1、柴油機速度特性、負荷特性實驗報告實驗人員：阿拉坦 張鑫鑫潘寧 鐘灣 鄒晨宇班級：汽62班報告：張鑫鑫2009/5/141.實驗目的1. 了解并熟悉柴油發動機臺架試驗的主要設備。2. 掌握柴油發動機負荷特性、速度特性試驗方法。3. 掌握對試驗數據進行修正及分析處理的方法。4. 了解柴油發動機燃油消耗率及CO、HC、NOx、煙度等隨工況的變化趨勢。5. 能夠根據發動機特性曲線對其性能進行分析和評價。6. 能夠根據試驗結果找出提高發動機排放性能的主要切入點（提高要求）。2.實驗要求1.熟悉和掌握與本試驗內容相關的柴油發動機性能指標隨轉速及負荷的變化規律和原因。2.了解試驗設備的原理及試驗的基本條件。

2、3. 試驗中，按指導老師的要求操作儀器設備，正確觀測和記錄數據，按步驟進行試驗。認真體會試驗方法。3.主要儀器設備3.1性能實驗儀器設備序號儀器設備名稱型號生產廠家備注1電渦流測功機GW160湖南湘儀2空氣流量計TOCEIL-600上海同圓熱膜式3油耗儀DF-312日本小野容積法4排氣分析儀CEB-2型AVL5發動機測控儀FC2010湖南湘儀3.2排放實驗實驗設備CEB-型排氣分析儀參數分辨率4.發動機臺架系統裝置柴油機試驗裝置簡圖1-軸 2-安全罩 3-油門執行器 4-橡膠支架 5-空氣濾清器 6-空氣流量計 7-進氣溫度、壓力測量裝置 8-水塔 9-水泵 10，14-油泵 11，16-調壓

3、器 12-油耗儀 13-閥門開關 15-柴油濾清器 17-排溫測量裝置 18-減震波紋管 19-排氣溫度傳感器 20-排氣后處理裝置5.試驗對象、燃料5.1實驗用柴油機試驗用增壓中冷高壓共軌直噴柴油機主要參數如表型號YE4E160-30壓縮比氣缸數4最大功率（kW）/轉速（r/min）118/2120缸徑X行程/mm2最大扭矩（Nm）/轉速（r/min）600/1600總排量/L4.26進氣系統渦輪增壓燃油供給系統高壓共軌5.2實驗用柴油試驗用柴油主要參數如表柴油標號T50，oC硫含量/10-6總芳烴T90，oC十六烷值多環芳烴終餾點，oC十六烷指數密度（20 oC）/（kg/m3）6.試驗標

4、準及方法6.1速度特性試驗實驗標準發動機試驗條件，按國標GB/T18297-2001<<汽車發動機性能試驗方法>>的規定進行控制，測量儀表精度及測量部位應符合GB/T18297-2001的規定。實驗方法1. 按照GB/T18297-2001<<汽車發動機性能試驗方法>>進行。2. 測量數據時的發動機運行轉速與選定轉速相差不應超過1%或者10r/min，發動機的運行狀態穩定1min后，方可進行測量。3. 進行速度特性實驗時，從高速開始逐漸降低發動機轉速進行實驗測量。4. 實驗過程中，緩慢調節負荷以達到所選定轉速的工況點，穩定后進行實驗。5. 使用容

5、積法進行柴油機燃油消耗量的測量，相同工況最少測量3次，求平均值為該工況的燃油消耗量數據。6. 實驗中空氣消耗量測量時：由于發動機進氣具有脈動效應，因此從二次儀表中應讀取波動的最大值和最小值，其平均值即為該工況的空氣消耗量數值，單位為kg/h。每一工況按要求至少測量兩次，求其平均值為該工況的測量數據。7. 實驗分工：根據參加的人數分3個小組，第1小組負責操作發動機控制臺的操作，并檢查每一工作的配合次序；第2小組負責記錄功率，轉速，轉矩，水溫，油溫，排溫，大氣壓，大氣溫度及濕度等參數；第3小組負責燃油消耗量，空氣消耗量的測量和記錄，同時匯總填寫實驗數據原始記錄表格。條件允許時，各小組的任務可相應輪

6、換。6.2負荷特性試驗內容基本同速度特性試驗7.試驗步驟及內容實驗步驟1. 檢查發動機安裝是否正確，安全，可靠。打開燃油開關，冷卻水閥門以及各個測試系統開關。啟動發動機，檢查運轉有無明顯不穩定的現象。無問題時則進行發動機預熱及實驗前的其他準備工作。2. 當發動機達到預熱要求后，進行發動機速度特性及負荷特性試驗。每條試驗曲線適當選擇8個以上的測量點。1) 外特性試驗。取油門全開位置，改變測功機轉矩，試驗點轉速由低到高，依次選8個以上的測量點，注意不要超過柴油機的最高轉速。記錄發動機轉矩，燃油消耗率，功率等參數隨轉速變化的規律。轉速應在怠速以上(取1000r/min)，以最大扭矩值左右（1600r

7、/min）為中間點。因此取1000，1150，1300，1450，1600，1750，1900，2050，2200r/min這幾個點進行測量。2) 其他油門位置的部分速度特性試驗。本次試驗的油門開度定為x%，試驗點轉速由高到低，依次選8個以上的測量點，選取原則見上述，記錄各項指標隨轉速變化的值。此處x取34.8，轉速應在怠速以上(取1000r/min)，最大轉速在2100r/min左右，我們選擇測量9個點，因此每隔130r/min取一個點，取1000，1130，1260，1390，1520，1650，1780，1910，2040這9個點進行測量。3) 負荷特性試驗：保持發動機轉速不變進行試驗。

8、此次試驗的負荷特性轉速定為x（r/min），轉速確定后保持轉速不變，通過改變油門位置改變發動機負荷，逐點進行試驗。負荷選擇由最低扭矩值開始，依次升高，直至油門位置最大結束，記錄各項參數隨發動機負荷的變化規律。此處x取1500，3. 其他轉速點的負荷特特性實驗與上述方法相同。4. 試驗時發動機水溫、機油溫度應盡量保持恒定，每個試驗點應在保持穩定后，記錄實驗數據。5. 試驗過程中同步繪制主要性能的監督曲線，主要有扭矩、空燃比和比油耗。它們可直接反映試驗是否正確，以決定實驗是否補點或重復。8.試驗數據整理及總結分析要求8.1柴油機速度特性試驗數據試驗名稱：柴油機油門開度34.8（%）的速度特性試驗試

9、驗日期：2009-5-8時間17：00-19：00地點汽研所610發動機型號YE4E160-30燃油編號密度/840(kg/m3)試驗人員：阿拉坦、張鑫鑫、潘寧、鐘灣、鄒晨宇大氣壓力/99.95kPa大氣溫度/33.8°C序號轉速(r/min)扭矩(Nm)油耗(L/h)P機油壓 (kPa) T機油溫(°C)T出水溫(°C)Ga進氣量(kg/h)空燃比(A/F)19992657.538389.887.3162.3211282407.1545091.288.6188.4312582117.1-90.985.1217.6413881707.25-91.085.3237.

10、7515171427.363091.085.5260616471307.35-91.085.8291.1717771107.25-91.386.0313.381908977.25-91.786.5335.392038746.8-92.487.3350.7序號T排氣溫(°C)T進氣溫(°C)濕度(%)P進氣壓力(kPa)修正系數(%)功率Pe(kW)比油耗ge(g/(kwh)充氣系數c132733.8112232833.8114332433.8118430833.8120529533.8122628333.8124727033.8126825833.8128923933.81

11、26從試驗結果可以看出，在試驗所測量的轉速范圍內，轉矩隨著轉速的增加而下降。從柴油發動機的基本參數中可以了解到，這臺柴油機在全負荷時的最大轉矩在轉速為1200-1600r/min時達到。因此，對于試驗中柴油機的負荷率為30%的情況，柴油機的最大轉矩轉速距離1200-1600r/min這個轉速范圍并不會偏離很大，因此，試驗中柴油機的最大轉矩轉速1200r/min是完全有可能的，這樣，在試驗測定的轉述范圍內就會出現轉矩隨著轉速的增加而下降的情況。ge在1200r/min左右時有最小值，之后隨轉速上升上翹幅度加大。理論上。其中線變化平坦，線隨轉速的增加迅速下降，所以be速度特性線隨轉速的上升其上翹度

12、增加。空燃比隨轉速的上升而幾乎線性上升。這是因為，一方面該柴油機進氣量隨著轉速的增加而增大，另一方面，柴油機在進行速度特性試驗時，油量調節桿的位置保持不變，考慮到噴油泵進、回油孔節流以及燃油漏泄等因素的影響，該柴油機系統循環噴油量會產生一些變動，但變動范圍遠遠小于進氣量的變化范圍。因此，空燃比隨著轉速的增加而變稀。進氣量隨轉速的上升而幾乎線性上升。充量系數整體上隨轉速的上升而下降。8.2柴油機負荷特性試驗數據試驗名稱：柴油機轉速為1500（r/min）的負荷特性試驗試驗日期：2009-5-8時間17：0019：00地點汽研所610發動機型號YE4E160-30燃油編號密度/840(kg/m3)

13、試驗人員大氣壓力/99.95kPa大氣溫度/33.8°C序號轉速(r/min)扭矩(N m)油耗(L/h)P機油壓(kPa) T機油溫(°C)T出水溫(°C)Ga進氣量(kg/h)空燃比(A/F)11498483.652083.085.1219.121498804.850088.083.1233.8314981266.553087.683.9252.2414981647.8550089.186.7262.8514982109.2548090.888.9276.76149824110.5547093.292.52987149828712.952094.384.934

14、4.4814983341549094.386.6385.59149839919.2564096.387.9454.2序號T排氣溫(°C)T進氣溫(°C)濕度(%)P進氣壓力(kPa)功率Pe(kW)比油耗ge(g/(kwh)充氣系數c116433.8104221333.8110324033.8118428533.8122531633.8130634633.8134739933.8138845633.8140956033.8144編號空氣流量（kg/h）過量空氣系數CO（%）CO2（%）O2（%）HC（%）NOx（%）1219.15.0150.022.816.71611322

15、33.83.9580.023.615.615.51533252.23.1330.014.614.413.51904262.82.7860.015.213.4142475276.72.4320.015.912.513.531062982.1780.016.611.413.53597344.41.8780.017.71013.53858385.51.6320.018.88.3134369454.21.2280.0911.8411.5475由于轉速n不變，則基本隨線性增加。有效燃油消耗率（ge）線在怠速時為無窮大（m=0），之后隨負荷而急劇下降，在中負荷區有較寬闊的平緩段，約接近80%90%負荷率處

16、獲最低值，以后因燃燒惡化而上升。 空燃比A/F隨著負荷的增加而逐漸降低，由于負荷增大時，噴油量要增加，進氣量也增加，但是相對變化較小，所以空燃比下降。進氣量在小負荷時增長緩慢，在中高負荷時增加較快。發動機負荷增加，則缸內的燃燒溫度隨之升高，排出的廢氣的溫度自然升高，廢氣中所攜帶的能量也更多。該柴油機通過廢氣增壓中冷的方式提高進氣充量，進而提高發動機的功率，因此，進氣量應隨著負荷的增加而上升。充量系數在小負荷時增長緩慢，幾乎不變，維持在0.92左右，在中高負荷時增加較快，主要是由于中高負荷時渦輪增壓作用增強，進氣壓力升高，進氣充量增加。CO排放一般很低，只有在高負荷時才開始急劇增加。CO2排放量

17、基本上隨負荷的增加線性增加，由于負荷增大時，噴油量要增加，生成的CO2也相應增加。 HC量基本上隨著負荷的加大而下降，主要由于在中小負荷時，由于在燃油噴霧邊緣區域形成了過稀混合氣以及缸內溫度過低的原因，造成HC排放略有上升。O2排放量基本上隨負荷的增加而降低，由于負荷增大時，噴油量要增加，需要的O2量也相應增加，排放的O2就相應減少。NOx的排放量隨負荷的增加而上升，負荷小時，過量空氣系數過大，是稀燃，燃燒溫度下降，使NO的生成速度減慢。8.3實驗結果分析討論1、油耗線法側機械損失油耗線法原理：發動機在轉速不變時測定出整機耗油率隨負荷的變化曲線，然后將此線外延到與橫坐標相交的a點，則圖上a0之

18、值就是所求機械損失值。a點是發動機停機不耗油的全反拖點，0點是怠速點。適用范圍：柴油機中低負荷。當B=0時，Pe=-3.66kW，即機械損失為3.66kW2、油門開度與負荷率的關系在某一油門位置時的速度特性曲線上，對于相同轉速，該曲線上點的數值（轉矩）與外特性曲線上對應點數值之比，稱為負荷率。油門位置也是一個百分數，其描述的是當前油門位置與滿油門位置的百分比。1）柴油機轉速為1500（r/min）的負荷特性試驗編號123456789AccelPedalPosl(%)18.8024.8032.8036.8041.2045.2052.0058.4073.60ActualEngPercentTorq

19、ue(%)17.0024.0033.0038.0044.0049.0058.0066.0084.002）柴油機油門開度34.8（%）的速度特性試驗編號123456789ActualEngPercentTorque(%)48.0044.0041.0038.0036.0033.0031.0029.0025.00由上面兩個表我們可以知道油門開度與負荷率是不同的。從概念上看，二者是不同的。就同一條部分負荷曲線，在不同轉速下，對應的負荷率也是不同的，這說明，負荷與油門位置是不同的。但是二者有是有著緊密聯系的。對于相同的轉速，油門越大，對應的特性曲線越是靠上，即說明負荷越大。3、分析負荷特性性能曲線呈魚鉤

20、狀的原因，并結合空燃比曲線討論負荷加大受限制的原因；有效燃油消耗率（be）線在怠速時為無窮大（m=0），之后隨負荷而急劇下降，在中負荷區有較寬闊的平緩段，約接近80%90%負荷率處獲最低值，以后因燃燒惡化而上升。be線過標定功率點Pen后,若繼續增大油量，則隨著燃燒的惡化，be線繼續上升到Pes點時排煙將達到法規的限值，這就是“冒煙界限”點，再后燃燒更惡化，be持續上升，到Pemax點達此柴油機的極限功率值。若再增大油量，Pe反會下降，出現了折返，形成魚鉤狀。 由空燃比的負荷特性曲線可知，負荷增加，空燃比下降，混合氣加濃，直至到達“魚鉤段”，輸出轉矩不再增加，負荷加大受限制。4、對比分析汽油機與柴油機負荷特性曲線的差異及原因，并對二者的經濟性能特點進行分析；1）汽油機有效燃油消耗率be都比同負荷的柴油機高，這是兩種機型的混合氣形成、著火燃燒以及負荷調節方式的不同造成的。2）中、低負荷處be的差值明顯比最低油耗點和標定功率處大，這是因為汽油機be線過于陡尖，而柴油機有較寬的平坦段的緣故。汽、柴油機bmin的差值約1