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试验3 柴油机速度特性、负荷特性试验

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试验3 柴油机速度特性、负荷特性试验
3.1试验目的
1）了解和掌握柴油发动机台架试验使用仪器设备的原理和操作；
2）掌握柴油发动机功率、转速和燃料消耗量的测量方法；
3）掌握柴油发动机速度特性、负荷特性试验方法；
4）掌握柴油发动机试验数据计算整理、曲线的制作及结果的分析方法；
5）分析柴油发动机速度特性、负荷特性变化规律。

6）对比分析柴油机和汽油机速度特性及负荷特性曲线的差异。

3.2试验要求
1）熟悉和掌握与本试验内容相关的柴油发动机性能指标随转速及负荷的变化规律和原因；
2）其余同试验1的1.2中2）、3）、4）。

3.3主要仪器设备
1）吸收功率设备（负载）测功机为GW350电涡流测功机。

主要参数为最高转速5000r/min，最大扭矩可达1500N·m，最大功率达350kW。

负载系统有两种工作方式，即可以进行手动控制和自动控制。

控制方式有6种控制模式，具体为恒扭矩转速控制（M/n）、恒扭矩油门控制（M/P）、恒转速油门控制（n/P）、恒转速扭矩控制（n/M）、油门控制即恒位置（P1/P）、推进特性控制（M/n2）。

转速、扭矩、功率、温度等值以数字的形式在面板上显示；
负载系统的控制工作方式有6种控制模式，具体为：
(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），
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(5)恒调节阀（励磁）位置/恒油门位置控制—（P1/P），
(6)推进特性控制—（M/n2）。

扭矩分辨率±0.1 N·m、测量精度±0.4%，转速分辨率±1r/min、测量精度±5 r/min。

扭矩、转速以数字的形式在控制界面上显示。

2）油耗仪参数：中国湘仪公司生产的重量式油耗仪，测量发动机燃料消耗量。

油耗分辨率±0.1g、时间分辨率±0.1s，测量精度±0.5%。

3）气体质量流量计参数：上海同圆公司生产的ToCeiL热膜式气体质量流量计，测量发动机进气空气消耗量。

最大测量流量1200 Kg/h，分辨率±0.1Kg/h、测量精度±1%。

3.4发动机台架系统装置
柴油发动机台架性能试验装置简图如图A3-1所示。

图A3-1 柴油发动机台架试验装置
3.5试验对象、燃料
1）试验用增压中冷高压共轨直喷柴油机, 主要参数如表A3-1所示。

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表A3-1 柴油机参数
2）试验用柴油，主要参数见表A3-2。

表A3-2 试验用油主要参数
3.6试验标准及方法
内容同试验1.6 。

3.7试验步骤及内容
1）同试验1的1.7中1）；
2）当发动机达到预热要求后，进行发动机速度特性及负荷特性试验。

每条试验曲线适当选择8个以上的测量点；
(1)外特性试验——本次只进行外特性试验，取油门全开位置。

试验点转速由高到低，
依次为xx、xx、……（r/min）8个以上的测量点；
(2)其它油门位置的部分速度特性试验——本次试验的油门开度定为xx%。

试验点转
速由高到低，依次为xx、xx、……（r/min）8个以上的测量点；
(3)负荷特性试验——保持发动机转速不变进行试验。

此次试验的负荷特性转速定为xx（r/min），转速确定后保持转速不变，通过改变油门位置改变发动机负荷，逐点进行试验。

负荷选择由最低扭矩值开始，依次升高，直至油门位置最大结束；
3）其它转速点的负荷特性试验与上述方法相同；
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4）试验时发动机水温、机油温度应尽量保持恒定，每个试验点应保持稳定后，记录试验数据。

如表A3-3和表A3-4所示；
5）试验过程中同步绘制主要性能的监督曲线：主要有扭矩、空燃比和比油耗。

它们可直接反映试验是否正确，以决定试验是否补点或重复；
6）由于时间及条件限制，每组不能完成全部转速工况点的速度特性试验、负荷特性试验，要求分组各自完成不同的部分，总结时综合进行分析并与汽油机进行对比。

表A3-3 柴油机速度特性试验数据
表A3-4 柴油机负荷特性试验数据
3. 8试验数据整理及总结分析要求
1）按表A3-3和表A3-4表格填写试验结果数据；
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2） 分别作出速度特性及负荷特性试验的扭矩、油耗率、空燃比、功率、进气量变化
曲线，例见图A3-2～图A3-9所示。

3） 根据根据试验数据整理结果及上述性能曲线进行下述分析、讨论：
(1) 分析讨论影响增压柴油发动机外特性扭矩曲线走势和空燃比曲线变化的原因以及二者之间的相互关系。

并进一步讨论电控增压与非增压柴油机对外特性曲线标定时有什么不同的考虑；
(2) 对比汽油机与柴油机外特性曲线的差异及分析原因；
(3) 分析负荷特性性能曲线呈鱼钩状的原因，并结合空燃比曲线讨论负荷加大受限制的原因；
(4) 对比分析汽油机与柴油机负荷特性性曲线的差异及原因，并对二者之间的经济性能进行分析；
(5) 结合负荷特性性进气量曲线讨论增压与非增压柴油机在循环充气量方面的差异及原因；
(6) 利用多条不同转速负荷特性曲线，作出等比油耗及等功率的全特性曲线图，对柴油发动机的经济性能进行分析并与汽油机进行对比。

图例：图A3-2～图A3-9所示是柴油发动机外特性及转速为1250r/min 时的负荷特性试验曲线图。

图A3-2 外特性扭矩曲线 图A3-3 外特性燃油消耗率曲线
M e /(N .
m )
n /( r / m i n )g e /(g /k w .h )
n /( r / m i n )
208
图 A3-4 外特性空燃比曲线 图A3-5 外特性进气量曲线
n /( r / m i n )
G a /(k g /h
)
n /( r / m i n )A /F
g e /(g /k w .h )
M e
/( N·m )
P e /(k w )
M e /( N·m )
M e /( N·m )
G a /(k g /h )
M e /( N·m )A /F。

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第九章柴油机的特性

第九章柴油机的特性


4.最低转速限制



柴油机转速过↓→燃油雾化和混 合质量↓各种正时不合适→工作 不正常，不稳定。 最低稳定转速限制线如曲线9所 示。 当柴油机按推进特性（曲线11） 工作时，∵Pe＝cn3，转速↓→ 负荷迅速↓，在转速降低到某一 数值以后负荷将减小到最小负荷 速度特性所限制的数值以下，→ 柴油机运转不稳定。 柴油机在各种负荷下持续运转允 许的最低转速为曲线10所限制。
二、柴油机特性及其分类


柴油机的功率Pe Pe＝Cpen i，在柴油机一定时Pe＝C1pen ， 柴油机特性分为三类： 1.速度特性： 平均有效压力不变，有效功率Pe随转速n的变化规律； 2.负荷特性： 柴油机转速不变，有效功率Pe随平均有效压力pe （负荷） 的变化规律；——带发电机的副机按此规律工作。 3.推进特性： 柴油机有效功率随pe和n变化的规律；推进特性为其中典 型的规律。

螺旋桨特性曲线

在船舶稳定航行时（装载、气候、海面状况等都稳 定）， λp 基本不变为常数，根据 FP=K1ρnP2 D4 ， MP= K2 ρnP2D5 ， 则 推 力 和 扭 矩 可 表 达 为 ： FP=C1nP2 ，MP= C2 nP2。此时桨所需的功率，根据 p20公式可写成： PP= MP n / 9550，故：PP= CnP3 KW。 （桨吸收的功率与转速的3次方成正比，扭矩与转速 的平方成正比。）

3.部分负荷速度特性

当油量调节机构固定在比 标定位置小的位置时，所 测得的柴油机特性称为部 分负荷速度特性（亦称部 分特性）。如图中的曲线4、 5、6所示。
第三节 负荷特性

测取负荷特性时，在改变外负荷的同时改 变每循环供油量，使n保持不变。从公式 Pe=Cpeni可看出这时有效功率Pe与平均有效 压力pe成正比（Pe=Bpe）。
柴油机调速特性分析报告

柴油机调速特性分析报告

柴油机调速特性分析报告一、前言 (2)二、柴油机调速的分类 (2)2.1按照结构和工作原理来分类 (2)2.1.1机械式调速器 (2)2.1.2液压式调速器 (3)2.1.3电子式调速器 (4)2.2功能分类的机械 (4)2.2.1定速调速器 (4)2.2.2全程调速器 (5)2.2.3两级式调速器 (5)2.2.4复合式调速器 (7)三、结论 (7)一、前言发动机当负荷减小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。

柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求，因为其扭矩曲线比较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。

这对柴油机及其从动机械的正常运转不利，因此柴油机需装设调速器，调速器可根据外界阻力矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。

二、柴油机调速的分类：不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性，调速特性表征了柴油机克服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力，按功能来分类，柴油机调速器可分为以下几种：•定速调速器•两极调速器•全程调速器•复合式调速器按照结构和工作原理来分类，柴油机的调速器可分为以下形式：•机械式调速器•液压式调速器•电子调速2.1按照结构和工作原理来分类2.1.1机械式调速器最早机械式调速器是1874年由James发明的离心式机械调速器目前广泛应用的机械式调速器，如下图所示，利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的，当转速变化时，飞锤的转动即转变为滑套及其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。

图：机械式由于飞锤所产生的调节力在低速时较小，故这种调速器只适用于高速的中小功率柴油机，对大型柴油机，由于油量调节机构磨擦阻力较大，加之柴油机转速不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加飞锤与调速质量与尺寸，使调速器的结构十分笨重而导致灵敏度降低。

发动机台架试验

发动机台架试验


2、实验(shíyàn)原理
柴油机负荷特性的实验原理是，保持 柴油机转速不变，通过改变测功器负荷和 调节供油拉杆(lāgān)（或调节调速手柄位 置），测取各种工况下，油耗率、功率、 排气温度及其它参数之间的关系。
14
第十四页，共40页。
３、实验(shíyàn)设备、仪表
6135Ｑ柴油机一台； Y300水力测功器一台； SYZZ转速──油耗自动(zìdòng)测量仪一
性能。
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第二十三页，共40页。
2、实验(shíyàn)原理
柴油机速度特性是当喷油泵齿条（或拉杆） 位置一定时，柴油机性能参数随转速改变而变化 的关系。当齿条（或拉杆）位置限制在标定功率 位置时称为(chēnɡ wéi)全负荷速度特性也称外特 性，齿条（或拉杆）位置限制在部分位置时称为 (chēnɡ wéi)部分荷速度特性；一般情况下多做外 特性。
调节水力测功器手轮，使发动机转速缓慢地下降到某 一定值（90％ｎH ），在新的转速和扭矩下达到新平 衡后，测取各主要性能参数并记录下来。
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第二十七页，共40页。
用此方法逐步测取80％ｎH，70％ｎH，60％ｎH， 50％ｎH，40％ｎH 下的各主要性能参数，直到最低 稳定转速。
用减少负荷的方法，使柴油机转速按上述转速点上 升，并分别测取和主要参数，记录下来。实验完毕 松油门固定(gùdìng)专用夹具。上述方法测取的是全 负荷速度特性。
然后稳定运行五分钟左右。 调整完毕即可开始标定转速(zhuàn sù)下的负荷特性实验。工况
（负荷）由小到大（或由大到小）。为了确保实验的可靠性， 先由小到大，再由大到小作一个来回。 测定每一工况下各参数时，必须使柴油机在此工况下稳定运行， 以防测录数据不稳定。测油耗时间必须测录两次以上，并取平 均值。
内燃机的速度特性 罗马吉发动机原理A,内燃机特性,武汉理工大学,车用动力系

内燃机的速度特性 罗马吉发动机原理A,内燃机特性,武汉理工大学,车用动力系

当转速高于某一值后，就会出现pmi＝pmm的情况，而使机械效率 为零，意味着内燃机在相应转速下空车运行(无功率输出，图中曲 线4)。节气门开度越小，出现ηm＝0的转速就越低(比较曲线4与5)。
根据以上分析可知，对于汽油机而言，当节气门全开时，转 矩曲线将是一条上凸的曲线，且上凸的位置在低速区
在部分开度时，转矩 随转速升高而下降， 开度越小，曲线越
速时传热损失增加， ηit中 间高，两头低，但不明显
四、增压柴油机的速度特性
电控增压中冷柴油机的外特性曲线
Pe和Ttq显著增加 be略有下降： 利用了排气 能量，减小 了泵气损失
电控增压柴油机的外特性是按某种目的人为设计的。
五、汽油机的速度特性（1）——与柴油机的区别
在各种负荷的速度特性 下的转矩Ttq曲线都比 较平坦，在中、低负荷
ηit下降，使接近全负
荷的be增加。
三、自然吸气柴油机的速度特性（3）
柴油机ηit主要取决于换
ηit
气过程和燃烧过程 充量系数一般在中间转
速有不显著峰值，转速升
高，流动阻力增加，转速
低，配气相位不匹配，进
气倒流
燃烧过程一般也在中间
转速进展最好，高转速时
燃烧及时性差，低转速运
动减弱混合气形成不理想
而影响燃烧过程，且低转
二、速度特性曲线
不同油门位置 外特性
不同节气门位置 外特性
柴油机 速度特性中以外特性最为重要
外特性曲线中最重要的是内燃机的转矩Ttq曲线
汽油机
三、自然吸气柴油机的速度特性（1）
1. be的速度特性
✓ 整个转速范围较平坦中间转 速最低，两端略有上翘。
2. tr的速度特性
✓ 随转速升高而升高（高速时 燃烧热损失减小，燃烧相对 滞后）。