应的添加剂来解决。 当然，如果生物柴油与石油柴油调配使用，则可以有效克服上述缺点。 1、生物柴油的原料短缺的解决方法，生物柴油的发展不起来的原因与可以从燃料乙醇身上的借鉴之处。 答：（1）我国应重点发展木本油料植物规模化种植和推广,加快微生物油脂发 酵技术创新和产业化进程;同时,利用植物遗传育种技术提高油料作物产量以及选择性发展不与粮争地的油料作物。依靠各方面的进步,发展创新的油脂生产技术,保障我国生物柴油产业和油脂化工行业健康发展。 （2）国家政策的支持，没有政府的支持这个行业坑会夭折。 原因：原料短缺、原料价格高、出售价格高、销售困难、技术情况简单、宣传力度不够等。 借鉴之处：第二代生物乙醇以生物质为原料,包括纤维素乙醇和纤维素生物汽油两种产品。目前已建有示范装置和/或工业装置的纤维素乙醇生产技术包括硫酸/酶水解-发酵技术、硫酸水解-发酵技术、酸水解-发酵-酯化-加氢技术、酶水解-发酵技术。业内专家认为,用酶替代硫酸水解是纤维素乙醇生产的发展方向。目前已经和准备进行示范装置试验的纤维素生物汽油生产技术包括快速热解-加氢
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：
叙述影响柴油机性能的因素 1 前言 燃料在柴油机气缸中的燃烧过程，就是燃料与空气中的氧发生剧烈氧化反应，并产生大量热的过程。燃烧过程对柴油机性能的影响是至关重要的，它在本质上决定了柴油机性能的优劣，柴油机的燃烧过程是整个工作过程中最重要的环节。为了使柴油机能够充分燃烧，必须要有足够的空气。理论上，lkg柴油完全燃烧需要14.3kg空气，故对柴油机而言，理论可燃混合气的空燃比为143。对于不同的燃料，其理论空燃比是不同的。 目前，提高柴油机性能、改善柴油机排放主要从提高燃油品质、改善燃烧过程和采取排气后处理这三个方面着手，由于柴油机的有害排放物主要是在缸内燃烧过程中产生的，所以改善缸内燃烧是提高燃油经济性和减少有害排放物的根本途径，而柴油机的燃烧过程的好坏取决于缸内的气流运动、燃油喷射和燃烧室结构三者之间的匹配。同时，柴油机缸内燃烧过程也是极其复杂的，它包含有燃料的喷射雾化、受热蒸发、与空气混合及氧化燃烧等诸多复杂过程，具有典型的高温、高压、高湍动性和不定常化学反应的特点。 2 影响柴油机性能的主要因素 2.1 从燃料性质分析 2.1.1 柴油的十六烷值 在稳态工况下，随燃料十六烷值的降低，着火始点延迟；滞燃期、预混合燃烧量、缸内压力峰值、放热率峰值及压力升高率有所增加，燃烧速率加快，致使燃烧持续期、扩散燃烧期有所缩短，当燃料十六烷值大于55时，滞燃期差别较小。 在恒转速增转矩瞬态工况下，随循环数的增加,缸内压力、温度、放热率峰值、燃烧持续期、扩散燃烧期和扩散燃烧量逐渐增加，预混合燃烧期和预混合燃烧量降低。 在增负荷工况下，随燃料十六烷值的增加，滞燃期、预混合燃烧期及预混合燃烧量降低，燃烧持续期、扩散燃烧期及扩散燃烧量均有所增加,致使缸内压力峰值和放热率峰值有所降低，适当提高燃料十六烷值，有助于降低NOx排放和燃烧噪声。 2.1.1 生物柴油 江苏大学利用可视化装置，分析比较了直喷式柴油机燃用生物柴油与常规柴油的喷雾燃烧过程。研究结果表明:生物柴油的喷油时刻较早，着火时刻提前，着火滞燃期缩短，在早期预混燃烧阶段的燃烧速度大于柴油，而在扩散燃烧阶段的燃烧速度比柴油低。通过分析燃料性质、转速和喷油压力这3种因素对生物柴油燃料喷雾燃烧过程的影响，从而得出影响规律为:混合燃料喷油始点、着火时刻均有所提前，滞燃期变短，BS混合燃料的最高燃烧压力最高且出现稍早；生物柴油在最高转速工况时的燃烧速度大，且最高燃烧压力也略高;随着喷油压力的提高，滞燃期缩短，燃烧持续期相应缩短，最高燃烧压力升高。 2.2 从柴油机固有性质分析 2.2.1 工作温度 当柴油机温度较高时，则燃料的蒸发和氧化反应速度较快.进而着火延迟期缩短，柴油机工作比较柔和，经济性较好;当柴油机温度较低时，则燃料的蒸发和氧化反应速度较慢，进而着火延迟期增加，柴油机工作比较粗暴，经济性较差，甚至不能着火。因此，柴油机工作中应该保持正常的温度。 2.2.2 压缩比
实验一:发动机负荷特性实验 (车2、) 一、实验仪器设备 1．测功机： 长沙湘仪动力测式仪器有限公司生产的电涡流测功机：型号：GW160； 额定吸收功率：160kw；最高转速：1,0000r/mim 启东市联通测功器有限公司生产的电涡流测功机：型号： DW400； 额定吸收功率：400kw；最高转速：5000r/mim 2．实验用发动机型号： YC6L-280-30型柴油发动机：最大功率：206/2200 (kw/rpm)；排量：8.4L 3．发动机自动测控系统 4．数字智能油耗仪 二、实验步骤 起动发动机前，先检查发动机的燃油、润滑油、冷却水等是否正常，不正常不允许启动，正常则进行以下步骤： 1．起动发动机进行暖机，在热状态稳定旧准备进行测量。 2．调节测功器和油门，使发动机在预定的转速和测功器读数下运行，待运转稳定后，记录燃油消耗率，测功机读数和排气温度等数据，待测量记录完毕后，再调节测功机和油门大小，增加负荷至第一点预定值，同时保持发动机转速不变，待稳定后再测取第二点数据，依次进行，直至油门到达最大为止，每条曲线的测点在8个以上。试验时负荷可由低到高或由高到低进行调整。 3．改变发动机转速，重复上述过程，制取另一转速下的负荷特性。具体转速的确定应在最低稳定转速和标定转速之间取8个转速，应包括最大扭矩转速，每一转速下的测点不应少于8点。 在制取各条负荷特性时，必须绘制以输出功率e P为横坐标，比油耗e b为纵坐标的监督曲线。如在实验过程中发现个别点偏离曲线很大，应重新补做这点的数据。 4．测量完毕，减去测功器负荷并减小油门，使柴油机在空转数分钟后停机。 关掉所有开关，整理实验场地。
柴油的质量要求及性能指标 (一)柴油的质量要求：为了保证柴油在高速柴油发动机中能正常燃烧, 对柴油的质 量要求如下: l. 良好的燃烧性, 十六烷值适宜, 自燃点低, 燃烧完全, 发动机工作稳定性好, 不发生爆震现象。 2. 良好的蒸发性能, 蒸发速度要适宜, 轻馏分所占比例应大些, 否则会使发动机油耗增大, 磨损加剧, 功率下降。 3. 柴油的粘度应适宜, 即具有良好的流动性, 以保证高压油泵的润滑和喷油雾化的质量, 形成良好的混合气。 4. 含硫量小, 以保证不腐蚀发动帆。含硫量较低是我国国产柴油的特点之一。 5. 安定性好, 在储存时生成胶质及燃烧后形成积炭的倾向都较小。 ( 二)评价柴油性能的指标： l. 柴油的燃烧性能及其评价指标 (l) 柴油机的工作粗暴与柴油的发火性为使读者对柴油的发火性能有一个更为全面的理解, 我们先介绍柴油在柴油机气缸燃烧的情况。柴油机在压缩终了时,缸温度可达500'C 一600'C,压力达3~4MPa这时柴油以高压呈细雾状喷入燃烧室, 由于燃烧室的温度巳超过柴油和自燃点, 故从理论上而言, 柴油-- 喷入燃烧室, 便具备了着火燃烧的基本条件。但从柴油喷入至自燃, 往往还有一定的时问间隔, 这是因为在这一时问问隔, 柴油需完成与空气的充分混合、先期氧化及形成局部着火点等物理化学的进一步准备, 我们将从喷油开始到柴油开始燃烧的时间问隔称之为着火延迟期。如果着火延迟期长则喷入燃烧室的柴油量增多, 着火前形成的混合气数量就多, 一旦着火, 就有过量的柴油着火燃烧, 这会造成缸压力剧增, 气缸便将产生强烈的震击作用, 通常把这种震击作用称为柴油机工作粗暴。柴油机工作粗暴的后果与汽油机爆 震一样, 会使发动机曲柄连杆机构承受过大的冲击力作用, 产生强烈的金属敲击声, 加速零件的磨损并且使柴油机起动困难, 造成柴油机功率下降, 油耗增大。影响着火延迟期的因素较多, 其中柴油的发火性是主要因素之一。柴油的发火性是指柴油自燃的能力, 发火性好的柴油, 着火延迟期短, 着火燃烧后缸压力上升平缓柴油机工作柔和。 另外需要指出的一点是柴油机的工作粗暴与汽油机的爆震在本质上是有很大区别的。汽油机的爆震是由于点火燃着的火焰前沿还没传播到的那部分混合气生成过氧化物, 自行燃烧而致, 一般发生在燃烧末期; 而柴油机工作粗暴却是由于柴油的发火性差使得着火延迟期过长而致、一般发生在燃烧的初期。因此, 各种影响汽油机爆震与柴油机工作粗暴的因素也完全不同。如汽油机若提高压缩比或增高气缸温度会促发爆震, 而柴油帆若提高压缩比或增高气缸温度却能减轻其工作粗暴的倾向。汽油中的正构烷烃易使汽油机发生爆震, 而对于柴油而言, 所含的正构烷烃却能减轻柴油机工作粗暴。由此, 我们可了解汽油机爆震与柴油机工作粗暴的根本区别。 可见, 柴油的发火性, 是评价柴油燃烧性能的一个重要指标。 (2) 柴油的十六烷值十六烷值是代表柴油在柴油发动帆中发火性能的一个约定量值。它是在规定条件下的标准发动机试验中, 通过和标准燃料进行比较来测定, 采用和被测定燃料具有相同着火延迟期的标准燃料中十六烷的体积百分数来表示。供参比用的标准燃料是用两种发火性相差破为悬殊的烃作为基准物对比得出的数渣。一种烃是正十六烷, 它在高温条件下可迅速形成过氧化物.着火延迟期最短,即自燃点低,发火性好,规定它的十六烷值为100。另一种烃是a-甲基茶, 属于芳烃.它的着火延迟期
生物柴油的特点 1)含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；2)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料（制备方法不同的酸价不一样）；3)密度比水小，相对密度在0.8724~0.8886之间；4)具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存；5)润滑性能好。6）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98％，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；7）较好的低温发动机启动性能；8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油。10) 无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 生物柴油的优点 1.具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%(有催化剂时为70%)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。 2.具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3.具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。 4.具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的。 5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。 6.具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。 7.无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 8.生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
1、研究发动机特性的意义是什么 答：发动机的特性是发动机性能的综合反映，在一定条件下，发动机性能指标或特性参数随各种可变因素的变化规律就是发动机的特性。研究发动机的特性是为了分析发动机在不同工况下运行的动力性能指标、经济性能指标、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标等。 2、分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 答：（1）汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 （2）汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系较小。 （3）汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 3、对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 答：（1）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。（2）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低很多。 （3）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽。汽油机则不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 4、衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些汽油机、柴油机有什么区别 答：（1）指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数μ，μ、KT值大表明随着转速的降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期超载能力强。 （2）区别：汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好；因此，一般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计的调速器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要调速，避免超速。 5、什么是发动机的万有特性汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点万有特性曲线常用于哪几个方面 答：（1）万有特性：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要再一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能都表达发动机多参数的特性称为万有特性。 （2）特点： 汽油机的万有特性的特点：a）最低油耗率偏高，并且经济区域偏小；b）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的油耗率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况；c）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等油耗率线，转速愈高愈废油。 柴油机的万有特性的特点：1）最低油耗偏低，并且经济区域较宽；2）等耗油率曲线在高、低速均布收敛，变化比较平坦；3）相对汽车变速工况的适应性好。 （3）应用：a）可以根据被动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线，选配特性曲线与其相近或者相似的发动机。 b）根据等转矩Ttq、等排气温度Tr、等最高爆发压力曲Pz曲线，即可以准确地确定发动机最高、最低允许使用的负荷限制线。
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。 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110%。） 10.平均有效压力：柴油机单位气缸工作容积每循环所作的有效功。 11.热机：把热能转换成机械能的动力机械。 12.内燃机：两次能量转化（即第一次燃料的化学能转化成热能，第二次热能转化成机械能）过程在同一机械设备的内部完成的热机。 13.外燃机： 14.柴油机：以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。 15.上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是活塞离曲轴中心线最远的位置。下止点 16.行程：活塞从上止点移动到丅止点间的位移，等于曲轴曲柄半径R的两倍。 17.气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移动到丅止点时扫过的容积。 18.压缩比：气缸总容积与压缩室容积之比值，也称几何压缩比。 19.气阀定时：进排气阀在上.丅止点前启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时用距相应止点的曲轴转角表示。 20.气阀重叠角：同一气缸在上止点前后进气阀与排气阀同时开启的曲轴转角。（进排气阀相通，依靠废气流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内废气扫出气缸） 21.扫气：二冲程柴油机进气和排气几乎重叠在丅止点前后120-150曲轴转角内同时进行，用新气驱赶废气的过程。 22.直流扫气：气流在缸内的流动方向是自下而上的直线运动。（空气从气缸下部扫气口，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖排气阀排出气缸） 23.弯流扫气：扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气。 24.横流扫气：进排气口位于气缸中心线两侧，空气从进气口一侧沿气缸中心线向上，然后再燃烧室部位回转到排气口的另一侧，再沿中心线向下，把废气从排气口清扫出气缸。 25.回流扫气：进排气口在气缸下部同一侧，排气口在进气口上方，进气流沿活塞顶面向对侧的缸壁流动并沿缸壁向上流动，到气缸盖转向下流动，把废气从排气口中清扫出气缸。 26.增压：提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力和功率。 27.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。 28.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。 29.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。 30.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 31.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
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
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。
发动机的外特性和负荷特性 发动机的外特性和部分特性统称发动机的速度特性。它是指在正常温度、正常机油压力点火提前角（或喷油提前角）以及燃料供给系的调整均在最佳状态下，使节气门开度（或供油调节杆）保持在一定位置不变，发动机的有效扭矩（Me）、有效功率(Pe)以及油耗率(βe)随发动机转速而变化的规律，速度特性曲线是在节气门开度固定于某一开度下（或在供油调节杆固定于一定位置下），依次改变发动机转速，在每一转速下测算Pe、Me、mT、βe，就可得到节气门在该开度下的特性曲线，如果改变节气门开度，如从小到大，就可得到许多条速度特性曲线，但常采用节气门开度为25%、50%、75%和100%时的曲线作为代表，节气门开度为100%（全开）时的特性称为发动机的外特性，该开度下的特性曲线称为外特性曲线。节气门开度在其他情况下得到的特性称为部分特性，其相应开度下的特性曲线都称之为部分特性曲线，由此可见，一台发动机，部分特性有无数个，而外特性只有一个。因为发动机外特性是在节气门全开或油量调节杆处于最大供油量时测定的，所以外特性曲线上的每一点表示着发动机在不同转速下所能发出的最大功率和最大扭矩，因此，通过发动机的外特性可以得知发动机所能达到的最高性能指标以及对应于Pemax、Memax和βemax时的转速，也可以计算出扭矩适应性系数（或称扭矩储备系数）。一般发动机铭牌上标明的功率、扭矩及相应的转速都是以外特性为依据的。因此，外特性在速度特性中最为重要。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，
柴油发电机组的主要性能指标有哪些 柴油发电机的技术性能指标，是衡量机组供电质量和经济指标的主要依据。其主要技术性能通常指机组的功率因数从0.8～1.0，三相对称负载在0～100%或100%～0额定值的范围内渐变或突变时，应达到的性能。 （一）稳定电压调整率δu 式中U1——负载变化后的温度电源的最大值（或最小值）； U——空载整定电压值。 Ⅰ～Ⅲ类机组δu为±（1～3）%；Ⅳ类机组δu不超过±5%。 （二）稳态频率调整率δf 式中f1——负载渐变后的稳态频率的最大值（或最小值）； f2——额定负载时的频率； f——额定频率。 Ⅰ～Ⅲ类机组δf为0.5%～3%；Ⅳ类机组δf不超过5%。
（三）电压稳定时间 从负载突变时算起到电压开始稳定所需的时间，通常用示波器来测量。 Ⅰ～Ⅲ类机组电压稳定时间为0.5～1s；Ⅳ类机组电压稳定时间为3s。 （四）频率稳定时间 从负载突变时起算到频率开始稳定多需的时间，通常也是用示波器来测量。 Ⅰ～Ⅲ类机组频率稳定时间为2～5s；Ⅳ类机组频率稳定时间为7s。 （五）空载电压整定范围 机组整定电压应能在额定值的95%～105%范围内调节和稳定工作。例如额定电压为400V的机组，其空载电压可在380～420V之间调整。 （六）在三相不对称负载下运行电压的稳定度
机组供电在三相不对称负载下运行时，如果每相电流都不超过额定值，而且各相电流之差不超过额定值的25%，则各线电压与三相电压平均值之差应不超过三相线电压平均值的5%。 （七）机组的并机性能 两台规格型号完全相同的三相机组，在额定功率因数下，应能在20%～100%额定功率范围内稳定并联运行。为了提高有功功率和无功功率，合理分配精度和运行的稳定性，要求机组中柴油机调速器具有在稳态调速率2%～5%范围内调节的装置。在控制箱（屏）内的调压装置可使稳态电压调整率在5%范围内调整。 此外，还有电压、频率波动率、超载运行时限、瞬态电压、频率调整率及直接启动空载异步电动机等性能。随着及时的发展，国产和引进的各类机组还具有其他特殊的性能，这类不多介绍。
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
国家生物柴油质量标准一览表1 2007年1月国家标准化管理委员会以标准号GB/T 20828-2007发布，并定于2007年5月1日起实施。我国第一项生物柴油国家标准《柴油机燃料调和用生物柴油》 项目质量指标 S500 S50 试验方法 密度（20℃），（kg/m3）820~900 GB/T 2540a 运动黏度（40℃）/（mm2/s）1.9~6.0 GB/T 265 闪点（闭口）/℃不低于130 GB/T 261 冷滤点/℃报告SH/T 0248 硫含量（质量分数）/% 不大于0.05 0.005 SH/T 0689b 蒸余物残炭（质量分数）/% 不大于0.3 GB/T 17144c 硫酸盐灰分（质量分数）/% 不大于0.020 GB/T 2433 水含量（质量分数）/% 不大于0.05 SH/T 0246 机械杂质无GB/T 511d 铜片腐蚀（50℃，3h）/级不大于 1 GB/T 5096 十六烷值不小于49 GB/T 386 氧化安定性（110℃）/h 不小于 6.0e EN 14112 酸值/（mgKOH/g）不大于0.8 GB/T 264f 游离甘油质量（质量分数）/% 不大于0.020 ASTM D6584 总甘油含量（质量分数）/% 不大于0.240 ASTM D6584 90%回收温度/℃不高于360 GB/T 6536 a 也可用GB/T 5526、GB/T884、GB/T 1885方法测定，以GB/T 2540仲裁。 b 可用GB/T 380、GB/T 11131、GB/T 11140、GB/T 12700和GB/T 17040方法测定。结果有争议时，以SH/T 0689方法为准。 c 可用GB/T 268方法测定。结果有争议时，以GB/T 17144方法仲裁。 d 可用目测法，即将试样注入100mL玻璃量筒中，在室温（20℃±5℃）下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的机械杂质。结果有争议，安GB/T 511测定。 e 可加抗氧剂。投4阀 f 可用GB/T 5530方法测定，结果有争议，以GB/T 264仲裁。 德国生物柴油质量标准一览表2 表4 现阶段生物柴油的德国标准（DINV51606） 名称标准值检验方法 15℃时的密度/g. Ml-1 0.875～0.900 DIN EN ISO3675 40℃时的动力粘度/mm2.s-1 3.5～5.0 DIN EN ISO3104 按Pensky-Martens法≥110 DIN EN ISO22719 在密闭杯中的闪点/℃ 冷滤点（CFPP）/℃DIN EN 116 4月15日-9月30日≤0 10月1日-11月15日≤-10
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。
生物柴油特性与技术介绍 生物柴油产品特性 与常规柴油相比，生物柴油下述具有无法比拟的性能。 1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患碍率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%（有催化剂时为95%）；生物柴油的生物降解性高。 2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。 4) 具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。 5) 具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。 6) 具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。 生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲Ⅱ号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。 据美国能源部的研究，生物柴油对人比食盐的毒性还小，比糖更容易降解，生物柴油致癌物排放量比石化柴油降低93.6％。 由于生物柴油燃烧所排放的二氧化碳远低于植物生长过程中所吸收的二氧化碳。因此，与使用矿物柴油不同，理论上其用量的增加不仅不会增加，反而会降低因二氧化碳的排放,从而能缓解全球变暖这个影响人类生存的重大环境问题。 作为可再生能源，与石油不同，其可以通过农业和生物科学家的努力，使其可供应量不会枯竭。原料供应有保证，价格较稳定。油料作物增产空间大，加之转基因技术可使油料含油达70%左右，有一定降价空间。 目前生物柴油生产所用技术 目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化(酯交换)反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，在经洗涤干燥即得生物柴油。生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。 目前几种主要的工艺方法： ?碱催化法 ?酸催化法 ?脂肪酶或生物酶法 ?超临界萃取法 1.碱催化法：用氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，这是目前最常用的制取方法，将植物油脂与甲醇予以酯交换（交酯化）反应，并使用氢氧化钠(油脂重量的1%) 或甲醇钠(Sodium methoxide) 做为催化剂，大约混合搅拌反应2小时，即可制得生物柴油。 2．酸催化法：因废油脂通常含有大量的游离脂肪酸，而不能用碱性催化剂转化为生物柴油，