单缸风冷柴油机功率与燃油消耗率的修正

曹岁丰 ，杨 平

（1 中南林业科技大学 机电工程学院，湖南 长沙 410000；2 湖南省内燃机质量监督检验授站，湖南 长沙 410000）

1 前言

柴油机的性能试验主要是通过实验室的台架试验完成的。柴油机台架试验的主要目的是依据有关试验方法的国家标准对柴油机的动力性（有效功率）、经济性（燃油消耗率）、安全性及环保等性能进行评价，为科研、生产、与质量监督检查提供科学依据。

2 有效功率及燃油消耗率修正的必要性

柴油机的动力性与经济性能随着环境温状况的不同而变化，环境状况包括大气压力、环境温度和相对湿度。这些因素均影响实际进入柴油机气缸内的空气量，从而影响燃油在气缸内燃烧的质量，进而导致柴油机动力性和经济性的变化。所以，在规定柴油机功率时，还应该规定标准的环境状况。否则，柴油机的功率就失去了比较的意义。国家标准就提出了在标准基准状况的试验条件下来衡量柴油机的动力性和经济性。 标准基准状况是：总气压：pr＝100kPa,空气温度：Tr＝298K(tr＝25℃),相对湿度φr＝30%。为了便于对柴油机的比较和评价，国家标准规定了将非标准基准状况下所得的功率换算到标准基准状况的方法，即柴油机修正。柴油机有效功率及燃油消耗率的修正不仅是对柴油机质量的科学评价，也是为柴油机进行性能比对提供了一个统一基准。

3 有效功率及燃油消耗率修正方法

随着GB 1105.1-87《内燃机台架试验方法标准环境状况及功率、燃油消耗和机油消耗的标定》的废止，新的国家标准GB/T 6072.1-2008《往复式内燃机 性能 第1部分：功率、燃油消耗和机油消耗的标定及试验方法 通用发动机的附加要求》出台。该标准是在满足核心标准GB/T 21404-2008《内燃机 发动机功率的确定和测量方法 一般要求》的基础上出台的卫星标准，用以规定通用发动机的附加要求。GB/T 6072.1-2008在总则中批出制造厂应指定在本试验方法中发动机适用下列何种规程中的一种。一个是功率调整，一个是功率修正。通过仔细阅读该标准，单缸风冷柴油机应为非调整发动机，即已预先调定好无需为适应环境状况而采取具体步骤进行修改的发动机。单缸风冷柴油机的试验方法应适用功率修正的试验规程。所以该型柴油机实测功率应采用GB/T 21404-2008第七章规定的方法进行修正。

对单缸风冷柴油机而言：

Pr为标准基准状况下的功率、Py为现场环境下的实测功率、αc为功率修正系数。公式（1）只有在实验环境绝对多温度283K≤TY≤313K和实验环境现场干空气压 90kPa≤pd≤110kPa时才适用。

fa为大气系数,此系数表示环境状况（压力温度和湿度）对发动机吸入空气的影响，并随发动机机型的不同而不同。具体计算公式文献[1]介绍得很详细。只有当0.96错误！链接无效。αc≤1.06,公式（2）才适用。如果超出该限值范围，应给出求得的修正功率值，并在试验报告中确切说明试验状况（温度和压力）。

fm为发动机系数，它取决于发动机机型和相应燃料调定下的实际空燃比。

qc为每循环升空气燃用的燃料质量。

式中q为发动机每循环升排量的燃料质量，它只与发动机的具体参数有关。rr是标准基准状况下压气机出口与进口绝对静压之比.由于单缸风冷柴油机为自然吸气式发动机所以该值为1。公式（4）只有在37.2≤qc≤65时才有效。当qc值小于37.2时，fm取恒定值0.2，当qc值大于65时，fm取恒定值1.

对于目前市场上的单缸风冷柴油机来说，最大缸径为86最小的为60。根据企业的企业标准其标定点的燃油消耗率（g/kW.h）都在250和300之间。计算各种机型的qc值来看，除缸径为60的fm取恒定值0.2外，其余各机型均可按公式（3）计算发动机系数fm。再根据文献[1]第23页公式（5）计算大气系数fa。再由公式（2）计算出功率修正系数αc。以上就是功率修正过程。燃油消耗率的修正根据文献[2]采用功率修正系数的倒数来修正。现以一个具体的实例来说明整个修正过程。

一台四冲程单缸风冷自然吸气式发动机型号为BH175F1。在现场环境状况下（环境温度288K，环境湿度为50%，进气压力为99kPa）实测功率为4.25kW，实测燃油消耗率272.1（g/kW.h）。该柴油机的活塞排量为0.353升，标定工况为(4.41kW/2600r/min)。企业标准中标定点的燃油消耗率为287（g/kW.h）。求该柴油机在标准基准状况下的有效功率和燃油消耗率？

第1步先根据柴油机标定点的燃油消耗率、排量和标定转速，求出每循环升空气燃用的燃料质量为45.97。在公式（3）的适用范围。第2步根据公式 （3）计算发动机系数fm为0.5148。第3步根据文献[1]第23页公式（5）计算大气系数fa为0.9854。这其中必须根据文献[2]中附录B查标准基准状况下和现场环境状况下的水蒸气分压。第4步根据公式（2）计算αc为功率修正系数αc为0.9924。则该柴油机标准基准状况下的有效功率根据公式 （1）计算为4.22kW，燃油消耗为274.2（g/kW.h）。

[1]GB/T 21404-2008/ISO 15550:2002内燃机 发动机功率的确定和测量方法一般要求[S].

[2]GB/T 6072.1-2008/ISO 3046-1:2002往复式内燃机 性能 第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法 通用发动机的附加要求[S].

[3]史仁成，郭雪峰，李艳杰，陈志伟.柴油机功率与燃油消耗率修正方法的探讨[J].农机化研究，2007，（4）：162-163.

[4]胥晓东，陈祥峰.柴油发动机有效功率及燃油消耗率的修正[J].科技信息，2007，（6）：77-79.