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根据排气温度测定柴油发动机油耗

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李文庆周硕时双

[导读] 摘要：柴油发动机是一种重要的内燃机，机械运行的原理与汽油机基本相同，但是柴油发动机功率更大，具有更好的经济性，因此在一些大型的机械上得到了广泛的应用。

        长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心 071000
        摘要：柴油发动机是一种重要的内燃机，机械运行的原理与汽油机基本相同，但是柴油发动机功率更大，具有更好的经济性，因此在一些大型的机械上得到了广泛的应用。与汽油发动机不同的是，柴油发动机采用压燃的方式，将气缸内的空间压缩至40-50个大气压后，气缸内空气的温度会急剧的上升，此时向气缸内喷射柴油，油气混合提供爆燃，为发动机提供动力。在当前的发展阶段下，社会经济的活跃度增加，在这个过程中柴油机大量的应用，其能源需求也在不断的提升，因此需要对柴油发动机的功耗进行深入的研究，分析根据发动机的排气温度来测定发动机的油耗，促进柴油发动机燃烧效率的提升。
        关键词：柴油发动机；排气温度；油耗水平
        在发动机的运行中，油耗以及功率是发动机的重要性能指标，在对柴油发动机维护保养的过程中，必须对其油耗以及功率进行检查，保证发动机的燃油经济性以及动力，在此过程中需要保证燃油消耗量测定的准确性，一般来说可以通过直接测定法以及间接测定法来对其油耗进行测定，油耗侧定对提升柴油发动机维护保养的水平，提升柴油发动机的燃油经济性具有重要的意义，因此本文主要研究一种具有较强可行性与准确性的油耗测定手段，即先对柴油发动机空载额定转速的燃油消耗量以及排气温度进行测定，再根据额定工况时的排气温度，计算出标定工况时的燃油消耗量，额定工况通过发动机自由加速而取得。提升柴油发动机燃油测定的科学性以及准确性。
        一．柴油发动机油耗特征
        根据发动机油耗的形式，可以将发动机的油耗分为无效油耗以及有效油耗，无效油耗指的是在燃烧过程中损失的油量以及机械传动损失的油量，一般来说，发动机空载是额定转速所消耗的油量为典型的无效油耗。而判断有效油耗的标准为是否对外做功，在对油耗进行计算时，一般采用发动机燃油的总消耗量减去无效油耗，即为发动机的有效油耗，在发动机运行的过程中，发动机的有效油耗量与发动机的有效功率存在着正相关的关系，明确这一关系，对于提升发动机油耗测定的科学性以及准确性具有重要的意义。
        在额定功率下，发动机的耗油量（有效油耗+无效油耗）与发动机的排气温度，发动机空载的额定转速，额定燃油消耗量与排气温度之间存在着一定的关系。在对其关系进行研究的过程中，需要对额定工况条件下排气温度Tm与空载额定的排气温度Tk的比值进行计算，这个比值可以称为排温比λ，另外在计算的过程中还需要引入一个变量函数f（λ）。公式为：f（λ）=TmT/k•△ Gm/△ Gk=λ•△ Gm/△ Gk 其中△ Gm△ Gk分别是额定工况以及空载时额定转速的循环供油量。而Tm与Tk代表的是额定工况下的排气温度以及空载下的排气温度，在实验研究的过程中将相关的实验数据代入到以上的公式中，可以得出残差平方和以及相关系数，并根据相关的数据建立油温函数曲线，并建立相应的模型：

        二．柴油发动机温度测定
        明确发动机排气温度与发动机油耗之间的关系需要经过严谨的实验研究，在测定实验的过程中，需要保证对排气温度测定的准确性，在测试的过程中，需要对发动机进行自由加速，当加速的状态达到了额定工况时，需要测温表的相关数据进行记录，并以此数据来代替平稳加速下排气的温度，在实验测定的过程中，需要保证自由加速下的温度测定具有较高的精度。
        从柴油发动机的运行原理上来看，发动机的供油周期与发动机的循环保持一致，在每个循环中，曲轴都会转动两周，在这个过程中，会完成吸气，压缩，燃烧以及排气四个冲程，因此从发动机的废气排出的规律上来看，是呈周期性的。在排气的过程中，排气管中是极易出现紊流的，对温度测试的准确性造成影响。因此在对发动机的排气温度进行测试中，为了保证排气温度测试的准确性，需要设置多个温度测试点，一般来说，需要在在排气管上选择距机体50mm、100mm、200mm和300mm来布置温度测试点，可以较为准确的对发动机的排气温度进行测试。在实验中可以观察到50mm处的温度比较高，在空载工况下，该处的温度可以达到151℃，而自由加速工况下，该处的温度可以达到258℃，通过对不同温度测试点的温度进行对比可以得出，50mm处的温度在空载状态下的温度要比300mm处的温度高出14℃，当处于自由加速状态时，50mm处的温度要比300mm处的温度高出21℃，因此我们可以看出在实验中，对温度传感器位置的配置，将会对实验的数据产生很大的影响。
        三．柴油发动机的油耗测试
        在此实验中，首先需要明确发动机的调速特征，根据其调速特性来进行实验，在实验的过程中，将室温控制在32℃，然后对水温以及油温进行测试，通过测试可得知油温在70～ 80℃，而水温在70～ 90℃，以下为测试数据：

        为了保证燃油量测试的准确性，因此在实验的过程中，需要对自由加速的修正系数进行计算，修正系数K的计算公式为：K=额定工况排气温度Tm/自由加速排气温度Tz。根据实验数据可得K=2.050576。此时将修正系数K带入到排温比公式中λ=K•Tm/Tk=2.050576×Tm/Tk。再将λ值带入到油耗计算公式中Gm=（a-b•1/λ）•Gk/nk　其中Gk为空载工况下的耗油量，而nk为额定转速下的耗油量。
        通过实验验证，证明可以通过测定发动机排气温度来对发动机的油耗进行测定，且具有比较高的可行性。在测定的过程中，可以通过引入修正系数的概念，来提升油耗测定的准确性，一般来说S195型柴油机的修正系数为2.05。另外在测定的过程中，需要对测温的位置进行控制，因为在温度测定中，排气管的形状以及温度测试的位置都会对测试的数据产生很大的影响，因此在测温的过程中，需要尽量选用标准排气管，并保证测温点选择的科学性，对于S195型柴油机来说，最佳的测温点需要设置在机头夹角51°的位置上。相比一般的油耗测试方法，该测试方法的优势在于，在测试的过程中，无须加载，能够较为方便的对柴油发动机的油耗进行测试，但是由于排气管的规格会对测试的数据产生影响，因此在测试的过程中，需要更换标准排气管，一般来说，采用该方法进行测试，可以将测试的误差控制在7%以下。
        总结：
        在柴油发动机维护保养的过程中，需要保证其燃油的经济性以及功率的稳定性。因此在维护保养的过程中，需要对发动机的燃油消耗量进行科学的测定，从而为发动机的维护保养提供重要的依据，延长发动机的使用寿命，同时提高发动机的燃油经济性。目前来看，主要的燃油测定方法，有直接测定法以及间接测定法，而这两种测定的手段有各自的优势以及缺陷，为了进一步提升柴油发动机燃油测定的科学性以及准确性，可以根据柴油发动机的排气温度来对其油耗进行测定，在提升测定可行性的同时，保证测定结果的准确性，在这个过程中，需要明确柴油发动机排气温度与油耗之间的关系，综合分析影响发动机油耗以及温度的因素，保证能够有效的根据排气温度来对油耗进行测定，提升柴油发动机维护保养的水平以及燃油的经济性。
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