不同技术路线柴油机运行WHTC循环排放特性研究
中汽中心科研课题研究报告
不同技术路线柴油机运行WHTC循环排放特性
Emission Characteristic of Diesel Engines with Different Technical Routes Running WHTC Cycle
课题编号：13142309
承担部门：试验所
课题负责人：尹超
完成日期：2013年5月
目录
第一章研究背景和试验方案 (4)
1.1 欧洲重型柴油车辆排放测试循环的发展 (4)
1.2 北京市地方标准采用WHTC循环的背景 (6)
1.3试验方案 (8)
1.3.1 试验发动机和测试系统 (9)
1.3.2 WHTC试验流程 (10)
第二章SCR柴油机运行WHTC循环的排放特性 (12)
2.1 试验发动机和研究内容 (12)
2.2 WHTC与ETC排放对比 (12)
2.2.1 潍柴WP5.200E40发动机WHTC与ETC排放对比 (12)
2.2.2 福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机WHTC与ETC排放对比 (14)
2.3 冷启动WHTC循环与热启动WHTC循环对比 (15)
2.3.1 冷启动和热启动循环发动机运行状态差异 (15)
2.3.2 冷启动和热启动循环发动机排放差异 (19)
2.4 本章小结 (21)
第三章DOC+POC柴油机运行WHTC循环的排放特性 (22)
3.1 试验发动机和研究内容 (22)
3.2 WHTC与ETC排放对比 (22)
3.2.1雷沃IE4D160-e4EP发动机WHTC与ETC排放对比 (22)
3.2.2扬柴YE4DB1-40发动机WHTC与ETC排放对比 (23)
3.3冷启动和热启动循环发动机排放差异 (24)
3.4 本章小结 (26)
第四章DPF柴油机运行WHTC循环的排放特性 (27)
4.1试验发动机和研究内容 (27)
4.2 WHTC与ETC排放对比 (27)
4.2.1福建奔驰651955发动机WHTC与ETC排放对比 (27)
4.2.2卡特彼勒C18IVH发动机WHTC与ETC排放对比 (28)
4.3冷启动和热启动循环发动机排放差异 (29)
4.4 本章小结 (31)
第五章总结与展望 (32)
参考文献 (34)
附件 (35)
摘要
本课题对采用SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF三种不同技术路线的6台柴油机进行了DB11/964-2013规定的WHTC试验和GB17691-2005规定的ETC试验。每种技术路线参与试验的发动机均为两台，其中一台满足GB17691-2005规定的ETC 试验国四限值，但尚未针对WHTC试验进行专门标定，另一台满足DB11/964-2013规定的WHTC试验第四阶段限值。对比了不同后处理技术路线发动机进行WHTC试验和ETC试验的排放差异，冷启动和热启动WHTC循环发动机运行状态的差异，以及冷启动和热启动WHTC循环的排放差异，检测项目包括常规气态污染物和颗粒物。试验结果表明：无论采用哪一种后处理技术路线，WHTC试验各种污染物的排放普遍高于ETC 试验；对于采用SCR后处理系统的发动机，SCR的主要作用是可以明显降低WHTC试
验和ETC试验的NO
x 排放，但ETC试验NO
x
的转化效率高于WHTC试验。采用SCR或
EGR+DOC+POC后处理系统的发动机，尽管满足GB17691-2005第四阶段ETC排放限值，但若不针对WHTC循环工况进行专门的标定，将难以满足DB11/964-2013第四阶段WHTC排放限值；采用EGR+DPF后处理系统的发动机，由于ETC试验排放本身很低，甚至满足GB17691-2005第五阶段限值，尽管WHTC试验排放有所增大，但依然较容易满足DB11/964-2013第四阶段限值。冷启动和热启动WHTC循环发动机运行状态差异主要体现在机油温度、循环水温和排气温度三个参数上，其中机油温度和循环水温的差异主要体现在循环前600s，循环1000s以后二者基本无差异，排气温度的主要体现在循环的前400s，之后二者基本无差异。无论采用哪一种后处理技术路线，冷启动WHTC循环各种污染物的排放普遍高于热启动WHTC循环，其中CO、THC和NO
x 排放差异较大，发动机冷热状态对发动机PM排放影响较小。
关键词：柴油机；SCR；DOC+POC；DPF；WHTC
第一章研究背景和试验方案
1.1 欧洲重型柴油车辆排放测试循环的发展
目前我国机动车排放法规主要沿用欧洲法规体系，欧洲自1988年4月起，开始以88/77/EEC指令控制装于总质量大于3.5吨柴油车辆的发动机排气污染物，基于发动机台架进行测试认证。1991年10月发布91/542/EEC指令对88/77/EEC进行了修订，规定从1992年起分阶段实施欧Ⅰ和欧Ⅱ阶段排放法规。1999年发布了1999/96/EC 的欧盟议会和理事会指令，该指令规定了欧Ⅲ、欧Ⅳ和欧Ⅴ各阶段排放标准以及EEV （增强型环境友好机）排放标准[1,2]。2009年6月颁布595/2009（EC）指令，制定了欧Ⅵ阶段的排放法规[3]。表1-1为各阶段排放法规的实施时间和排放测试循环。
表1-1 欧洲重型柴油车辆各阶段排放法规测试循环
表1-2为稳态十三工况的循环定义，图1-1、图1-2分别为ESC和ETC的循环工况示意图，ESC为稳态循环、ETC为瞬态循环[4]。
表1-2 稳态13工况循环
转 速 (r·min -1)
扭 矩 (N ·m )
图1-1 ESC 试验循环工况示意图
020040060080010001200140016001800
-20
020*********
扭矩（%）
时间（s）
20040060080010001200140016001800
20406080
转速（%）
时间（s）
图1-2 ETC 试验循环工况示意图
表1-3和图1-3分别为WHSC 试验循环（稳态）和WHTC 的循环（瞬态）
工况示意图。WHSC 和WHTC 循环是WP.29（世界汽车法规协调论坛）下设的污染与能源工作组（GRPE ）考虑了欧盟、美国、日本和澳大利亚重型柴油车的典型实际行驶工况，根据9辆轻卡、20辆重卡、1辆卧铺车、18辆牵引车、11辆公交车的路谱数据来制定的，其尽可能真实的反映了世界范围内重型发动机道路实际运行情况
[5]
。WHSC 循环类似于ESC 循环，均为13个稳态工况组成；WHTC 循环类似于ETC
循环，均为1800s 的瞬态试验工况。
表1-3 WHSC 试验循环
20040060080010001200140016001800
-20
020*********
扭矩（%）
时间（s）
020040060080010001200140016001800
020*********
转速（%）
时间（s）
图1-3 WHTC 循环工况示意图
1.2 北京市地方标准采用WHTC 循环的背景
北京市于2008年7月在全国范围内率先对公交、环卫和邮政等重型柴油车辆实
施了国四阶段地方排放法规，2013年7月1日起，规定所有的重型车必须满足国四阶段排放法规[6]。表1-4为北京市重型柴油车辆排放法规实施进程、各阶段的实施时间，以及所采用的排放测试循环。
表1-4 北京市重型柴油车辆排放法规实施情况
由上表可知，北京市于2013年3月1日首次开始采用WHTC循环作为重型柴油车辆的排放测试循环。在原有ESC和ETC排放测试循环基础之上增加WHTC循环的主要背景如下。
自2008年7月对公交环卫用途重型柴油车辆实施国四阶段排放法规以来，北京市环保局联合北京理工大学、中国汽车技术研究中心，通过车载排放测试设备（OBM）对公交环卫车辆的实际道路排放水平进行了大量的测试，测试对象覆盖满足国三和国四排放等级的车辆。通过此方法考察过去几年国四排放法规实施效果时发现，部分满足国四阶段ESC和ETC循环排放限值的柴油车辆实际运行时的排放水平甚至高于满足国三阶段的柴油车辆[5]。
一方面，这是由于车辆实际运行时的发动机工况与法规认证要求的ESC和ETC 循环工况差别较大，制造商通过标定ESC和ETC循环工况的排放实现了较低的排放，但车辆实际运行时依然有很多工况不在ESC和ETC循环工况覆盖范围内，这些工况的排放由于没有法规的要求而未进行标定，排放较差，因此满足国四阶段排放法规的车辆，实际运行时排放水平不一定好于国三车辆。
另一方面，当前国四柴油机普遍采用了排气后处理装置，而装配大功率柴油机的公交车辆，其后处理主要采用SCR系统。众所周知，当前SCR系统只有在发动机排气温度较高时，才能发挥较好的转化效率。而公交车实际运行的工况负荷小、排温低，若不能实现对氮氧化物的有效转化，其排放水平极有可能比国三发动机更高。
为此，北京市于2013年3月1日颁布实施了地方标准DB11/964-2013《车用压
燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法(台架工况法)》，在原有ESC和ETC循环基础上，增加WHTC循环作为排放认证项目。WHTC循环是欧Ⅵ重型柴油车排放法规的测试循环之一，相比于ESC和ETC循环，其工况更接近车辆的实际运行工况。从而要求制造商对更接近公交环卫车辆实际运行的低负荷工况进行排放标定，有效的降低车辆实际运行时的排放。表1-5为北京市公交实际道路工况与WHTC和ETC循环工况的对比情况[5]。
表1-5 北京市公交实际道路工况与WHTC和ETC循环工况的对比
1.3试验方案
当前为了满足国四阶段的排放法规，柴油机普遍采用了尾气后处理装置，后处理技术路线主要包括SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF。目前国内以SCR技术路线应用最为广泛，普遍应用于大、中、小各种功率段的柴油机，而EGR+DOC+POC 和EGR+DOC+DPF技术路线主要用于中小功率段的柴油机。日美等国则以EGR+DOC+DPF 技术路线为主。
北京市地方标准DB11/964-2013《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法(台架工况法)》出台以后，各种后处理技术路线柴油机都必须满足相应的WHTC循环排放限值后方可在北京市进行销售。
WHTC循环和ETC循环同为瞬态循环，但前者循环工况的平均转速和平均负荷都要小于ETC循环，循环功和循环平均排气温度会降低。对于采用SCR技术路线的发动机，由于排温的降低SCR的转化效率会下降，NO
排放可能会增大[7]；但对于
x
EGR+DOC+POC和EGR+DOC+DPF技术路线的柴油机，相关试验研究还比较少，有必要进行大量的对比试验来考察。
本课题对采用SCR、EGR+DOC+POC，以及EGR+DOC+DPF三种不同技术路线的6台柴油机进行了DB11/964-2013规定的WHTC试验和GB17691-2005规定的ETC试验。每种技术路线参与试验的发动机均为两台，其中一台满足GB17691-2005规定的ETC 试验国四限值，但尚未针对WHTC试验进行专门标定，另一台满足DB11/964-2013规定的WHTC试验第四阶段限值。对比了不同后处理技术路线发动机进行WHTC试验和ETC试验的排放差异，冷启动和热启动WHTC循环发动机运行状态的差异，以及冷启动和热启动WHTC循环的排放差异，检测项目包括常规气态污染物和颗粒物。
1.3.1 试验发动机和测试系统
表1-6为参与试验的发动机清单。
表1-6 试验发动机清单
由于本课题采用的发动机数量较多，每一台发动机的试验周期比较分散，所有的比对试验并不是在同一个测试系统上完成的，包括全流稀释采样系统和部分流稀释采样系统两种。但对于同一台发动机的所有试验均在同一个测试系统上完成的。图1-4和1-5分别为全流稀释采样系统和部分流稀释采样系统结构图。
二级稀释通道
气体分析仪颗粒测量系统
稳态测试气体采样瞬态测试气体采样
图1-4 全流稀释采样系统结构图
图1-5 部分流稀释采样系统结构图
1.3.2 WHTC试验流程
DB11/964-2013标准规定的WHTC试验规程包括冷启动WHTC循环、20分钟热浸期，以及热启动WHTC循环三个部分。按照标准要求，开始冷启动WHTC循环前，发动机应在额定工况调整好的进气阻力、中冷后温度、中冷前后压差、排气阻力等边界条件。之后采用自然冷却的方式，在20~30℃之间的环境温度下至少冷却6小时，直到发动机润滑液、冷却液和后处理系统温度都达到20~30℃环境温度范围内以后，才可以开始冷启动WHTC循环。完成冷启动循环后立即进行10±1min热浸期作为发动机热启动循环的预处理，热浸期试验室环境温度应处于23~31℃之间。热浸期结束后运
行热启动WHTC 循环。试验结果处理方式如公式（1）所示：
,,(0.14)(0.86)
(0.14)(0.86)
cold hot result act cold act hot m m WHTC m m ?+?=
?+? （1）
式中：
WHTC result ：各排放物组分最终试验结果，g/kw ·h ； m cold ：冷启动循环各排放物组份的质量，g/循环； m hot ：热启动循环各排放物组份的质量，g/循环； m act ，cold ：冷启动循环的实际循环功，kw ·h ； m act ，hot ：热启动循环的实际循环功，kw ·h 。
第二章SCR柴油机运行WHTC循环的排放特性
2.1 试验发动机和研究内容
表2-1为试验所用SCR发动机基本参数。其中潍柴WP5.200E40发动机满足DB11/964-2013第四阶段限值，福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机未针对WHTC循环工况进行标定，只满足GB17691-2005第四阶段限值。本课题对潍柴WP5.200E40发动机进行了带后处理的WHTC和ETC试验,以及原机的WHTC和ETC试验，对福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机进行了带后处理的WHTC和ETC试验。
表2-1 SCR发动机主要技术参数
2.2 WHTC与ETC排放对比
2.2.1 潍柴WP5.200E40发动机WHTC与ETC排放对比
潍柴WP5.200E40发动机针对WHTC循环工况进行了标定，其满足DB11/964-2013第四阶段的排放限值。图2-1、2-2、2-3和2-4分别为WHTC试验和ETC试验CO、THC、NO x和PM的排放对比情况，同时包括原机和带后处理系统两种情况下的排放对比。
由图2-1至2-4可知，原机情况下，发动机进行WHTC 试验时的CO 、THC 、NO x 和PM 的排放均明显高于ETC 试验，这可能是由于相比于ETC 循环，发动机运行WHTC 循环时平均转速和平均负荷更低，燃料燃烧不如ETC 循环充分，从而导致排放恶化。
安装SCR 后处理系统以后，WHTC 和ETC 试验NO x 排放均明显下降，CO 、THC 和PM 排放均略有上升，但WHTC 试验的各种污染物的排放结果依然高于ETC 试验。SCR 系统的作用主要体现于降低NO x 排放。WHTC 试验时，SCR 系统对NO x 的转化效率为67%，ETC 试验时，NO x 的转化效率为84%。这可能是由于ETC 循环的平均排气温度更高，从而实现了SCR 更好的转化效率。
安装SCR 后处理系统以后，WHTC 试验CO 、THC 、NO x 和PM 的排放分别为ETC 试验的5.8倍、3.7倍、2.3倍和1.1倍。
C O (g /k w .h )
CO
图2-1 WHTC 试验和ETC 试验CO 排放对比
T H C (g /k w .h )
THC
图2-2 WHTC 试验和ETC 试验THC 排放对比
N O x (g /k w .h )
NOx
图2-3 WHTC 试验和ETC 试验NO x 排放对比
P M (g /k w .h )
PM
图2-4 WHTC 试验和ETC 试验PM 排放对比
2.2.2 福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机WHTC 与ETC 排放对比
福田戴姆勒OM457LA.IV/4发动机满足GB17691-2005第四阶段限值，但其尚未针对WHTC 循环工况进行专门的标定，图2-5为该发动机进行ETC 试验和WHTC 试验的排放对比情况。
由图可知，相比于ETC 试验，WHTC 试验的CO 、NO x 和PM 排放均明显较高，其中NO x 和PM 排放超出了DB11/964-2013第四阶段WHTC 排放限值。该发动机两种循环THC 排放均基本为零。WHTC 试验CO 、NO x 和PM 的排放分别为ETC 试验的1.8倍、1.8倍和1.3倍。
C O (g /k w .h )
ETC
WHTC
0.000.020.040.060.08
0.10
0.00
0.00
NO x
N O x (g /k w .h )
PM
图2-5 福田戴姆勒发动机WHTC 和ETC 循环的排放对比
2.3 冷启动WHTC 循环与热启动WHTC 循环对比
对于采用SCR 技术路线的柴油机，在进行WHTC 试验时，冷启动循环开始前发动机机体和后处理系统基本处于20~30℃的室温状态，而热启动循环开始时发动机机体和后处理系统温度会较高，因此发动机进行冷启动循环和热启动循环时，后处理的转化效率会存在较大差异。本节基于潍柴WP5.200E40发动机进行的WHTC 试验，研究冷启动WHTC 循环与热启动WHTC 循环发动机的运行状态差异和排放差异。
2.3.1 冷启动和热启动循环发动机运行状态差异
图2-6至2-13依次为发动机运行冷启动WHTC 循环和热启动WHTC 循环时，进气温度、中冷后温度、机油温度、循环水温、排气背压、排气温度、进气量、油耗量的差异对比。
由图2-6至2-13可知，发动机运行冷启动循环和热启动循环的状态差异主要体现在进气温度、机油温度、循环水温和排气温度。由于发动机进气温度由进气空调设定，进气温度的差异与循环的冷启动和热启动并无关系，故不考虑其对发动机排
放的影响。因此，导致冷启动和热启动循环排放差异的参数主要是机油温度、循环水温和排气温度。
由图2-8和2-9可知，在循环的前600s ，冷启动循环机油温度和循环水温明显低于热启动循环，1000s 以后，二者基本无差异。机油温度和循环水温度低，会导致缸内燃烧温度降低，进而影响燃料燃烧情况，导致排放差异。因此，可以预测这两个参数导致的排放差异也主要体现在循环的前600s 。
由图2-11可知，冷启动循环和热启动循环排气温度的主要体现在循环的前400s ，之后二者基本无差异。因此，可以预测冷启动和热启动循环SCR 对NO x 的减排差异也主要体现在循环前400s 。
增压前进气温
度（℃）
时间（s）
图2-6 发动机进气温度的对比
中冷后进气温度（℃）
时间（s）
图2-7 中冷后温度的对比
发动机机油温度（℃）
时间（s）
图2-8 发动机机油温度的对比
发
动机冷却循环水温度（℃）
时间（s）
图2-9 发动机循环水温的对比
发动机排气背压(K P a ）
时间（s）
图2-10 发动机排气背压的对比
后处理前排气温度（℃）
时间（s）
图2-11 SCR 后处理前排气温度的对比
发动机进气量(k g /h ）
时间（s）
图2-12 发动机进气量的对比
发动机油耗量(k g /h ）
时间（s）
图2-13 发动机油耗量的对比
2.3.2 冷启动和热启动循环发动机排放差异
图2-14为冷启动WHTC 循环和热启动WHTC 循环发动机加权比排放的对比情况。图2-15至2-17分别为循环过程中CO 、THC 和NO x 的实时浓度排放对比情况。
由图2-14可知，冷启动循环CO 和THC 排放明显高于热启动循环，由图2-15和2-16可知，这种差异主要体现在循环前600s ，可见由于冷启动循环前600s 循环水温和机油温度较低，导致发动机缸内燃烧温度较低，燃油燃烧不充分，CO 和THC 排放较高。
由图2-14可知，相比于冷启动循环，热启动循环NO x 排放也有所降低，由图2-17可知，这种差异主要体现在循环前400s ，这主要是由于冷启动循环前400s 排气温度较低，SCR 转化效率较低，导致冷启动循环NO x 排放较高。
由图2-14可知，冷启动循环和热启动循环PM 排放差异较小，可见对于SCR 发动机，发动机的冷热状态对PM 排放的影响较小。
C 0(g /k w .h )
T H C （g /k w .h ）
NO
x
N O X （g /k w .h ）
PM
P M （g /k w .h ）
图2-14 冷启动循环和热启动循环排放对比
C O (10-6
）
时间（10-1s）
图2-15 CO 排放浓度的对比
T H C （10-6）
时间（10-1s）
图
2-16 THC 排放浓度的对比
N O x (10-6
）
时间（s）
图2-17 NO x 排放浓度的对比
柴油机速度特性实验
柴油机外特性实验 一、速度特性 在喷油泵供油拉杆（或齿条）位置一定的情况下，当增加负荷使转速 降低时，柴油机各有效性能参数M e 、P e 、g e 、η e 等随转速n的改变而变化的 关系，称为速度特性（图1所示）。 当油量限制在最大功率位置时，得到最大功率（或称全负荷）速度特性。通常叫做外特性。当油量限制在小于最大功率的位置时，就得到部分特性。由于功率标定有四种，所以全负荷速度特性也有四种。根据供油量限位的不同，分别称为15分钟功率速度特性，1小时功率速度特性，12小时功率速度特性，持续功率速度特性等。 速度特性反映了柴油机动力性、经济性随转速n变化的规律。通过全负 荷速度特性可以找出柴油机所能达到的最高性能指标以及对应于p emax 、M emax 和g emax 时的转速，并可计算出扭矩储备率μ值以评定柴油机克服超负荷的能力。通过部分特性还可以看出不同工况时耗油率的变化规率及其所对应的转速，可全面衡量不同用途的柴油机适应变工况运转的性能，从而确定最有利的转速范围。 图1 JB485柴油机速度特性曲线
二、实验目的 掌握柴油机外特性的实验方法，绘制外特性曲线，了解柴油机供油量不变的情况下，各项性能参数随转速变化的规律。 ?三、实验设备 ? 本实验在CAC44电力测功机试验台架上进行，试验发动机为R190M柴油机。 四、实验工况 ? ?在标定工况下进行：7.7KW／2300r/min。 ? ? 五、实验步骤 1、起动发动机暖车，使机油温度达到规定要求，在实验过程中，尽量保持不变； 2、调整柴油机使其在标定工况下稳定运转，发动机转速2300r/min，发动机扭矩32Ｎ.M，然后将发动机台架控制模式转为n/P模式, 试验过程中固定发动机油门位置不变； 3、依转速为测量点，在柴油机工作转速范围内，通过测功机控制发动机转速，使柴油机运转在2300r/min、2200 r/min、2000 r/min、1800 r/min、1600 r/min、1400 r/min等转速下； 4、试验时在每一个工况稳定运行一段时间后，测定发动机转速n、扭矩 M e 、功率P e 、油耗g e 、机油温度t 1 、排气温度t r 、环境温度t 2 、环境相对湿度Φ等 各项参数； 5、各工况点测试完毕后卸下发动机负荷，怠速运转发动机一定时间后停机； 6、关掉电源、水源、整理数据，清理实验环境。 ? 六、实验报告 1、实验目的； 2、实验设备； 3、简述实验步骤； 4、实验数据记录表； 5、绘制曲线； 6、实验结果整理分析讨论；
柴油机速度特性和负荷特性试验报告
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：
柴油机特性实验
柴油机特性实验 一、实验内容与要求 柴油机特性是指柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴油机特性。这种变化规律曲线形式称为柴油机特性曲线。 柴油机的最基本特性有速度特性、负荷特性和螺旋桨推进特性。其中，后两者为船用柴油机所用：即发电柴油机（n=常数）工况和船舶主机（螺旋桨）工况（P=cn3）。实验内容 ⒈柴油机负荷特性测定及负荷特性曲线绘制。 ⒉柴油机推进特性测定及推进特性曲线绘制。 实验要求： ⒈掌握柴油机负荷特性与推进特性的测定方法。 ⒉了解柴油机按负荷特性和推进特性工作时各参数间的变化规律。 二、实验目的、意义 柴油机的特性实验是柴油机的基本实验。此种特性测定不但为设计制造部 门所重视（柴油机的工作特性指标是否达到原设计指标），也为使用部门所关 注（运行管理中的依据）。尤其是船用柴油机的运转环境，运转工况变化很大， 如何在复杂的运转环境中正确管理柴油机，必须详细了解柴油机在不同运转工 况下的工作特性。通过本实验可使学生了解柴油机负荷特性与推进特性的测定 方法；了解柴油机按发电机工况和螺旋桨工况工作时各参数间的变化规律，从 而为正确管理船用柴油机做好必要的理论准备。 三、实验仪器、设备及测量精度 1.试验用主要仪器、设备如下: 4135Ca型船用柴油机（标定转速1500r/min、持续功率53kW） GWD－100型电涡流测功机 FC2210Z型智能油耗仪 FC2000型发动机自动测控系统 2. 仪器测量精度 （1） FC2000发动机自动测控系统 转速测量精度: ±1r/min 扭矩测量精度: ±0.4%F.S 扭矩控制精度: ±0.5%F.S 低温测量精度: ±0.5%F.S 高温测量精度: ±0.5%F.S （2） FC2210Z智能油耗仪
柴油机基本结构参数
柴油机基本结构参数 | [<<] [>>] -------------------------------------------------------------------------------- 柴油机基本结构参数（basic constructional parameter of diesel engine）主要包括冲程数τ、气缸数i,、气缸直径D、活塞行程S、曲柄半径r、连杆长度ι、气缸中心距L、气缸工作容积Vs与压缩比εC等的结构参数。它们不仅影响柴油机的作功性能、机械负荷与热负荷，而且影响柴油机的外形尺寸与重量，必须根据柴油机的用途及相关设计任务书的要求来合理确定这些参数。 冲程数τ柴油机完成一个工作循环所需要的话塞行程数（参见内燃机），四冲程柴油机τ= 4，二冲程柴油机τ= 2。在基本结构参数与热力参数相同的条件下，二冲程柴油机单位工作容积的作功能力较大，但其经济性能与排放性能均劣于四冲程柴油机。当前除在大型船用柴油机及一些小型柴油机中采用二冲程工作循环外，其他用途柴油机广泛采用四冲程工作循环。 气缸数i 组成一台柴油机的气缸总数。当功率一定时，减小气缸直径，增加气缸数目，除有助于提高转速，减小柴油机外形尺寸外，让可以提高柴油机输出扭矩的均匀性，改善柴油机的平衡性，但其缺点是使用与维修工作量较大，所需备件也相应增多。机车柴油机视其具体用途，气缸数i大都为8、12和16。、与气缸数在12缸以上时，出于总体布置等因素的考虑，气缸排列基本采用V形结构（参见内燃机）。 气缸直径D 影响气缸工作容积的一个重要参数，主要与用途有关。它不仅影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的工作性能及有关零部件的机械负荷与热负荷。机车柴油机的气缸直径一般在180 mm～280 mm的范围内。 活塞行程S 活塞在气缸内作往复运动，其上、下止点之间的距离称为活塞行程（参见内燃机）。活跃行程S与气缸直径D这两个参数不仅确定了气缸工作容积，而且行程缸径比S/D对柴油机的外形尺寸、工作性能、机械负荷及热负荷等都有一定的影响。机车柴油机行程缸径比的基本范图是1.00~1.25。 曲柄半径r 与连杆长度ι的比值r/ι连杆长度ι是指连杆大、小头孔中心之间的距离（参见柴油机连杆）。曲柄半径r（参见柴油机曲轴）与连杆长度ι的比值λ是一个重要的结构参数，它对柴油机的总体高度与动力学性能都有一定的影响（参见柴油机曲柄连杆机构）。从减小活塞连杆组的往复运动惯性力和柴油机的高度出发，一般希望采用较短的连杆，亦即应选用较大的曲柄半径连杆长度的比值。在机车柴油机中，通常λ的范围是 气缸中心距L与气缸直径D的比值L/D 气缸中心距L与气缸直径D的比值，其大小影响柴油机的总体长度与重量指标。为此，在保证满足气缸盖螺栓合理布置和曲轴轴瓦承载能力等要求的前提下，应尽可能地减小L/D的比值。在机车柴油机中，该比值的范围一般为
发动机外特性
4.什么是速度特性？汽油机、柴油机的外特性？分别分析其外特性曲线的变化规律（根据公式逐项分析并得到规律）？ 答：当负荷保持不变时，发动机的性能指标（有效功率Pe 、扭矩Ttq 、燃油消耗率be 、每小时耗油量B 等）随转速变化的关系，称为发动机的速度特性。 汽油机的外特性是指汽油机节气门全开时所测得的速度特性。 柴油机的外特性（标定功率速度特性）：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时，测得的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。 汽油机外特性曲线的变化规律： 扭矩曲线：m v i tq K T ηηηα2 =， （1）在节气门开度一定时，α基本为常数。 (2)在某中间转速时，指示热效率i η最大（曲线略凸起）。 在转速高时，燃烧转过的曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，燃烧效率低，i η小； 转速低时，进气流速↓,紊流强度↓ →使雾化、混合状态↓，火焰传播速度↓，散热、漏气损失大，故i η小。 （3）v η在某一转速时最大，因在该转速时能最好的利用气流惯性进气。 。，进气倒流惯性↓↓↓v n η,, ，气体未全部进入惯性↑↑,n ；。，压降且↓↓?↑?↑↑v a a p p v n η,, （4）m η：随转速提高，机械效率下降，因转速高，机械损失增大。 i m m P P /1-=η，转速↑→ Pm ↑，但Pi 基本不变。故m η下降。 综合上述各参数变化规律：则随n 升高，tq T 增加，在某一n 达最大值，随后n 增大tq T 减小。 功率曲线：n T P tq e ∝，得出e P 的变化规律。 ） （直到迅速低速时：max ,tq T e tq n P n T n ↑↑→↑↑→； )max max e e tq T P P T n n tq （直到较缓慢后：↑↓→↑→； ↓↑→e e P n P 后：max e b 曲线：m i e b ηη/1=，由此得出e b 的变化规律。 ;min 0e m i b n →?最大时，即在某转速ηη ;:0↑↓→↓>e m i b n n ηη，↑↓→↑< 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 1.柴油机特点：（1）优点：经济性好，功率范围广，尺寸小重量轻，机动性好，可靠性高， 寿命长，维修方便。（2）缺点：存在机身振动、轴系扭转振动和噪声，某些部件的工作条件恶劣，承受高温高压并具有冲击性负荷。 2.发展趋势：（1）提高经济性（2）电子控制技术（3）降低排放（4）提高可靠性。 3.柴油机：使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料，采用内部混合法形成可燃混合气 体，靠缸内空气压缩形成高温自行发火。 4.柴油机的类型：（1）四冲程和二冲程（2）增压和非增压（3）低速、中速和高速（4） 筒形活塞和十字头式（5）直列式和V型（6）右旋和左旋（7）可逆转和不可逆转。5.理论与实际循环的差异：（1）工质的影响：理论循环工质为理想气体，实际循环工质是 空气和燃烧产物，使实际循环热效率和做功能力下降。（2）气缸壁的传热损失。（3）燃烧损失：后燃和不完全燃烧。（4）漏泄损失：活塞环处的漏泄。（5）其他损失。 6.气阀重叠角意义：（1）依靠废气的流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内的废气扫出气缸， 实现燃烧室扫气，提高换气质量。（2）利用进气冷却燃烧室有关部件。 7.直流扫气特点：（1）换气质量好。（2）结构复杂，维修较困难。 8.上下止点：活塞在气缸中运动的最上下端的位置，也是活塞离曲轴中心线最远近的位置。 9.气缸工作容积Vs：活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。 10.平均指示压力：假定一个数值不变的压力作用在活塞上，在一个膨胀行程内所作的功与 一个工作循环的指示功Wi相等，这个假象的压力就称为平均指示压力。也就是一个工作循环中单位气缸工作容积的指示功。 11.柴油机的基本组成：（1）主要固定件：机架、机座、气缸和气缸盖。（2）主要运动件： 活塞、连杆组件、曲轴。（3）配气机构及换气系统。（4）燃油系统。（5）润滑系统。（6）冷却系统。（7）起动和控制系统。 12.机械负荷：（1）定义：柴油机部件承受最高燃烧压力、惯性力、振动冲击等的强烈程度。 （2）特点：周期交变，具有冲击性。（3）安装预紧力引起的负荷与气体力引起的机械应力均与最高爆发压力成正比。 13.热负荷：（1）热应力：由温差作用形成的应力。（2）热疲劳：燃烧室部件在交变的热应 力下出现的破坏现象。 14.活塞的作用：（1）保证密封的情况下完成压缩和膨胀过程。（2）将气体力经连杆传递给 曲轴。（3）在筒形活塞式柴油机中，活塞承受侧推力，起着滑块的作用。（4）在二冲程柴油机中活塞还启闭气口，控制换气。 15.压缩环：（1）作用：防止气缸中气体漏泄，保证活塞与气缸之间相对运动条件下的密封， 并将活塞上的部分热量传给气缸。（2）搭口形式：直搭口、斜搭口和重叠搭口。 16.活塞的冷却方式：自由喷射冷却、循环冷却、振荡冷却、喷射—振荡式冷却。 17.冷却液的输送方式：（1）筒形活塞：在曲轴连杆中钻孔。（2）十字头式活塞：需要专门 的机构，分为套管式和铰链式。 18.气缸盖的作用：（1）与气缸套、活塞共同组成燃烧室。（2）上面安装各种阀件。（3）在 设置进排气阀的气缸盖上还要布置进排气道和气阀摇臂机构。 19.气缸盖的类型及特点：（1）单体式：气缸盖和气缸套接合面处密封性好，制造、运输、 拆装检修均较方便，但汽缸的中心距加大，增加了柴油机的长度和重量。（2）整体式：中心距小，结构紧凑，柴油机的刚度提高重量减轻，但易变形，密封性差，结构复杂，加工不便。（3）分组式：特点介于上述两者之间。 20.连杆：（1）作用：将作用在活塞上的气体力和惯性力传给曲轴，把活塞或十字头与曲轴 连接起来，将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。（2）工作条件：运动复杂，受力复杂，连杆小、大端轴承还与活塞销或十字头销、曲柄销产生摩擦和磨损。（3）破坏形式： 【知识】柴油机与螺旋桨特性（一） 重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。难点：推进特性和限制特性。 单元一概述 一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=Cn3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。 二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指 标和工作参数（如排气温度Tr、最高爆发压力pz、增压压力pk等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这 种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为 柴油机的特性曲线。2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类Ne=Cpeni 1)速度特性pe不变，n改变2)负荷特性n不变，pe改3)推进特性n和pe均改变化 单元二速度特性 1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油 机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me （或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随 转速的变化规律。根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同， 有全负荷速度特性（亦称外特性）。部分负荷速度特性和超 负荷速度特性。2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变 其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me（或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随转速的变化规律。（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标 准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的 功率。可作为军用车辆和舰艇的追击功率。1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。可作为商船的超 负荷功率。是最大持续功率的110％。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工 程机械的正常使用功率。持续功率：柴油机允许长期连期运 行的最大有效功率。船舶柴油机就用它来标定功率，并同时 标定其相应转速。我们通常所说的标定功率就是指这种功率， 标定工况就是指这种功率及其相应转速。国外船用柴油机常 用的几种功率（工况）名称MCR：最大持续功率，同时标 有相应的转速。原含义相当于国家标准的持续功率标定工况， 是设计选配螺旋桨的依据。OR：超负荷功率工况。其功率 1. 什么叫柴油机？ 柴油机是以柴油为燃料，当空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自燃，燃气因膨胀而做工的内燃机。 2. 柴油机主要有哪些机构和系统组成？ 柴油机主要由机体组件、曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃料供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、增压系统构成。 3. 柴油机完成一个工作循环需依次经过四个行程是什么？ 柴油机完成一个工作循环需依次经过进气行程、压缩行程、燃烧做功行程、排气行程。 4. 柴油机能够运转的三个要素是什么？ 空气、柴油和压力。 5. 四冲程六缸柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5 6. 八缸直列型柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-6-2-4-8-3-7-5 7. 柴油机的润滑方式主要有哪几种？ 压力润滑（主轴承、连杆轴承、凸轮轴承）、飞溅润滑（凸轮、挺住、摇臂等）、润滑脂润滑（水泵）。 8. WD615柴油机按用途分为哪几种？ 车用、工程机械用、船用、发电用。 9. 柴油机的启动方式有哪些？ 电力启动、人力启动、压缩机启动、辅助汽油机启动。 10. WD615柴油机五大主要螺栓是指那些螺栓？ 连杆螺栓、汽缸盖螺栓（主、副）、飞轮螺栓、飞轮壳螺栓、主轴承螺栓。 11. WD615柴油机曲轴前段装减震器的目的是什么？ 如果柴油机共振振幅超过允许值，则要消减扭振，减振器增大系统阻尼，使它即使在主共振工况下也不致产生过大振幅。 12. 同一台柴油机对活塞和连杆的要求是什么？质量互差是多少？为何如此要求？ 同一台柴油机活塞、连杆质量互差尽可能小，连杆盖与连杆配对使用。小的质量互差使得发动机运转平稳，往复惯性力均匀，振动小。 13. 柴油机按进气方式分为哪几种？ 非增压（自然吸气）、增压、增压中冷 14. 常见的柴油机增压方式有哪些？ 机械增压、涡轮增压、气波增压、复合增压 15. 请解释WD615的含义？ Water diesel 6缸单缸排量1.5升 16. 根据柴油机用途的不同，有哪四种功率？ 15min功率、1h功率、12h功率、持续功率四种 17. WD615柴油机装配时常用的密封胶有哪几种？ 242、262、271、277、510 18. WD615柴油机的气门间隙时多少？为何排气门间隙比进气门的大？ 进气门0.3mm，排气门0.4mm，排气门比进气门间隙大是因为：排气温度比进气温度高，膨胀更显著 19. WD615柴油机的行程、缸径、总排量各是多少？ 行程130mm，缸径126mm，总排量9.726L 20.柴油机调速器按其调整范围可分为哪几种？ 单级调速器、两级调速器、全程调速器、全程两级复合式调速器 21. 柴油机窜气大，排除其他原因，仅考虑活塞环，你认为有哪些原因？工作一段时间后，如何判断活塞环的优劣？原因：1.活塞环转动，活塞环开口重叠；2.活塞环磨损过大；3.活塞环弹力不足 判断方法：1.活塞环断面磨损的程度；2.活塞环上积碳的多少；3.活塞环外表面磨损情况（点或面接触） 22. 6160柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？ 1.油底壳内机油面过低； 2.从机油箱到机油泵，吸油管有漏气现象； 3.机油中混入柴油或水，使机油粘度过低； 4.调压阀弹簧断裂或弹簧变形，机油滤清器太脏，阻力增大； 5.柴油机内机油管破裂。 23. 6170柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？ 第七章柴油机特性及选型 柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。 第一节概述 一、船舶柴油机的工况 柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械时，其功率 和转速是按照工作机械所需的功率和转速而变化的。柴油机在 各种不同条件下运转的工作状况(功率和转速)称为柴油机运转 工况。在船舶上，柴油机主要作为推进主机、发电原动机和应图７-１船用柴油机的各种工况 第七章柴油机特性213 急发动机(应急发电机、空压机和消防泵的原动机)。根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机工况、螺旋桨工况和其他工况。 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。如图7-1中直线2所示。 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。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 第八章柴油机特性 2020 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 2021 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 2022 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 2023*固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的方法来改变柴油机转速，这样，测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律称为_______。 A．调速特性B．速度特性 C．推进特性D．负荷特性 2024*在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2025*柴油机按照螺旋桨特性工作时，各主要性能指标和工作参数随转速而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2026*直接带动螺旋桨的柴油机，其运转特性为_______。 A．推进特性B．负荷特性 C．速度特性D．调速特性 2027 柴油机的负荷特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2028 柴油机的速度特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2029 用于驱动应急空压机的柴油机工况为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2030 在船舶上按面工况工作的柴油机有_______。 ①主机；②发电柴油机；③驱动应急空压机的柴油机； ④应急发电机；⑤救生艇柴油机。 A．①＋②＋③B．①＋③＋⑤ C．①＋③＋④＋⑤D．①＋②＋③＋④＋⑤ 2031 喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，用改变负荷的方法来改变转速，这样测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律，称为_______。 A．超负荷速度特性B．全负荷速度特性 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。 3．推进特性： 柴油机带动螺旋桨，按照螺旋桨特性工作时（平均有效压力、转速不再是相互独立的，而是按螺旋桨特性相互对应的），其性能参数随转速或平均有效压力变化的关系。 4。调速特性： 与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出有效扭矩、平均有效压力、有效功率与转速的关系，它主要取决于调速器的工作性能。 速度特性 柴油机特性曲线 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户 注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等 待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班； 第七章 柴油机特性及选型 柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。 第一节 概 述 一、船舶柴油机的工况 柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械 时，其功率和转速是按照工作机械所需的功率和转速 而变化的。柴油机在各种不同条件下运转的工作状况 (功率和转速)称为柴油机运转工况。在船舶上，柴油 机主要作为推进主机、发电原动机和应急发动机(应急 发电机、空压机和消防泵的原动机)。根据柴油机在船 上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机 工况、螺旋桨工况和其他工况。 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。如图7-1中直线2所示。 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。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 ∝n ３。相应柴油机功率Pe 与转 速的关系可写成Pe=cn ３。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。如图 7-1中曲线1所示。 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。如此，柴油机在一定的负荷和一定的转速范围内的任何工况下工作，即柴油机在一定的转速下工作，要求有不同的输出功率，或在某一功率下工作时可以有不同的转速。如图7-1阴影线所示区域。此类工况亦称面工况。 二、柴油机特性及其分类 1 柴油机特性 在上述各种工况下运行的柴油机有其对应的性能指标和工作参数。表征柴油机性能指标的主要有平均有效压力p e 、有效功率P e 、有效转矩M e 、有效热效率ηe 和有效油耗率b e 等。柴油 图７-１ 船用柴油机的各种工况 船舶柴油机（轮机） --模块九柴油机特性-- 黄步松主讲 福建交通职业技术学院船政学院 模块九柴油机特性 重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。 难点：推进特性和限制特性。 单元一概述 一、柴油机的工况 1．发电机工况转速恒定 2．螺旋桨工况N=C n3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。 二、柴油机特性的分类 1．柴油机特性 柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度T r、最高爆发压力p z、增压压力p k等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。2．目的 （1）评价柴油机的性能 （2）确定柴油机工况 （3）分析影响特性的因素 （4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类 N e=Cp e ni 1)速度特性p e不变，n改变 2)负荷特性n不变，p e改 3)推进特性n和p e均改变化 单元二速度特性 1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。 根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，有全负荷速度特性（亦称外特性）。 部分负荷速度特性和超负荷速度特性。 2．全负荷速度特性 （1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。 （2）标准环境状况： （3）柴油机功率的标定：我国国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。 15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的功率。可作为军用车 柴油机特性 重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。 难点：推进特性和限制特性。 单元一概述 一、柴油机的工况 1．发电机工况转速恒定 2．螺旋桨工况N=C n3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。 二、柴油机特性的分类 1．柴油机特性 柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度T r、最高爆发压力p z、增压压力p k等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。 2．目的 （1）评价柴油机的性能 （2）确定柴油机工况 （3）分析影响特性的因素 （4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类 N e=Cp e ni 1)速度特性p e不变，n改变 2)负荷特性n不变，p e改 3)推进特性n和p e均改变化 单元二速度特性 1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。 根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，有全负荷速度特性（亦称外特性）。 部分负荷速度特性和超负荷速度特性。 2．全负荷速度特性 （1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。 （2）标准环境状况： （3）柴油机功率的标定：我国国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。 15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的功率。可作为军用车辆和舰艇的追击功率。 1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。可作为商船的超负荷功率。是最大持续功率的110％。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。 12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工程机械的正常使用功率。 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。 速度特性 将喷油泵油量调节机构固定在某一位置上，然后改变柴油机的负荷，使柴油机转速变化，测得的柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的规律 1．全负荷速度特性 全负荷速度特性：将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于标定转速下发出标定功率的供油位置上，然后，通过调节试验负荷，逐步改变柴油机的转速。由此得到的性能指标及工作参数随转速变化的规律。 全负荷速度特性可表示为柴油机在不超过标定供油量的条件下，各转速下所能发出的最大功率。 1）标准试验环境状况 o 一般柴油机 - 大气压力p0=100kPa或750mmHg - 相对湿度f0=30% - 环境温度T0=298K或25℃ - 中冷器进口冷却介质温度Tc0=298K或25℃。 o "无限航区"的船用内燃机(IACS) - 大气压力px=100kPa - 相对湿度fx=60% - 环境温度Tx=318K或45℃ - 中冷器冷却介质进口温度Tcx=305K或32℃。 2）标定功率 标定功率：指标准环境状况下，制造厂根据内燃机的用途和特点规定的在标定转速下的有效功率(kW)。 (1)15min功率； (2)1h功率； (3)12h功率； (4)持续功率。 船用柴油机以持续功率作为标定功率 国外船用柴油机 MCR（Maximun Continuous Ratings） 3）速度特性的测量（图7-2线3） 试验前的准备工作 （1）柴油机具有良好的技术状态，然后进行特性试验。 （2）试验时保持柴油机稳定运转各系统调整在最佳状态 4）功率贮备主机长期运转最大功率要低于标定功率一个值。 2．超负荷速度特性和部分负荷速度特性 1）船用柴油机的超负荷功率 - 功率标定功率的110% - 转速标定转速的103% - 运转时间在12h运转期内允许超负荷运转1h。 2）超负荷速度特性的测量（图7-2线2） 3）部分负荷速度特性 如果将喷油泵油量调节机构固定在小于标定功率油量的各个位置上，分别测得的柴油机的主要性能指标和工作参数随转速变化的关系。 可测得若干条柴油机部分负荷速度特性曲线（图7-2线4，5，6）。 柴油机负荷特性 在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷变化的规律。（图7-3）船舶柴油机推进动力装置832 第七章 柴油机的特性91题
柴油机特点
【知识】柴油机与螺旋桨特性(一)
柴油机基础知识
第七章 柴油机特性与选型
第八章 柴油机特性(一)
柴油机的特性
柴油机特性曲线
柴油机特性
船舶柴油机(轮机)
船舶柴油机特性
柴油机特性曲线..
柴油机特性