某型渦輪增壓柴油發(fā)動機特性分析研究,渦輪,增壓,柴油發(fā)動機,特性,分析研究 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計報告 (論文 ) 報告 (論文 )題目 ： 某型渦輪增壓柴油發(fā)動機 特性分析研究 作者所在系部： 機電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級： 作 者 姓 名 ： 楊國明 作 者 學(xué) 號 ： 201322195 指導(dǎo)教師姓名： 臧繼嵩 完 成 時 間 ： 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 北華航天工業(yè)學(xué)院 本 科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權(quán)聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 某型渦輪增壓柴油發(fā)動機特性分析研究 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進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（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本設(shè)計（論文）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計（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（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（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計（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（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；在不以營利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計（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)論文 北華航天工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 (理工類 ) 學(xué)生姓名： 楊國明 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 號： 201322195 指導(dǎo)教師： 臧繼嵩 職 稱： 實驗師 完成時間： 2017 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )題目： 某型渦輪增壓柴油發(fā)動機特性分析研究 題目來源 教師科研課 題 縱向課題（ ） 題目類型 理論研究（ √ ） 注：請直接在所屬項目括號內(nèi)打“ √” 橫向課題（ ） 應(yīng)用研究（ ） 教師自擬課題（ √ ） 應(yīng)用設(shè)計（ ） 學(xué)生自擬課題（ ） 其 他（ ） 總體設(shè)計要求及技術(shù)要點： 通過測功機對指定渦輪增壓發(fā)動機進行相關(guān)試驗，得出動力性相關(guān)數(shù)據(jù)，然后進行分析發(fā)動機特性。 工作環(huán)境及技術(shù)條件： 發(fā)動機測功機一臺、指定 渦輪增壓 柴油發(fā)動機一臺、熟讀《發(fā)動機原理》和《汽車?yán)碚摗? 工作內(nèi)容及最終成果： 標(biāo)： 通過數(shù)據(jù)測量，分析指定發(fā)動機特性。 求： 通過學(xué)生自己動手操作測功機，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，進行處理分析。 系統(tǒng)地說明 做這個試驗的相關(guān)背景，研究的意義。 驗設(shè)備相關(guān)簡圖，明確試驗流程圖，數(shù)據(jù)處理后結(jié)合用圖表進行分析。文字說明簡明通順。計算過程只需列出已知條件、計算公式，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，省略計算過程，直接寫出計算結(jié)果。 完整的試驗數(shù)據(jù)，畢業(yè)論文（學(xué)術(shù)論文標(biāo)準(zhǔn)） 。 時間進度安排： 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 廣泛查閱參考資料，重點閱讀重要參考文獻 ； 試驗設(shè)備的調(diào)試研究； 試驗操作； 試驗數(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 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 本文通過 測功機 對 渦輪增壓 柴油 發(fā)動 機進行 實驗，由得出的實驗數(shù)據(jù) 分析 指定柴油發(fā)動機特性。 關(guān)于發(fā)動機的特性分析，主要是根據(jù)發(fā)動機各項性能指標(biāo)，包括動力性指標(biāo)（輸出功率 出轉(zhuǎn)矩 均有效壓力 及經(jīng)濟性指標(biāo)（燃油消耗率 ）隨各種工況的變化來進行分析研究。發(fā)動機的特性不僅包括發(fā)動機的速度特性、負(fù)荷特性，還包括了萬有特性等等。本文主要分析速度特性（反應(yīng)動力性）與負(fù)荷特性（反應(yīng)經(jīng)濟性）， 同時 闡述了改善柴油機動力性與經(jīng)濟性的一些措施。 關(guān)鍵詞 : 柴油機 性能指標(biāo) 動力性 經(jīng)濟性 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 on of to of of of E, of to of 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ .................................................................................................................................... 1 章 緒論 .......................................................................................................................... 1 究背景和意義 .......................................................................................................... 1 文研究內(nèi)容與方法 .................................................................................................. 3 第 2 章 渦輪增壓柴油機與實驗裝置測功機 ........................................................................ 4 油機工 作原理： ...................................................................................................... 4 氣渦輪增壓器 .......................................................................................................... 4 力測功機 ................................................................................................................... 5 第 3 章 柴油發(fā)動機特性實驗 .................................................................................................. 6 油發(fā)動機速度特性實驗步驟 ........................................................................... 6 油發(fā)動機負(fù)荷特性實驗步驟 ........................................................................... 6 第 4 章 實驗研究數(shù)據(jù)的對比分析 .......................................................................................... 8 油機的速度特性 ...................................................................................................... 8 第 5 章 結(jié)論 ............................................................................................................................ 20 論 ............................................................................................................................ 20 油機與汽油機的對比： .............................................................................. 20 油發(fā)動機的優(yōu)點 .......................................................................................... 21 油發(fā)動機的缺點 .......................................................................................... 21 高柴油發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性的方式 ................................................................ 21 致 謝 ...................................................................................................................................... 23 參考文獻 .................................................................................................................................. 24 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1第 1章 緒論 究背景和意義 發(fā)動機作為一種動力機械，主要為其它的工作機械提供最為關(guān)鍵的動力。對汽車來說，發(fā)動機作為其核心，它的輸出特性將會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)動機的性能，對有效利用動力源，以及提高整車性能具有重要意義。而發(fā)動機的輸出特性主要通過其動力性指標(biāo)、經(jīng)濟性指標(biāo)以及排放性能指標(biāo)等隨發(fā)動機使用工況的變化特性來表現(xiàn)出來。所以為什么要研究發(fā)動機的特性？就在于為了能夠正確的對發(fā)動機的特性進行評價，而后不僅能為 汽車更能為各種工作機械選擇使用發(fā)動機提供參考和標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，若能正確的評價、分析發(fā)動機 特性，那就可以找到方向 途徑 去改善提高發(fā)動機的各項性能。整車性能與發(fā)動機性能也可以進行良好的 匹 配。 而柴油機作為發(fā)動機重要的一大類，也極具有研究意義。 在這 100 多年里 ，柴油機應(yīng)用 涉及范圍越發(fā) 廣泛 ， 各項相關(guān) 技術(shù) 也有了很大程度 的發(fā)展。 已有各項 研究成果 確切表示：在當(dāng)今各領(lǐng)域 應(yīng)用的各 類 動力機械中 ， 柴油機是 能量利用率最 佳 、最節(jié)能 、 熱效率最高的機型。 從技術(shù)進 步 的 層面 來看，在 結(jié)構(gòu)、 傳動裝置效率 、柴油機熱效率 、 功率 上 它們都獲得了很大 的提升 ： 配 備了最先進技術(shù)的柴油機，燃油 消耗率最低 可 至 198g/功率可達(dá)到 30～ 50，標(biāo)定功率油耗可達(dá)到 204g/矩儲備系數(shù)可達(dá)到 上 ;內(nèi)燃機車用柴油機一直在隨時代發(fā)展不斷進步，正向高強化柴油機進軍。 世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá) 的各 國對柴油機 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 促進柴油機的普及與發(fā)展 。 我國 1958 年成功生產(chǎn)了第一臺內(nèi)燃機車， 在之后短暫的不到 70 年里， 為滿足我國鐵路現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟持續(xù)增長帶動的市場運輸需求，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 后來也能 自主 研發(fā) 創(chuàng)新，我國的柴油機 生產(chǎn)制造技術(shù)已經(jīng) 可以說 是一步步逼 近國際上 的柴油機 先進制造 技術(shù) 水平。近 30 年 來， 我國的柴油內(nèi)燃機車 的不斷 發(fā)展 。 有關(guān) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 顯示 ，柴油機的 整體 性能在 不斷 優(yōu)化 中。 內(nèi)燃機車用柴油機 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 種新機型。 從 最開始 1984 年 誕生 的 隨 后 生產(chǎn) 的 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 柴油機的缸徑 ；檢修機率在提高，平均有效壓力和強化系數(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，強化系數(shù)環(huán)比增長率基本保持在每年 10%左右。 不僅 延長 了 核心機群的使用壽命 ， 也在不斷加長 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間，因為它有很多缺點 ， 比如：體積過大、發(fā)出氣味超難聞、噪聲又高。 柴油機在乘用車上的應(yīng)用廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如汽油機，就是因為噪音和振動比汽油機大很多。 現(xiàn)在的柴油機技術(shù)不斷 地 發(fā)展 ,噪聲 這個 環(huán)境環(huán)保北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2方面 的問題 ，已引起大家的重視。 隨著振動噪聲治理技術(shù)的持續(xù)改進發(fā)展，柴油機的這個缺陷正在被人們不斷改正優(yōu)化。柴油機關(guān)于噪音方面的缺陷現(xiàn)如今已經(jīng)不成問題，轎車上用的柴油機噪音已經(jīng)獲得控制，甚至降低到跟汽油機的噪音所差不多。 即使 柴油機 在 高速上 噪音比汽油機 噪音 大 ,也在可接受 的 范圍內(nèi) 。 柴油機被 普遍 應(yīng)用于車輛動力 、 灌溉 、 發(fā)電、船舶動力等 各項 領(lǐng)域 。 在車用動力 這一塊，柴油機的 優(yōu)勢最為 突出 。 柴油發(fā)動機被廣泛應(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 來年 ，一系列的零部件配套公司伴隨著柴油發(fā)動機生產(chǎn)業(yè)的紅火而生成，大部分的柴油發(fā)動機公司更多是作為總承裝配者的角色存在著，對于柴油發(fā)動機的比較關(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)動機廠商可以更加充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，集中精力來研究柴油發(fā)動機的設(shè)計和制造。柴油發(fā)動機主要還是配套最后的整車產(chǎn)品，例如大功率高速柴油機就用來配套船舶、工程機械、大型客車、重型汽車、發(fā)電機組等等。所以，有關(guān)終端整車產(chǎn)品的市場情況直觀反應(yīng)著柴油機行業(yè)的發(fā)展情況。而 當(dāng)今各國統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯 示 ， 使用 轉(zhuǎn)速為 900～ 1 000 r/四沖程、中速柴油機 的 內(nèi)燃機車仍 然是占據(jù)絕大部分 。 全 世界車用動力 "柴油化 "趨勢 已大體 形成。 在歐洲柴油轎車早已被廣泛采用和接納，要知道它的市場占有率已經(jīng)超過 50%。 據(jù)統(tǒng)計 歐洲 汽車總銷量的 40%是柴油車，而在美國，柴油車在市場上的銷售量也在逐年遞增。 據(jù)報導(dǎo)，美國市場 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 具體來說應(yīng)該是柴油轎車市場。以上所說的都是指現(xiàn)代的綠色柴油機。 采用柴油發(fā)動機是一種可行的過渡性技術(shù)解決方案。 在乘用車應(yīng)用方面柴油機正逐步發(fā)展， 歷經(jīng)這數(shù)十年來，當(dāng)今的柴油機毫無疑問已然成為了一種既可排放清潔又達(dá)到節(jié)約能源的目的的動力機械 ： 不僅柴油的污染性比汽油污染性小，而且柴油機的熱效率比汽油機熱效率高， 根 據(jù) 相關(guān)學(xué)者 預(yù)測，在 往 后 二十 年，甚至 在很長的一段 時間 里 ， 世界車用動力的主流將 一直是柴油機 。 在農(nóng)用柴油機方面的發(fā)展，預(yù)測全世界農(nóng)用柴油機的市場將呈現(xiàn)快速增長的勢頭：一是由于全球人口的迅速增長還有老舊設(shè)備的更新?lián)Q代都導(dǎo)致對農(nóng)用柴油機的需求較大。二是由于在發(fā)展中國家的農(nóng)用柴油機市場的迅速增長將抵消發(fā)達(dá)國家市場的衰落帶來的影響； 對于航空發(fā)動機方面的發(fā)展，發(fā)動機產(chǎn)業(yè)作為航空工業(yè)的核心細(xì)分子行業(yè)，毫無疑問未來的發(fā)展勢頭將十分迅猛。 綜合以上對各個方面領(lǐng)域的了解分析，我覺得全球柴油發(fā)動機的發(fā)展將保持持續(xù)的增長，穩(wěn)步向前。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 文研究內(nèi)容與方法 在發(fā)動機的動力性與經(jīng)濟性的研究分析之前，要求我們掌握發(fā)動機性能指標(biāo)的測量方法，了解發(fā)動機的各類使用工況。 查閱資料， 操作測功機，主要測量出輸出轉(zhuǎn)矩 時測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n。根據(jù)《發(fā)動機原理》一書描述，有： 9550n?? 由此可求得發(fā)動機的輸出功率 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 可輕易計算出。 發(fā)動機輸出的功會被測功器吸收，利用這一特點有規(guī)律地調(diào)節(jié)發(fā)動機的負(fù)荷 轉(zhuǎn)速 n，這就模擬出了發(fā)動機的各種使用工況，即可進行實驗測量。 明確試驗流程， 通 過動手操作測功機，測量 柴油發(fā)動機的 相關(guān) 性能指標(biāo)數(shù)據(jù) ， 并 進行處理分析， 系統(tǒng)地說明 做這個 實 驗的相關(guān)背景， 實驗?zāi)康募?研究的意義。 根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)進行處理分析，客觀說明實驗對象指定柴油發(fā)動機的特性。 試驗計算結(jié)果校正 ： 由于試驗的環(huán)境等因素會導(dǎo)致實驗結(jié)果會產(chǎn)生偏差，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對大氣進行校正。 國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)為：大氣壓力 ??0 = 99?????? ， 環(huán)境溫度為： ??0 = 25℃（ ??0 = 298K） ,相對濕度 ??0 = 30%。 根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)（測功機上直接讀取） 畫 出發(fā)動機特性曲線 圖 ，數(shù)據(jù)處理后結(jié)合用圖表進行分析。 文字說明簡明通順。計算過程只需列出已知條件、計算公式，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，省略計算過程，直接寫出計算結(jié)果。 數(shù)據(jù)處理后，圖表結(jié)合進行分析，文字表述說明結(jié)論。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4第 2 章 渦輪增壓柴油機與實驗裝置測功機 油機工作原理： 四沖程柴油機的工作原理是： （ 1） 進氣沖程 —— 進氣門開啟、排氣門關(guān)閉，活塞在曲軸、連桿的帶動下，從上止點向下止點運動，把新鮮空氣吸進氣缸，活塞到達(dá)下止點，進氣沖程結(jié)束； （ 2） 壓縮沖程 —— 進排氣門關(guān)閉，活塞在曲軸、連桿的帶動下，從下止點向上止點運動，吸進氣缸的空氣被壓縮成高溫、高壓氣體，活塞到達(dá)上止點時，壓縮沖程結(jié)束； （ 3） 做功沖程 —— 壓縮沖程結(jié)束后，（進排氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)）噴油器將燃油噴進氣缸，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，推動活塞從上止點向下止點運動，曲軸飛輪組儲存和輸出能量，活塞到達(dá)下止點時，做功沖程結(jié)束； （ 4） 排氣沖程 —— 進氣門關(guān)閉，排氣門開啟，活塞在曲軸、連桿的帶動下，從下止點向上止點運動，將氣缸內(nèi)燃燒后的廢氣排出，活塞到達(dá)上止點時，排氣沖程結(jié)束。 在進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程中，只有做功沖程產(chǎn)生能量，其他三個沖程都是靠曲軸、飛輪的慣性完成的。 柴油機 燃點低 ， 無火花 塞采用壓燃， 工作過程中 活塞向下吸入空氣然后進氣門和排氣門關(guān)閉活塞向上把氣體壓縮只 35~50 個大氣壓，溫度生高。這時噴油嘴噴油，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。 氣渦輪增壓器 發(fā)動機燃燒燃料產(chǎn)生的能量（化學(xué)能轉(zhuǎn)化來的內(nèi)能 —— 溫度、壓力、氣體膨脹速度等）有大約 1/3 通過傳動轉(zhuǎn)化為機械能 還有 1/3 進入冷卻系統(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)動機進氣中去 對氣體進行“預(yù)處理” ， 利用發(fā)動機燃油廢氣的動能將空氣泵入汽缸 ， 從而節(jié)約一部分能量 。 此時發(fā)動機的表現(xiàn)為：進入的空氣已經(jīng)進過壓縮 ， 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 同時提高了燃燒效率 ， 提高發(fā)動機效率。 廢氣增壓利用尾氣推動渦輪高速轉(zhuǎn)動，渦輪帶動泵輪向發(fā)動機泵送空氣，從而提高進氣壓力，增加每個循環(huán)中的進氣，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)動機排量的情況下可以提高輸出功率，同時也降低了燃油消耗率。但是經(jīng)過泵 輪的空氣會變熱，會使實際的充量系數(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 。 大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常復(fù)雜，其實并不復(fù)雜，渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進氣口與發(fā)動機排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上，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。這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好，你北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5的發(fā)動機就好像電腦 樣被“超頻”了。 力測功機 電力測功機采用交流變頻回饋加載，加載能量通過 交流負(fù)載發(fā)電機回饋電網(wǎng)；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速通過傳感器直接測量；電量綜合測量儀表檢測電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等；計算機自動檢測、顯示并完成數(shù)據(jù)處理、報表及各種曲線。利用電機測量各種動力機械軸上輸出的轉(zhuǎn)矩，并結(jié)合轉(zhuǎn)速以確定設(shè)備的功率。因為被測量的動力機械可能有不同轉(zhuǎn)速，所以用作電力測功機的電機必須是可以平滑調(diào)速的電機。電力測功機分直流電力測功機和交流電力測功機，目前用得較多的是交流電力測功機。我們實驗所用的 功機就是交流電力測功機。 電力測功機是目前市面上最先進的加載測功設(shè)備，尤其在中小功率以及微小功率的動力機械加載測功試驗中，可以兼顧各動力機械的低速及高速加載測功試驗，相對其它類型測功加載設(shè)備而言，在性能、可靠性、維護難易程度等方面都有比較明顯的優(yōu)勢；尤其在低速機械的加載測功方面，則更是其它方法無可比擬的，它幾乎可以從 0 轉(zhuǎn)速開始就可以提供電力測功機的額定轉(zhuǎn)矩；當(dāng)然，交流電力測功機還有一個最大的優(yōu)點是能源回饋功能，它可以將被測機械發(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，從這一點來說，交流測 功機在建成后使用經(jīng)濟性是其他測功機無法比擬的，因為節(jié)約了能源，也就等于產(chǎn)生了經(jīng)濟效益。特別在這個能源越來越緊張的年代，節(jié)約已經(jīng)被越來越多的企業(yè)所重視。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6第 3 章 柴油發(fā)動機特性實驗 油發(fā)動機速度特性實驗步驟 在實驗過程中，若把油門開度置于最大位置，則所測特性為外特性；否則便是部分負(fù)荷速度特性，因此， 制取速度特性時應(yīng)把油門開度置于某一確定的位置 。維持發(fā)動機的冷卻水溫、機油溫度和機油壓力在正常的工作范圍內(nèi)。 動機臺架試驗安全操作規(guī)范》做好試驗前的準(zhǔn)備工作。確認(rèn)發(fā)動機臺架系統(tǒng)（含發(fā)動機和測功機等）油、水、電工作連接正常。 預(yù)熱之，待內(nèi)燃機冷卻液溫度和潤滑油溫度均達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)才可開始實驗。 時配合調(diào)整測功機，以增加內(nèi)燃機負(fù)荷， 直至油門全開，內(nèi)燃機在最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn) 。 定開度并固定 （柴油機固定供油拉桿），調(diào)整內(nèi)燃機負(fù)荷，使之穩(wěn)定運轉(zhuǎn)于可能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速。待平穩(wěn)后，測定并記錄待測參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)。 內(nèi) 燃機轉(zhuǎn)速逐步增加（一般每次轉(zhuǎn)速以 200~500r/在內(nèi)燃機工作范圍內(nèi)，適應(yīng)順次地取 8 個左右測量點進行測量。 轉(zhuǎn)速 n 為橫坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)矩、輸出功率和油耗率 縱坐標(biāo)，繪制監(jiān)督曲線，檢查試驗的準(zhǔn)確性。如果有不規(guī)則數(shù)據(jù)點，應(yīng)及時重新測量該工況。 逐漸減小測功機負(fù)荷至發(fā)動機空負(fù)荷，配合減小油門開度，再低速運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，待溫度降低后，方可熄火。抄錄整理實驗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)計入實驗記錄表，做好保養(yǎng)清理工作。 油發(fā)動機負(fù)荷特性實驗步驟 動機臺架試驗安全操作規(guī)范》，做好試驗前的準(zhǔn)備工作。確認(rèn)發(fā)動機臺架系統(tǒng)油、水、電連接正常。 動機數(shù)控試驗臺油門上電、勵磁上電，預(yù)熱發(fā)動機至發(fā)動機冷卻水出水溫度為 80± 5℃。同時了解發(fā)動機數(shù)控試驗臺基本工作原理。 節(jié)發(fā)動機油門開度至最小，發(fā)動機回到怠速。 節(jié)發(fā)動機油門開度的大小，使之處于最大位置。待發(fā)動機工況穩(wěn)定后，測量其燃油消耗量 B（ g），測量二次，同時測量該工況下的發(fā)動機扭矩 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n，并記錄保存實驗數(shù)據(jù)。 )100 0/( ?? 式中， m 為消耗的燃油質(zhì)量（ g）； t 為消耗燃料所需要的時間（ s）。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 節(jié)量的大小，保證實驗工況不少于 7 個點，以便繪制發(fā)動機負(fù)荷特性曲線。 時測功機自動調(diào)整發(fā)動機的負(fù)荷大小，保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定）使發(fā)動機扭矩（測功機讀數(shù)） 次降低的差額相同，重復(fù)實驗步驟 e，記錄并保存實驗數(shù)據(jù)。直至測功機的讀數(shù)接近為 0。 e 為橫坐標(biāo)，油耗量 B 與燃油消耗率 縱坐標(biāo)繪制監(jiān)督曲線。 發(fā)動機空負(fù)荷，低俗運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后停車，并抄錄整理實驗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)記入實驗記錄表，作好保養(yǎng)清理工作。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8第 4 章 實驗研究數(shù)據(jù)的對比分析 發(fā)動機的性能是決定汽車效率的關(guān)鍵性因素?！白罡咻敵龉β?最高輸出轉(zhuǎn)矩兩個關(guān)鍵的發(fā)動機性能指標(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)動機特性。當(dāng)發(fā)動機工作，若使用工況改變，輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩和耗油量這三個基本的發(fā)動機性能指標(biāo)都會隨之而改變。發(fā)動機性能指標(biāo)的變化是有跡可循的，發(fā)動機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)動機特性曲線，就是用來正確的理解和判斷發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性的具體表現(xiàn)。 油機的速度特性 速度特性直觀地影響到柴油機所能輸出的功率，速度特性不同會造成不同的柴油機在拉貨物時表現(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)動機工作運轉(zhuǎn)情況。發(fā)動機的速度特性曲線走勢特征顯現(xiàn)了輸出功率 轉(zhuǎn)矩 N3 m）、燃油消耗率 g/h）隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n 改變而發(fā)生的具體變化。 這時就要說明速度特性的定義： 當(dāng)供給的油量確定不變時，柴油機的各項性能指標(biāo)比如 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。在柴油機的油量供給達(dá)到最大時，所測出來的速度特性，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，所測量的速度特性就是部分負(fù)荷速度特性。 實驗所用的 柴油發(fā)動機的速度特性 我們 是在測功機上測量得出的。通過測功機操作調(diào)整，保持油門開度不變即是保持柴油發(fā)動機的節(jié)氣門開度一定值不變，等轉(zhuǎn)速 n 的值穩(wěn)定之后，在測功機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)動機的載荷（轉(zhuǎn)矩變化），調(diào)整發(fā)動機的轉(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，最后就獲得各個轉(zhuǎn)速下的一組組數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)進行列表，而后在圖上描繪出每一個點，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，這三項數(shù)據(jù)自然會與相應(yīng)的轉(zhuǎn)速區(qū)域?qū)?yīng)。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9油門開度 100%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 78 100 2600 83 00 2400 00 2300 00 2200 18 00 2100 00 2000 00 1900 00 1800 00 1700 14 100 1600 7 00 1400 3 00 1200 6 00 1000 00 800 00 圖 4特性曲線 當(dāng)柴油機油門開度處于 100%時，所測出的速度特性，稱為發(fā)動機的外特性，它明確地表示出發(fā)動機所能輸出的最大動力。 這是個特殊的特性曲線，所以我們單獨出來分析。 在汽車產(chǎn)品 說明 書上， 雖然 大都 繪制出了 發(fā)動機 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各項性能所能達(dá)到的最高指標(biāo)。 從 外特性 實驗數(shù)據(jù)列表及外特性曲線上可以得出發(fā)動機輸出的所能達(dá)到的最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及它們對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和燃油消耗量： 0501001502002503003500 500 1000 1500 2000 2500 3000tq 10最大功率≈ 77.1 最大轉(zhuǎn)矩≈ 2 m 100%油門開度時， 發(fā)動機發(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∶ 從整體走勢來看， 線和 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。 接下來我們具體分析： 在 轉(zhuǎn)矩的 曲線中， 就可看出 線 整體的波動都屬于較 平坦 ，在 各個 轉(zhuǎn)速 區(qū)域波動 量 都 不大， 說明動力平穩(wěn)。理論上，在 曲線 中，輸出功率 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）曲線的最高點仍未出現(xiàn)； 實際上從圖中可以看出，除了最后一點有誤差基本符合理論；在 線中，它是一個微凹形曲線，終點值 >起點值 >中間值； 固定油門開度之后 ， 觀察燃油消耗率 轉(zhuǎn)速 n 的變化：可以觀察出曲線的 最低 點都是在中間 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)濟性 非常重要，需要我們 優(yōu)先保證。 只有提高優(yōu)化 這個區(qū) 域 的經(jīng)濟性， 才能使柴油發(fā)動機創(chuàng)造更高的輸出價值。 為了 使 這個 區(qū)間范圍更廣 ， 使得 在更廣泛的區(qū)域內(nèi)， 柴油 發(fā)動機 經(jīng)濟性都能夠極佳 ， 所以科研人員以及技術(shù)人員研發(fā)推廣 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 柴油發(fā)動機，其它 各種型號 的 柴油發(fā)動機所呈現(xiàn)出來的 外特性曲線 也 不會 全部相同 ， 但卻是小異大同 ， 基本趨勢變化是差不多的。 油門開度 90%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 597 35 78 396 200 999 4 800 93 599 400 199 6 98 31 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11油門開度 80%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 598 86 398 24 98 199 000 4 45 43 806 600 30 397 17 199 98 7 00 門開度 70%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 0 2603 0 2401 0 2199 310 2 0 1999 4 08 260 70 1800 0 1599 0 1399 91 0 1199 6 0 998 0 801 231 64 70 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12油門開度 60%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 84 604 9 30 396 193 6 997 801 599 399 200 3 004 30 94 門開度 50%外特性實驗數(shù)據(jù)表 4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 01 598 36 408 200 000 799 158 0 599 7 400 9 200 000 9 83 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13圖 4轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 n 將油門開度從 100%到 50%的 所有的 轉(zhuǎn)速 n 的曲線放到一個圖表里，可以看出除了個別差異太大的數(shù)值外， 轉(zhuǎn)矩 的曲線基本上在 低 轉(zhuǎn)速 區(qū) 800r/間 隨著 n 增加， 大 ； 并在轉(zhuǎn)速 區(qū)域 為 1400r/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/續(xù)減小。 可看出 線 整體的波動都屬于較 平坦 ，在 各個 轉(zhuǎn)速 區(qū)域波動 量 都 不大， 說明動力平穩(wěn)。 圖 4出功率 轉(zhuǎn)速 n 將油門開度從 100%到 50%的 所有的 轉(zhuǎn)速 n 的曲線放到一個圖表里，可以看出除了個別差異太大的數(shù)值外， 在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)， 乎與 n 成線性增長。 基本上在轉(zhuǎn)速為 2600（ r/達(dá)到最大值，但在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，功率 根據(jù)式 9550n?? 可知， 要取決于 n 的乘積，由于 n 變化平坦，那么 n 才有了以上的線性關(guān)系。 0501001502002503003500 500 1000 1500 2000 2500 3000N·m)n/(r/100 90 80 70 60 5001020304050607080900 500 1000 1500 2000 2500 3000Pe/r/100 90 80 70 60 50北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14圖 4油消耗率 轉(zhuǎn)速 n 將油門開度從 100%到 50%的 所有的油耗率 n 的曲線放到一個圖表里，可以看出除了個別差異太大的數(shù)值外，油耗率的曲線基本上在 低 轉(zhuǎn)速 區(qū) 800r/間 隨著 n 增加， 降 ； 并在轉(zhuǎn)速 區(qū)域 為 1400r/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/ 持續(xù)增大。 油耗率 體的 變化波動相對而言較小 ， 這就是柴油機經(jīng)濟性好的原因之一。 油機的負(fù)荷特性 發(fā)動機在不同的負(fù)荷下工作運轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出來的燃料經(jīng)濟性也是有差別的，這一點就需要通過負(fù)荷特性來了解。換種說法，研究分析燃料經(jīng)濟性主要還是要根據(jù)負(fù)荷特性。發(fā)動機負(fù)荷特性的定義：固定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 n，其各項性能指標(biāo)隨負(fù)荷的改變（即油門開度）而改變的關(guān)系。柴油機負(fù)荷特性又被稱作燃油調(diào)整特性。柴油機調(diào)節(jié)負(fù)荷的方式是通過調(diào)整噴油量來達(dá)到目的的。借著噴油量變化去控制混合氣成份含量。 在實際使用中， 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n 總 是 需要改變 的。 所以要全面地分析判斷柴油 發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性， 就 需要 讓柴油發(fā)動機處于多個 轉(zhuǎn)速 下并且 不同負(fù)荷，測 量 發(fā)動機的負(fù)荷特性。在實驗測量負(fù)荷特性時，前提是一定要固定轉(zhuǎn)速 n 不變。即：固定發(fā)動機轉(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 輸出功率 化的關(guān)系。 在 測功機 上 進行試驗，并且 讀取發(fā)動機負(fù)荷特性 各項數(shù)據(jù) ： 開始階段， 啟動 柴油發(fā)動機， 使油門開度處于最大（操作時注意是連續(xù)均勻逐步增大油門開度） ，保持 柴油發(fā)動機在 某一轉(zhuǎn)速 下 穩(wěn) 步工作 運 轉(zhuǎn) ， 固定轉(zhuǎn)速 n 不變 （ 通過調(diào)節(jié)載荷來實現(xiàn)，注意與油門開度調(diào)節(jié)同時進行 ）， 在 此工況下 可以從測功機上讀取柴油 發(fā)動機輸出功率 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)動機轉(zhuǎn)速 n 穩(wěn)定之后 再 次讀取相關(guān)0501001502002503003504004500 500 1000 1500 2000 2500 3000g/(kw·h)]n/(r/100 90 80 70 60 50北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15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)動機能保持穩(wěn)定工作的最小 油 門開度， 又可得到一組數(shù)據(jù)。 最后就獲得各個轉(zhuǎn)速下的一組組數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)進行列表，而后在圖上描繪出每一個點，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 變化曲線， 曲線中的 B 和 然會與相應(yīng)的 功率 區(qū)域?qū)?yīng)。 )100 0/(