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        單缸風(fēng)冷柴油機(jī)功率與燃油消耗率的修正

        2011-06-06 12:22:18曹歲豐
        時代農(nóng)機(jī) 2011年9期
        關(guān)鍵詞:發(fā)動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

        曹歲豐 ,楊 平

        (1 中南林業(yè)科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,湖南 長沙 410000;2 湖南省內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗授站,湖南 長沙 410000)

        1 前言

        柴油機(jī)的性能試驗主要是通過實驗室的臺架試驗完成的。柴油機(jī)臺架試驗的主要目的是依據(jù)有關(guān)試驗方法的國家標(biāo)準(zhǔn)對柴油機(jī)的動力性(有效功率)、經(jīng)濟(jì)性(燃油消耗率)、安全性及環(huán)保等性能進(jìn)行評價,為科研、生產(chǎn)、與質(zhì)量監(jiān)督檢查提供科學(xué)依據(jù)。

        2 有效功率及燃油消耗率修正的必要性

        柴油機(jī)的動力性與經(jīng)濟(jì)性能隨著環(huán)境溫狀況的不同而變化,環(huán)境狀況包括大氣壓力、環(huán)境溫度和相對濕度。這些因素均影響實際進(jìn)入柴油機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量,從而影響燃油在氣缸內(nèi)燃燒的質(zhì)量,進(jìn)而導(dǎo)致柴油機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的變化。所以,在規(guī)定柴油機(jī)功率時,還應(yīng)該規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境狀況。否則,柴油機(jī)的功率就失去了比較的意義。國家標(biāo)準(zhǔn)就提出了在標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況的試驗條件下來衡量柴油機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況是:總氣壓:pr=100kPa,空氣溫度:Tr=298K(tr=25℃),相對濕度φr=30%。為了便于對柴油機(jī)的比較和評價,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了將非標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下所得的功率換算到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況的方法,即柴油機(jī)修正。柴油機(jī)有效功率及燃油消耗率的修正不僅是對柴油機(jī)質(zhì)量的科學(xué)評價,也是為柴油機(jī)進(jìn)行性能比對提供了一個統(tǒng)一基準(zhǔn)。

        3 有效功率及燃油消耗率修正方法

        隨著GB 1105.1-87《內(nèi)燃機(jī)臺架試驗方法標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況及功率、燃油消耗和機(jī)油消耗的標(biāo)定》的廢止,新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6072.1-2008《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī) 性能 第1部分:功率、燃油消耗和機(jī)油消耗的標(biāo)定及試驗方法 通用發(fā)動機(jī)的附加要求》出臺。該標(biāo)準(zhǔn)是在滿足核心標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21404-2008《內(nèi)燃機(jī) 發(fā)動機(jī)功率的確定和測量方法 一般要求》的基礎(chǔ)上出臺的衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn),用以規(guī)定通用發(fā)動機(jī)的附加要求。GB/T 6072.1-2008在總則中批出制造廠應(yīng)指定在本試驗方法中發(fā)動機(jī)適用下列何種規(guī)程中的一種。一個是功率調(diào)整,一個是功率修正。通過仔細(xì)閱讀該標(biāo)準(zhǔn),單缸風(fēng)冷柴油機(jī)應(yīng)為非調(diào)整發(fā)動機(jī),即已預(yù)先調(diào)定好無需為適應(yīng)環(huán)境狀況而采取具體步驟進(jìn)行修改的發(fā)動機(jī)。單缸風(fēng)冷柴油機(jī)的試驗方法應(yīng)適用功率修正的試驗規(guī)程。所以該型柴油機(jī)實測功率應(yīng)采用GB/T 21404-2008第七章規(guī)定的方法進(jìn)行修正。

        對單缸風(fēng)冷柴油機(jī)而言:

        Pr為標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的功率、Py為現(xiàn)場環(huán)境下的實測功率、αc為功率修正系數(shù)。公式(1)只有在實驗環(huán)境絕對多溫度283K≤TY≤313K和實驗環(huán)境現(xiàn)場干空氣壓 90kPa≤pd≤110kPa時才適用。

        fa為大氣系數(shù),此系數(shù)表示環(huán)境狀況(壓力溫度和濕度)對發(fā)動機(jī)吸入空氣的影響,并隨發(fā)動機(jī)機(jī)型的不同而不同。具體計算公式文獻(xiàn)[1]介紹得很詳細(xì)。只有當(dāng)0.96錯誤!鏈接無效。αc≤1.06,公式(2)才適用。如果超出該限值范圍,應(yīng)給出求得的修正功率值,并在試驗報告中確切說明試驗狀況(溫度和壓力)。

        fm為發(fā)動機(jī)系數(shù),它取決于發(fā)動機(jī)機(jī)型和相應(yīng)燃料調(diào)定下的實際空燃比。

        qc為每循環(huán)升空氣燃用的燃料質(zhì)量。

        式中q為發(fā)動機(jī)每循環(huán)升排量的燃料質(zhì)量,它只與發(fā)動機(jī)的具體參數(shù)有關(guān)。rr是標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下壓氣機(jī)出口與進(jìn)口絕對靜壓之比.由于單缸風(fēng)冷柴油機(jī)為自然吸氣式發(fā)動機(jī)所以該值為1。公式(4)只有在37.2≤qc≤65時才有效。當(dāng)qc值小于37.2時,fm取恒定值0.2,當(dāng)qc值大于65時,fm取恒定值1.

        對于目前市場上的單缸風(fēng)冷柴油機(jī)來說,最大缸徑為86最小的為60。根據(jù)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)其標(biāo)定點的燃油消耗率(g/kW.h)都在250和300之間。計算各種機(jī)型的qc值來看,除缸徑為60的fm取恒定值0.2外,其余各機(jī)型均可按公式(3)計算發(fā)動機(jī)系數(shù)fm。再根據(jù)文獻(xiàn)[1]第23頁公式(5)計算大氣系數(shù)fa。再由公式(2)計算出功率修正系數(shù)αc。以上就是功率修正過程。燃油消耗率的修正根據(jù)文獻(xiàn)[2]采用功率修正系數(shù)的倒數(shù)來修正?,F(xiàn)以一個具體的實例來說明整個修正過程。

        一臺四沖程單缸風(fēng)冷自然吸氣式發(fā)動機(jī)型號為BH175F1。在現(xiàn)場環(huán)境狀況下(環(huán)境溫度288K,環(huán)境濕度為50%,進(jìn)氣壓力為99kPa)實測功率為4.25kW,實測燃油消耗率272.1(g/kW.h)。該柴油機(jī)的活塞排量為0.353升,標(biāo)定工況為(4.41kW/2600r/min)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)定點的燃油消耗率為287(g/kW.h)。求該柴油機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的有效功率和燃油消耗率?

        第1步先根據(jù)柴油機(jī)標(biāo)定點的燃油消耗率、排量和標(biāo)定轉(zhuǎn)速,求出每循環(huán)升空氣燃用的燃料質(zhì)量為45.97。在公式(3)的適用范圍。第2步根據(jù)公式 (3)計算發(fā)動機(jī)系數(shù)fm為0.5148。第3步根據(jù)文獻(xiàn)[1]第23頁公式(5)計算大氣系數(shù)fa為0.9854。這其中必須根據(jù)文獻(xiàn)[2]中附錄B查標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下和現(xiàn)場環(huán)境狀況下的水蒸氣分壓。第4步根據(jù)公式(2)計算αc為功率修正系數(shù)αc為0.9924。則該柴油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的有效功率根據(jù)公式 (1)計算為4.22kW,燃油消耗為274.2(g/kW.h)。

        [1]GB/T 21404-2008/ISO 15550:2002內(nèi)燃機(jī) 發(fā)動機(jī)功率的確定和測量方法一般要求[S].

        [2]GB/T 6072.1-2008/ISO 3046-1:2002往復(fù)式內(nèi)燃機(jī) 性能 第1部分:功率、燃料消耗和機(jī)油消耗的標(biāo)定及試驗方法 通用發(fā)動機(jī)的附加要求[S].

        [3]史仁成,郭雪峰,李艷杰,陳志偉.柴油機(jī)功率與燃油消耗率修正方法的探討[J].農(nóng)機(jī)化研究,2007,(4):162-163.

        [4]胥曉東,陳祥峰.柴油發(fā)動機(jī)有效功率及燃油消耗率的修正[J].科技信息,2007,(6):77-79.

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