單缸風冷柴油機功率與燃油消耗率的修正

曹歲豐 ，楊 平

（1 中南林業科技大學 機電工程學院，湖南 長沙 410000；2 湖南省內燃機質量監督檢驗授站，湖南 長沙 410000）

1 前言

柴油機的性能試驗主要是通過實驗室的臺架試驗完成的。柴油機臺架試驗的主要目的是依據有關試驗方法的國家標準對柴油機的動力性（有效功率）、經濟性（燃油消耗率）、安全性及環保等性能進行評價，為科研、生產、與質量監督檢查提供科學依據。

2 有效功率及燃油消耗率修正的必要性

柴油機的動力性與經濟性能隨著環境溫狀況的不同而變化，環境狀況包括大氣壓力、環境溫度和相對濕度。這些因素均影響實際進入柴油機氣缸內的空氣量，從而影響燃油在氣缸內燃燒的質量，進而導致柴油機動力性和經濟性的變化。所以，在規定柴油機功率時，還應該規定標準的環境狀況。否則，柴油機的功率就失去了比較的意義。國家標準就提出了在標準基準狀況的試驗條件下來衡量柴油機的動力性和經濟性。 標準基準狀況是：總氣壓：pr＝100kPa,空氣溫度：Tr＝298K(tr＝25℃),相對濕度φr＝30%。為了便于對柴油機的比較和評價，國家標準規定了將非標準基準狀況下所得的功率換算到標準基準狀況的方法，即柴油機修正。柴油機有效功率及燃油消耗率的修正不僅是對柴油機質量的科學評價，也是為柴油機進行性能比對提供了一個統一基準。

3 有效功率及燃油消耗率修正方法

隨著GB 1105.1-87《內燃機臺架試驗方法標準環境狀況及功率、燃油消耗和機油消耗的標定》的廢止，新的國家標準GB/T 6072.1-2008《往復式內燃機 性能 第1部分：功率、燃油消耗和機油消耗的標定及試驗方法 通用發動機的附加要求》出臺。該標準是在滿足核心標準GB/T 21404-2008《內燃機 發動機功率的確定和測量方法 一般要求》的基礎上出臺的衛星標準，用以規定通用發動機的附加要求。GB/T 6072.1-2008在總則中批出制造廠應指定在本試驗方法中發動機適用下列何種規程中的一種。一個是功率調整，一個是功率修正。通過仔細閱讀該標準，單缸風冷柴油機應為非調整發動機，即已預先調定好無需為適應環境狀況而采取具體步驟進行修改的發動機。單缸風冷柴油機的試驗方法應適用功率修正的試驗規程。所以該型柴油機實測功率應采用GB/T 21404-2008第七章規定的方法進行修正。

對單缸風冷柴油機而言：

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

fa為大氣系數,此系數表示環境狀況（壓力溫度和濕度）對發動機吸入空氣的影響，并隨發動機機型的不同而不同。具體計算公式文獻[1]介紹得很詳細。只有當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為發動機系數，它取決于發動機機型和相應燃料調定下的實際空燃比。

qc為每循環升空氣燃用的燃料質量。

式中q為發動機每循環升排量的燃料質量，它只與發動機的具體參數有關。rr是標準基準狀況下壓氣機出口與進口絕對靜壓之比.由于單缸風冷柴油機為自然吸氣式發動機所以該值為1。公式（4）只有在37.2≤qc≤65時才有效。當qc值小于37.2時，fm取恒定值0.2，當qc值大于65時，fm取恒定值1.

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

一臺四沖程單缸風冷自然吸氣式發動機型號為BH175F1。在現場環境狀況下（環境溫度288K，環境濕度為50%，進氣壓力為99kPa）實測功率為4.25kW，實測燃油消耗率272.1（g/kW.h）。該柴油機的活塞排量為0.353升，標定工況為(4.41kW/2600r/min)。企業標準中標定點的燃油消耗率為287（g/kW.h）。求該柴油機在標準基準狀況下的有效功率和燃油消耗率？

第1步先根據柴油機標定點的燃油消耗率、排量和標定轉速，求出每循環升空氣燃用的燃料質量為45.97。在公式（3）的適用范圍。第2步根據公式 （3）計算發動機系數fm為0.5148。第3步根據文獻[1]第23頁公式（5）計算大氣系數fa為0.9854。這其中必須根據文獻[2]中附錄B查標準基準狀況下和現場環境狀況下的水蒸氣分壓。第4步根據公式（2）計算αc為功率修正系數αc為0.9924。則該柴油機標準基準狀況下的有效功率根據公式 （1）計算為4.22kW，燃油消耗為274.2（g/kW.h）。

[1]GB/T 21404-2008/ISO 15550:2002內燃機 發動機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往復式內燃機 性能 第1部分：功率、燃料消耗和機油消耗的標定及試驗方法 通用發動機的附加要求[S].

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

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