论文-某型涡轮增压柴油发动机动力性分析.docx

北华航天工业学院毕业设计报告(论文)报告(论文)题目： 某型涡轮增压柴油 发动机动力性分析 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程 作者所在班级： B13141 作 者 姓 名 ： 戴维 作 者 学 号 ： 201322088 指导教师姓名： 臧继嵩 完 成 时 间 ： 2017.06.01 北华航天工业学院本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）某型涡轮增压柴油发动机动力性分析是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。特此声明毕业设计（论文）作者：戴维 指导教师：臧继嵩 2017年 6 月 7 日 2017年 月 日涡轮增压柴油发动机动力性分析发动机对于一辆汽车而言，主要为其提供动力。相当于心脏一样的存在，而发动机的输出特性就直接决定了车辆的行驶特性。将发动机的性能进行研究以及掌握，对提高整车性能就有了重大的意义。发动机的速度特性主要可以用转速、有效转矩、有效功率来表现，研究发动机的这些特性，为汽车或其他工作机器选用正确的动力源提供了依据。关键字: 发动机特性 动力性指标 选用依据Vehicle Dynamics and PerformanceThe engine is primarily powered by a car. The same as the heart, the engines output properties determine the driving properties of the vehicle. The performance of the engine is studied and controlled, and it is of great significance to improve the performance of the vehicle. The engines output characteristics are mainly dynamic, economical and emission. The vehicles dynamic characteristics are rated by the highest speed, acceleration time and maximum climbing grade. These characteristics of the engine provide the basis for choosing the right source of power for cars or other working machines.Key words: Vehicle Dynamics Performance Selection basis目录第1章 绪论11.1 前言11.2 国内外涡轮增压柴油机发展背景和现状11.2.1 国外涡轮增压技术以及柴油机的发展和现状11.2.2 国内涡轮增压技术以及柴油机的发展和现状21.3 涡轮增压以及柴油机的发展趋势和研究意义31.3.1涡轮增压以及柴油机的发展趋势31.3.2 涡轮增压以及柴油机的研究意义3第2章 发动机台架试验的主要设备42.1 发动机试验台架42.2 测功机52.3. 油耗仪82.4. 排放物的检测102.5 进行发动机台架试验的目的10第3章 发动机特性试验流程113.1 试验的安全操作规范113.2 发动机速度特性试验113.2.1 试验原理113.2.2 试验内容和要求113.2.3 试验方法和步骤123.2.4 试验注意事项123.4 试验计算结果校正以及分析方法13第4章 发动机速度特性试验数据处理以及分析154.1 油门开度为50%时的试验数据处理及分析154.2 油门开度为60%时的试验数据处理及分析184.3 油门开度为70%时的试验数据的处理及分析214.4 油门开度为80%时的试验数据的处理及分析244.5 油门开度为90%时试验数据的处理及分析274.6 油门开度为100%时的试验数据的处理及分析304.7 总的数据处理和分析334.7.1 对于油耗率be的分析334.7.2 对于功率Ttq的分析344.7.3 对于功率Pe的分析35第5章 总结36致 谢37参考文献38第1章 绪论1.1 前言在17世纪90年代左右，德国著名工程师狄塞尔(Rudorf Diesel)最早发明了柴油机，其热效率为0.262。柴油机的发展在之后只能用势不可挡来形容，20世纪初期，柴油机在船只上的应用已经开始了。过了4年，常年潜水在深不可测的海底的潜水艇上也得到了应用。又过了5年，柴油机又大显身手作为大型游轮的心脏取得了惊人的成绩。柴油机不管怎么说，它的一些相对于汽油机来说无可厚非的优势，比如在经济性、使用的时间长短等诸多好处，在一些交通领域，体现衣食住行中的行的那一部分上被广泛应用，由于其功率大、又省钱、安全便捷，为我国的经济做出了不可磨灭的贡献。1905年，瑞士苏尔寿（Sulzer）兄弟研发公司的总工程师阿尔佛雷德J波西（Alfred J Buchi）博士首次提出了涡轮增压概念，从此涡轮增压技术正式宣布诞生，并且应用于船舶、航空工程等诸多领域。1953年，美国Garrett公司就已经将涡轮增压技术应用于车用柴油机上，在1965年左右，国外车用柴油机已经大量安装了涡轮增压器。在其后20年，汽油机也相继采用涡轮增压技术。从最原始的纯增压技术，到自带旁通阀的增压器、两级增压系统以及电控可变截面VGT增压器等，经过了一个世纪的经验积累，涡轮增压技术已经非常成熟，现如今涡轮增压器几乎已经成为发动机上一种不可或缺的零件。1.2 国内外涡轮增压柴油机发展背景和现状1.2.1 国外涡轮增压技术以及柴油机的发展和现状现如今，国际上主要由ABB、MAN和三菱这三家公司专门从事大功率的中高型涡轮增压柴油发动机的研发设计和制造。多年来的设计和生产经验，使得他们形成了一系列完整地从设计评估到测试再到仿真分析的流程，以CAD / CAE / CFD / CAM绘图，开发独立的测试分析系统以及搭建系统访问评估的路径和建立信息数字化开发的平台让这三家公司立足于世界前列。柴油机从被发明到研究了这么多年的现在，早就不再是我们在脑壳里想象的那样，国外以及国外自身一些国情政策的原因，在柴油机上下得功夫那可真不小，就国内柴油的质量问题以及国内推广汽油的政策下，对于柴油机的研究可能就没资本主义国家的大，在资本主义的一些国家里，我们用汽油机的一些机器，他们可以用柴油机来代替，比如在城市里，因柴油机的噪声、体积等问题，大多在路上跑的车都用汽油，但在一系列的研究下，使的这些问题已经不再是问题。经过这么多年辛勤的研究，柴油机在国外发展的如火如荼，那些噪声大、体积大、显得笨重的问题对于现如今的一些柴油机那都是不存在的。1.2.2 国内涡轮增压技术以及柴油机的发展和现状随着中国的不断发展，中国的综合国力也不断增强，即使中国没有经历西方工业革命，但也坚持不懈地在各个领域向着国际一流水平看齐，其中伴随着人民经济水平的提升所促使汽车市场也被大幅度开拓，现如今，中国也出现了像是长城、广汽、北汽、长安、比亚迪等诸多优秀的车企，在汽车的诸多技术问题上这些优秀的企业也独自攻克，甚至在某些方面上已经和国际水平一致。当然，在当前激烈的市场竞争下，各种技术也不断催生，就拿现在柴油机标配的涡轮增压技术来说。21世纪的到来，改革开放的果实逐渐开出了成果，各方面的需求量也开始迸发，比如增压器的市场的供应量每年都以近三成的速度上升。我国从新中国刚建国左右就开始着手研究增压器，新中国成立的5年到9年之间，我国第一台径流涡轮增压器被制造出来，相对的轴流涡轮增压器则在成立新中国快10年左右被研制成功的。其后我国在增压技术的研究进展不是特别明显，车用增压技术的也遇到了研究瓶颈，进展缓慢。直到新中国80年代左右，集大成之作的柴油机的增压机型才陆陆续续出现，针对动力性和经济性的一些问题才被解决；到年，我国有关部门发表了汽车和发动机排放法规，出台了一些相关规定和标准，使得涡轮增压柴油机的研究更为彻底。现如今，涡轮增压技术已经深深地融入整个汽车市场，无论是柴油机、汽油机还是大型货车、小型轿车或者其他一些工程机械上都能够看到它的身影。我国目前汽车市场主要以汽油机为主，在一些工业发达国家柴油机的使用量远远大于中国柴油机的使用量。我国柴油机发展在80年代以后才逐渐有了起色，现如今，我国对于柴油机的研发经费的占比依然很重，不断地引进外国柴油机进行研究，但我国柴油机的技术层面仍然面临着许多问题，相比于欧洲柴油机的使用量我国主要还是在某些关键技术上未能克服。目前，就国内柴油机所表现出来的主要有以下几点问题:一是柴油机的体积一般都比汽油机的体积要大得多，这使得在制造成本上比汽油机要昂贵，加之体积大占地面积大，我国柴油机一般都用于大型车辆上，一般民用轿车还是采用的汽油机。二是柴油机噪声大、排放的污染物相比于汽油机要大，在京津冀地区已经受到了严重的环境污染影响，为保证空气质量京津冀地区也采取了车牌限号等措施，所以诸多原因我国城市里行驶车辆还是以汽油机为主。三虽然柴油机的低速扭矩大，但想要加速则比汽油机要困难，在错综复杂的交通枢纽中，还是汽油机比较占优势，柴油机还是适合在道路变化情况下使用。当然，随着柴油机的发展，诸多像是以上问题的都已经解决，可能只是由于开发成本高，维修成本高，导致目前问题较为繁多柴油机的使用率始终提不上来。1.3 涡轮增压以及柴油机的发展趋势和研究意义1.3.1涡轮增压以及柴油机的发展趋势无论是对什么的研究，都秉承着突破现有层面，不断创新、不断前进。就比如计算机的发展，从最初的二极管到三极管再到8位、16位、32位、64位，有了这些技术基础的沉淀才使得计算机在短短几十年时间里得到了翻天覆地的变化，大大的改变了今天人们的生活方式，每一种技术的发展都可能为另一种领域的开拓提供帮助。依照现如今的科技水平，相比于几十年前的涡轮增压器而言进步的不是一点点。现在的涡轮增压器体积更小、结构更简单、维修替换更方便、转速也更高、压缩比也更好。在国外，涡轮增压器已经占据真个市场份额的半壁江山，随着各种新能源、新材料、新的要求与规范。涡轮增压在未来还有很大的发展空间。涡轮增压的研究仿佛无形之中与柴油机有着密不可分的关系，现如今柴油机体积大、噪声大、排放物污染严重，这些都是当前所要解决的。提高柴油机性能，从涡轮增压出现提高了压缩比，再到中冷技术降低了压缩空气的温度，再到共轨四排、电控，就国际上研究者的这些项目都是涡轮增压柴油机的发展蓝图，而规定这些的标准比如欧标准上，我国还市有一些差距，这表明涡轮增压在我国的发展还有无限可能性。这么多的研究表明，柴油机的潜能比汽油机要大，只要能解决上述的那些技术问题，柴油机的优势也就更能显示出来了，当然对汽油机的研究也不停留在现状，也有可能出现兼具柴油机和汽油机的发动机出现。国内目前任然马不停蹄地追赶着主流研究脚步。我相信随着我国人民不断专研的精神，只有更好没有最好的理念一定能够开发出水平一流的发动机。1.3.2 涡轮增压以及柴油机的研究意义既然涡轮增压市场研究的发展空间很大，就代表了涡轮增压技术确实是一项值得研究的技术，没有安装涡轮增压柴油机和安装了涡轮增压柴油机的具体区别又体现在什么地方。涡轮增压又使得柴油机发生了那些变化，为什么现如今，有这么多的人要去研究涡轮增压，涡轮增压的魅力又何在。下面就列举了其对柴油机的作用也就是其研究意义何在。（1）小型化涡轮增压不同于机械增压对于格局的要求，即使发动机在体积和重量不需要有多少改变的情况下在，也很容易提高近两成功率。由于诸多优点，故近年来高增压的比率愈发明显。高增压时，提高的功率甚至可超过百分之百。因此，采用涡轮增压技术的发动机，可在保持原先功率的情况下，大大降低了发动机的结构大小，这对发动机及车辆的成本以及小型、轻量化都有不言而喻的效果。（2）节能涡轮增压其实是废气涡轮增压的一般叫法，可见废气涡轮增压的节能效果。涡轮增压利用本应排出的气体来驱动涡轮，涡轮转动同时带动同轴的压气机一起转动，然后压气机在对进入气缸内的新鲜空气进行压缩，直接使柴油机的进气量被增加，相应地也提高了柴油机一系列的特性，增加了动力性，降低了燃油经济性。从能量守恒的角度看，即使排除的废气，它同样具有很大的动能、热能。废气涡轮增压相当于把这一部分的能量利用，因此整体效率也就提高了。（3）环保 涡轮增压利用了废气，废气排放量减少，产量化涡轮增压器，总的排放量也就减小了。我们在发展工程技术的同时，不断地开采地球资源，破坏生态环境，当我们回过神来发现，我们的环境问题已经相当严重，有人在说，人类现在正乘坐一辆高速通往地球能源终结的列车，能源枯竭，人类不得不去寻找新的能源，就拿煤矿、石油来说，按照现在的开采速度，几十年后必将枯竭，普通使用石油的汽车必将推出历史舞台，所以现在推出各种新能源汽车、电动汽车等来替代，环保问题已经相当严重，人类必须重视这些问题，否则这是人类自己给自己挖坑。涡轮增压技术的环保减少了废气的排放，这些废气正是污染我们赖以生存环境的原因之一。第2章 发动机台架试验的主要设备2.1 发动机试验台架试验不是说做就做，做试验之前，要做很多与之相关的准备工作。在一些相关的规定和标准下，要求发动机在试验时的工作温度应在一个固定值上，以及发动机的所在环境的湿度等非人为因素还要有一些设备用来辅助，总之，排除一切会对试验造成误差的因素。 图2-1为发动机测控系统平面示意图台架试验对发动机来可以说是最关键的一个试验，它的数据直接反应了这台发动机在特性上表现的性能是否达标，这对接下来的所要进行的一系列工作都会造成影响。2.2 测功机测功机从字面上就可以理解，用来测量功率等物理量的机器。其主要测量输出转矩，同时也测量发动机的转速，公式如下：式中 Pe输出功率(kW) Ttq输出转矩（N m） n转速（r/min）Pe=Ttq n9550可用上面公式求得发动机的输出功率，并根据功率和平均有效压力的关系式，计算平均有效压力。测功器能吸收发动机输出的功，利用这一特点可任意改变发动机的负荷和转速，由此模拟发动机的使用工况。根据测功器吸收功的原理不同，常用测功器多为水力测功器、平衡式直流电力测功机和电涡流测功器这三种三种。（一）水力测功机水利测功机是通过发动机带动测功器转子同步旋转时，由其转子和外壳的涡流室内水的旋转运动，使测功器外壳在水的摩擦力作用下摆动一个与输出转矩成正比的角度，由此测量发动机的输出转矩。如果涡流室内旋转运动的水量越多，水层越厚，摩擦力就越大，外壳摆动角度增加，则外壳上固定的测力机构的读数随之增加，表明水吸收的机械功越多。当发动机稳定运行时，测功器的摆动角度不变，测功器读数稳定。水力测功器由于其廉价、工作可靠、体积小等优点，曾在国内广泛应用。但随着自动化程度以及测量精度要求的不断提高，它逐渐被电力测功机或电涡流测功器所取代。图2-2示为SG20、SG60、SG380、SG520、SG660水力测功器外形示意图1. 润滑部件 2、进水部件 3、机体部件 4、测力机购机 5、电动排水部件 6、校正部件（二）电力测功器当电力测功器发动机带动直流电动机的转子在定子磁场中转动时，切割磁力线而产生感应电流，感应电流的磁场与定子磁场互相产生电磁力矩。受该力矩的作用浮动支撑在轴承上的定子外壳摆动一个与该电磁力矩成正比的角度。在定子外壳上固定测力机构，测量此时外壳摆动角度时的力矩大小，该力矩大小与发动机加载转子上的转矩相等。通过改变定子磁场的大小可任意调节该测功器受吸收的发动机输出转矩的大小，达到既能调节负荷又能测量输出转矩的目的。这种测功器，虽然机构较为复杂，价格贵，但由于能回收电能，反拖发动机，而且工作灵敏，测量精度高，而得到广泛应用。 图2-3示为交流电力测功机结构简图1、底座 2、交流电机轴承座 3、转矩、转速传感器 4、连轴器 5、轴承座 6、防护罩（三）电涡流测器电涡流测功器也是目前常用的一种测功器。它主要利用涡电流效应将发动机输出的机械能变为电能，再将电能转换为热能。该测功器吸收能量的主要部分市制动器，由转子和定子组成。定子包括外壳、涡流环和励磁线圈。而外壳、涡流环、空气隙和转子构成磁路，当外界直流电源向励磁线圈供电时，在该磁路上产生磁力线。发动机驱动转子旋转，此时由于在磁路中转子外缘涡流槽的存在，在空气隙处磁力线密度发生变化，因而在涡流环内产生感应电动势而形成电涡流。此电流与所产生的磁场相互作用形成电磁转矩，使浮动在支承上的定子摆动一个角度。调节励磁电流，即可改变电涡流强度，从而测功器所能吸收的机械功不同，定子摆动角度也不同，由此可测量转矩又可调节负荷。由于涡流电路有一定电阻，在涡流环内存在电能损耗，使涡流环发热，所以需要冷却水来强制冷却涡流环。这种测功器操作简单，结构紧凑，运转平稳，测量精度较高。但是不能反拖发动机，而且能量不能回收，成本也较高。图2-4为DW电涡流测功机结构简图1、感应器 2、主轴 3、联轴器 4、励磁线圈 5、冷却室 6、气隙 7、出水管道8、油环 9、测速齿轮 10、轴承座 11、进水管道 12、支撑环 13、外环 14、底座2.3. 油耗仪发动机的经济性指标，是通过测量发动机运行时对应该工况所消耗的燃料量。同时测量发动机的输出转矩和转速后，进行换算求得的。发动机的输出转矩由测工器测量，发动机转速则用专用转速传感器测量。而每一工况所消耗的燃油量，是在稳定工况下通过测量一定时间间隔内所消耗的燃油量，由此计算出每小时耗油量。传统的燃油消耗量的测量方法有容积法和质量发两种。（一）容积法这种方法是在发动机工作时，通过消耗一定容积的燃油所需要的时间后，按式计算出每小时燃油消耗量。公式如下：式中 B每小时的燃油消耗量(kg/h) f燃料的密度（g/mL） Vf消耗燃油的容积（mL）B=3.6 Vfft在测量油耗的同时，通过测功器和转速表同时测量发动机的输出转矩和转速，求得输出功率以后，根据燃油消耗的定义，可求得燃油消耗率be。式中 be每小时的燃油消耗量g/(kW h)be=BPe1000（二）质量法质量法是指通过测量消耗一定质量m的燃油所需要的时间t后，按公式计算每小时燃油消耗量B和燃油消耗率be。所消耗的燃油质量是用天平或电子称来计量。公式如下：式中 m消耗的燃油质量（g） t消耗m燃料所需要的时间（s）B=3.6 m tbe=BPe1000现阶段燃油消耗量的测量基本上都采用自动油耗仪。图2-5示为燃油消耗量测量装置(a)容积法 (b)质量法1、油箱 2、开关 3、滤油器 4、三通阀 5、量瓶 6、油杯 7、天平2.4. 排放物的检测排放物的检测量主要有CO、HC、NOx含量，烟度和微粒量等，根据需要也可以测量CO2、O2含量。为了统一评价，有关排放量测试规范中，对试验方法以及测试设备进行相关的规定。目前，常用的排放分析仪有日本HORIBA的多组分排放气体成分分析仪和AVL的多功能排放分析仪，由此来测量CO、HC、NOx、CO2、O2等排放气体。烟度一般用波许烟度计或不透光烟度计来测量。微粒则通过全稀释风道进行精度测量，但其设备昂贵。所以，试验研究阶段通常采用分流稀释风道，通过过滤称重法，测量过滤纸上的颗粒质量进行分析。2.5 进行发动机台架试验的目的发动机一共由两万多个零件组成，构成了如此庞大、如此精妙的机械，抛开机械工艺美学不说，发动机的主旨只有一个那就是提供动力，发动机联同发动机内部的大大小小那么多部件一起工作，最后通过飞轮直接表现。对其表现出来能力考察才是最重要的，否则就是本末倒置。对于发动机台架的实验目的再简单不过，就是通过各种试验仪器、测得发动机在各种运行的情况下所表现出各种能力的数据，通过研究分析判断这些数据，我们就可以知道这台发动机的性能有哪些，这种通过实验分析来验证的方式，一直是近代西方科学所力推的。现如今，不管是什么成品都有这一环节，比如软件的调试、工程试水都有这种形式来考核。第3章 发动机特性试验流程3.1 试验的安全操作规范1、试验前要对试验台架、发动机、测功机、联轴器、各连接螺栓以及运动部件进行检查，运动部件运动不得受阻碍，连接不允许有松动现象。2、检查发动机燃油、机油、冷却水和测功机润滑油、冷却水等是否正常；检查各仪器仪表如转速表、机油压力表、冷却水温表等是否安装正确。3、起动、预热发动机，注意联轴器节两旁不得站人，按先空车小负荷运转数分钟，然后逐渐加至中等负荷（或较大负荷）预热发动机至冷却水出水温度达到805左右。4、参数的测量必须在发动机达到正常工作状态以后并且稳定不会出现波动的情况下时才可以进行。特性曲线的测量点数多为10个点左右。5、试验结束后，缓慢地减少负荷，至发动机空转后再关闭所有设备。3.2 发动机速度特性试验3.2.1 试验原理发动机速度特性是由发动机性能指标中动力性指标随工况变化的使用特性的固定分析法的一种。发动机外特性反应了一台发动机所能表现出的最大做工能力。3.2.2 试验内容和要求1、在试验台上调整转速负荷按钮时，应当均匀，不能调节幅度过大，造成误差，最主要是会导致发动机的波动过大，甚至使发动机失灵。2、在试验过程中，时刻关注各种参数是否出现异常，一旦发现异常，应及时关闭。3、试验时最主要进行的功率和扭矩以及油耗的测定，当调节过程中转速的调节极为重要，一旦有较为异常的现象，应当视为无效并重做。4、观察发动机有关出水、进水温度，将温度稳定在805范围内，若是出现异常情况，应当重新进行实验。5、观察发动机的其他相关参数，若是出现异常，请及时联络老师等相关人员进行指导。6、记录发动机扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油质量m和耗油时间t，试验数据记录应准确无误。7、在绘制速度特性曲线时，波动较大的数据应当及时分析其原因，或者排除。3.2.3 试验方法和步骤速度特性的试验最主要分两类，把油门全开称之为外特性，非油门全开称之为部分负荷速度特性。外特性数据可由多组测量，最后综合分析。试验前，做好准备工作，并且在老师的带领下进行试验。1、做好试验前的相关准备工作，在老师等操作人员指导下，检查测功机和待测试内燃机的运作是否正常，各种线路连接是否正常。2、启动待测内燃机，并且热机，待各项温度油温水温等达到了工作范围后，方可进行试验。3、调整试验台上对应的油门控制开关，逐渐增大，直至油门全开，致使内燃机达到外特性条件下的工作状态。4、有的电控内燃机不需用调整点火提前角，查看待测内燃机是否需要，需要则将点火提前角调到最佳位置。5、调整油门控制开关，并固定在待测油门开度下，调整内燃机负荷，查看内燃机运转情况，当运行情况稳定后，则可点击记录，记录相关数据。6、调节转速按钮，从最高的转速下，逐渐调整，每次大约调整200左右，直到调节至最低转速。7、本次试验共进行了油门开度分别为50%、60%、70%、80%、90%、100%成等差数列的6组试验，最后的100%为发动机外特性试验。将试验中测得的数据绘制成曲线。8、试验结束后，整理试验数据，经老师同意后方可离开试验室。3.2.4 试验注意事项1、测功器和柴油机是否正常运行，润滑油、柴油、冷却水、电路是否能够使用，试验所用仪器是否能用，精度的要求是否能够达标，各附件是否合乎GB/T6072 3-2003要求。2、依照安排，先去试验室熟悉一下试验设备，提前应对，做好准备。3、打开开关，启动实验仪器然后开动内燃机运作一会，当运作的差不多，看看温度是否达到工作温度，再调节试验台上的对应按钮控制节气门，使其达到预想的状态，在其各方面都和预想状态下的条件相符后再进行数据的测量（GB/T6072 3-2003规定每个实验工况运行时间不应该少于1分钟）。4、在测量发动机外特性时，发动机的最大功率工况属于时间运转范围，不能长时间运行，否则对发动机寿命影响甚大，因此这时的测量要求迅速、准确，尽量缩短其运行时间。5、试验时，因时刻注意试验台数据以及试验室里发动机的运转情况。6、无论进行何种发动机工况的试验，都应同时测量所有的参数，然后将这些参数绘制成曲线，认真分析数据，得出试验结果，对于误差较大数据应及时分析排除。7、当完成所有试验时，请勿立即断开，使发动机的转速缓慢降低至怠速工况。温度降低以后，关闭燃油供给，关闭测功机。3.4 试验计算结果校正以及分析方法由于试验的环境等因素会导致实验结果会产生偏差，为统一标准，按照国家有关标准对大气进行校正。国家规定标准大气压状态为：大气压力p0=99kPa，环境温度为：t0=25（T0=298K）,相对湿度0=30%。1. 压燃式发动机有效功率的校正式中 Pe0校正到标准环境条件下的有效功率 d压燃式发动机的大气校正因子Pe0=dPd对于压燃式发动机大气校正系数d可用如下公式计算式中 fa大气因子 fm发动机因子d=fafm对于涡轮增压式发动机：fa=99ps0.7T2981.5当qcb=4050mg/(L 循环)范围时，发动机因子fm可用如下公式计算式中 b 增压比 qc单位排量的循环喷油量mg/(L 循环) Vst 发动机排量（L）fm=0.036qcb-1.14qc=B30nVst106如果qcb65mg/(L 循环)时，fm=1.22. 燃油消耗率的校正通常，汽油机不进行燃油校正，而对于压燃式，也只对其外特性进行校正式中 be0 标准大气压校正后的燃油消耗率 bec试验条件下测得的燃油消耗率be0=bed3. 发动机特性分析方法根据发动机的特性对发动机曲线的分析方法，可用平均有效压力来定义式中 c充气效率 a过量空气系数 i 指示热效率 m机械效率pme=K3caim通过平均有效压力的定义，结合发动机动力性指标、经济性指标可以对其进行分析。be=K31 imPe=K1caminB=K4canTtq=K2cami对于柴油机来说，主要取决与喷油量g，而充气效率c只是提供多大转矩的可能，所以可用以下公式来考核。Ttq=K5mig第4章 发动机速度特性试验数据处理以及分析4.1 油门开度为50%时的试验数据处理及分析输出转速输出转矩输出功率油耗量油耗率排气温度机油压力进水温度280169.520.48.105397.735534877.72602101.727.77.761280.131533578.62400140.535.38.207232.430132378.42202165.438.18.648226.828931077.51998174.336.58.579235.229029977.11798165.331.17.878253294274781600168.628.27.138252.829424778.51403201.529.67.138241.3297221781200198.424.97.138286.330919877.2997185.219.35.384278.432017777.4799193.516.24.039249.732914177.9表4-1经过修正后的试验数据：输出转速大气压力环境湿度环境温度修正系数修正功率修正转矩修正油耗率2801102.82.645.21.008420.670.1394.42602102.82.845.31.008427.9102.6277.72400102.82.745.31.008435.6141.7230.42202102.82.745.31.008438.4166.8224.91998102.82.845.41.008436.8175.8233.31798102.82.645.41.008431.4166.7250.91600102.82.745.51.008428.5170250.71403102.82.545.51.008429.8203.1239.31200102.82.545.51.008425.1200283.9997102.82.345.51.008419.5186.8276.1799102.82.345.51.008416.3195.1247.6表4-2油耗率be和转速n的关系如下:图4-1在油门开度为50%时，油耗率be的曲线在转速为800到1500（r/min）之间有个峰值，其峰值为283.9g/(kW h)，对应转速n为1403（r/min），在随后1500到2500（r/min）之间油耗率be的变化比较平稳，并在转速n为2201r/min时，油耗率be达到最小值224.9g/(kW h)，但之后油耗率be非但没有减小，反而快速增长并在转速n为2801（r/min）时，油耗率be达到最大值394.4g/(kW h)。功率Pe和转速n的关系如下：图4-2在油门开度为50%时，功率Pe的曲线在转速为800到1500（r/min）之间出现了第一个最大值29.8kW，对应的转速n为1403（r/min），在随后1500到2500（r/min）之间功率Pe稍微减小后就继续增长，并且在其中转速n为2202（r/min）时，功率Pe达到最大值38.4kW，之后随着转速n的增长功率Pe也开始降低，整个功率Pe的最小值16.3kW在最低转速n为799（r/min）时侯出现。转矩Ttq和转速n的关系图如下：图4-3在油门开度为50%时，扭矩Ttq的曲线在转速为800到1500（r/min）之间先下降后上升，并在转速n为1403（r/min）时,扭矩Ttq达到最大值203.1（N m）。在随后1500到2500（r/min）之间，扭矩Ttq先减小后上升，只不过上升幅度较小，随后便大幅度下降，直到转速n为2801（r/min）时，扭矩Ttq达到最小值70.1（N m）。数据汇总后的速度特性关系如下：图4-4汇总后，整体观看在转速n为1403（r/min）时，扭矩Ttq达到最大值，同时在转速n为2202（r/min）时，油耗率be达到最小值，功率Pe达到最大值。4.2 油门开度为60%时的试验数据处理及分析输出转速输出转矩输出功率油耗量油耗率排气温度机油压力进水温度2798182.553.513.564253.735010436.32604216.35913.56423034110336.32396238.259.814.174237.13419536.32193241.855.513.569244.43439236.31997245.451.311.734228.63428936.21801233.744.110.423236.43418436.21599234.139.29.129232.83398236.11399244.135.88.154228.134275361200260.632.87.526229.834872361004269.128.36.56231.93636535.9794230.919.25.424282.73765935.9表4-3经过修正后的实验数据输出转速大气压力环境湿度环境温度修正系数修正功率修正转矩修正油耗率2798102.814.7281.008453.9184251.62604102.814.828.11.008459.5218.1228.12396102.914.928.11.008460.3240.2235.22193102.814.928.11.008456243.8242.41997102.81528.21.008451.8247.4226.71801102.91528.21.008444.5235.7234.51599102.915.228.21.008439.5236.1230.91399102.815.328.21.008436.1246.1226.21200102.815.428.21.008433262.8227.91004102.915.328.31.008428.5271.4230794102.915.428.31.008419.3232.8280.4表4-4油耗率be与转速n的关系如下:图4-5在油门开度为60%时，油耗率be的曲线在转速为800到1000（r/min）之间急速下降，在随后1000到1800（r/min）之间变化较为平稳，并在转速n为1399（r/min）时，油耗率be达到最小值226.2g/(kW h)。再之后的转速增长中，油耗率be相对于之前的变化波动较大，其出现的谷值也非常接近油耗率be的最小值。整个曲线的最大值出现在最低转速n为794（r/min）时，此时，油耗率be的值为 280.4g/(kW h)。功率Pe和转速n的关系如下：图4-6在油门开度为60%时，功率Pe的曲线在整个转速范围内基本上呈现出的是上升趋势，并且在转速n为2396（r/min）时，功率Pe达到最大值60.3kW，随后，功率Pe开始下降。整个曲线的最小值出现在转速n为794（r/min）时，此时，功率Pe的值为19.3kW。转矩Ttq和转速n的关系如下：图4-7在油门开度为60%时，扭矩Ttq的曲线在转速为800到1000（r/min）之间急速上升，并且在转速n为1004（r/min）时,扭矩Ttq达到了最大值271.4（N m）。之后，随转速n的增加，扭矩Ttq先下降，再稍微增加，在达到功率Pe最大值所对应的转速2396（r/min）后，开始明显下降，直到到达额定转速n为2798（r/min）时，扭矩Ttq达到最小值184（N m）。数据汇总后的速度特性关系如下：图4-8汇总后，整体观看在转速n为1004（r/min）时，扭矩Ttq达到最大值。同时油耗率be也在该转速之前变化较大，在该转速之后变化较为平稳，在转速n为1399（r/min）时，油耗率be达到最小值。而功率Pe则是在转速n为2396（r/min）时达到最大值。4.3 油门开度为70%时的试验数据的处理及分析输出转速输出转矩输出功率油耗量油耗率排气温度机油压力进水温度2800258.675.817.775234.539133676.92603284.277.518.073233.339932878.12401294.173.916.985229.740631577.3219931071.416.768234.941030374.21999305.56416.768262.241028877.71800292.655.116.481298.9401266781599273.945.910.834236.239424174.31399288.642.39.235218.539521776.81199284.535.78.168228.740319778.5998262.727.46.848249.641317178.880123119.45.156266.242313676.1表4-5经过修正后的实验数据输出转速大气压力环境湿度环境温度修正系数修正功率修正转矩修正油耗率2800102.83.743.71.008476.4260.8232.52603102.8443.81.008478.1286.6231.42401102.83.943.91.008474.6296.6227.82199102.83.9441.008472312.6232.91999102.83.944.21.008464.53082601800102.83.944.41.010655.7295.7295.71599102.83.844.51.008446.3276.2234.21399102.83.844.51.008442.6291216.71199102.83.444.51.008436286.9226.8998102.83.444.61.008427.7264.9247.5801102.83.244.71.008419.5232.9264表4-6油耗率be与转速n的关系如下:图4-9在油门开度为70%时，油耗率be的曲线在转速为800到1500（r/min）之间呈现下降趋势，并且在转速n为1399（r/min）时，油耗率be达到最小值216.7g/(kW h)。但在之后突然急速上升，在转速n为1800/min时，油耗率be达到最大值295.7g/(kW h)。此后，油耗率be则开始急速下降，并在2199（r/min）之后变化平稳。功率Pe和转速n的关系如下：图4-10在油门开度为70%时，功率Pe的曲线在整个转速区域内基本呈现