常用工况下柴油发电机特性的分析公式
发布时间：2026-02-06 点击：11
柴油发电机特性的分析方法
柴油发电机的性能指标主要取决于调整参数、使用因素和使用环境条件三个方面的因素。其中，调整参数包括点火（或喷油）时刻及混合气的空燃比等。柴油发电机性能随调整参数的变化规律称为柴油发电机的调整特性（如前所述）。使用因素主要指代表柴油发电机实际运行工况的负荷和转速。性能指标随运行工况的变化特性，称为柴油发电机的使用特性，是评价柴油发电机性能的一种必不可少的方式。下面主要讨论使用特性，而环境条件的影响主要通过上述的校正系数进行修正。
柴油发电机组示意图（不含水冷系统）
对于柴油发电机的使用特性，根据发电用柴油发电机使用工况的特点，柴油发电机特性曲线的分析方法分为线工况分析和面工况分析两种。线工况分析法根据柴油发电机可调参数和固定参数的不同又分为两种：在整个使用工况区域，固定负荷（如节气门开度或循环喷射量）一定，研究柴油发电机性能指标随转速变化规律的速度特性；固定转速不变，研究柴油发电机的性能指标随负荷变化规律的负荷特性。而面工况分析法，又称为万有特性，是在整个使用工况范围内分析柴油发电机性能随工况分布的情况，由此分析柴油发电机常用工况下的经济性及排放特性等。
一、常用工况下的柴油机特性
为了分析柴油发电机特性曲线的变化规律和主要影响因素，可推导出柴油发电机性能指标与工作过程参数之间的关系。根据平均有效压力的定义和有效热效率的定义，有
...................... (公式1)
式中，q为每个循环的加热量（kj），可表示为
.......................(公式2)
式中，фc为充气效率；p0为大气状态下的空气密度（kg/m3）；v，为气缸工作容积（m3）；фc为过量空气系数；hu为燃料的低热值（kj/kg）；l0为理论空气量（kg/kg）。
将式（公式2）代入式（公式1）得
................................... (公式3)
式中，ηi为指示热效率；ηm为机械效率；ηe为有效热效率，ηe＝ηiηm。
式（公式3）表明，单位气缸工作容积对外输出的有效功，主要与表征换气效果的充气效率φc、表征气缸内燃烧过程的指示热效率ηi、表征动力传递过程中内部摩擦损失大小的机械效率ηm和表征混合气性质的过量空气系数φa等有关。这些参数随工况的变化特性决定了pme的变化特性，是分析其他动力性的基础。将四冲程柴油发电机各项性能指标表示成
..............................................(公式4)
式中，k1、k2、k3、k4为不同常数。
由此可知，在柴油发电机各特性曲线的分析中，动力性是从换气过程（фc）、燃烧过程（ni）、代表内部动力传递损失的机械效率（nm）和过量空气系数（фc）随工况变化的特性角度进行分析的；而经济性只是从燃烧过程（n；）和机械效率（nm）两方面进行分析的。
二．柴油机特性的分类
我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。
对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：
当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：
当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。
3．推进特性：
柴油机带动螺旋桨，按照螺旋桨特性工作时（平均有效压力、转速不再是相互独立的，而是按螺旋桨特性相互对应的），其性能参数随转速或平均有效压力变化的关系。
4.调速特性：
与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出有效扭矩、平均有效压力、有效功率与转速的关系，它主要取决于调速器的工作性能。
发电机组碳刷易发故障原因浅析
玉柴发电机控制面板如何输入输出信号？ECM是什么？
柴油发电机维修过程中如果机油多加的危害
厂家详细解说柴油发电机油箱位置的高度要求？
柴油发电机使用规范与安全预防事项
柴油发电机厂家具备倒立磨、柔性清洗工艺和MQL新技术
柴油发电机监控系统助力机组24小时安全运行
柴油发电机组冷却液（水温）过高的原因解析
柴油发电机的性能指标主要取决于调整参数、使用因素和使用环境条件三个方面的因素。其中，调整参数包括点火（或喷油）时刻及混合气的空燃比等。柴油发电机性能随调整参数的变化规律称为柴油发电机的调整特性（如前所述）。使用因素主要指代表柴油发电机实际运行工况的负荷和转速。性能指标随运行工况的变化特性，称为柴油发电机的使用特性，是评价柴油发电机性能的一种必不可少的方式。下面主要讨论使用特性，而环境条件的影响主要通过上述的校正系数进行修正。
柴油发电机组示意图（不含水冷系统）
对于柴油发电机的使用特性，根据发电用柴油发电机使用工况的特点，柴油发电机特性曲线的分析方法分为线工况分析和面工况分析两种。线工况分析法根据柴油发电机可调参数和固定参数的不同又分为两种：在整个使用工况区域，固定负荷（如节气门开度或循环喷射量）一定，研究柴油发电机性能指标随转速变化规律的速度特性；固定转速不变，研究柴油发电机的性能指标随负荷变化规律的负荷特性。而面工况分析法，又称为万有特性，是在整个使用工况范围内分析柴油发电机性能随工况分布的情况，由此分析柴油发电机常用工况下的经济性及排放特性等。
一、常用工况下的柴油机特性
为了分析柴油发电机特性曲线的变化规律和主要影响因素，可推导出柴油发电机性能指标与工作过程参数之间的关系。根据平均有效压力的定义和有效热效率的定义，有
...................... (公式1)
式中，q为每个循环的加热量（kj），可表示为
.......................(公式2)
式中，фc为充气效率；p0为大气状态下的空气密度（kg/m3）；v，为气缸工作容积（m3）；фc为过量空气系数；hu为燃料的低热值（kj/kg）；l0为理论空气量（kg/kg）。
将式（公式2）代入式（公式1）得
................................... (公式3)
式中，ηi为指示热效率；ηm为机械效率；ηe为有效热效率，ηe＝ηiηm。
式（公式3）表明，单位气缸工作容积对外输出的有效功，主要与表征换气效果的充气效率φc、表征气缸内燃烧过程的指示热效率ηi、表征动力传递过程中内部摩擦损失大小的机械效率ηm和表征混合气性质的过量空气系数φa等有关。这些参数随工况的变化特性决定了pme的变化特性，是分析其他动力性的基础。将四冲程柴油发电机各项性能指标表示成
..............................................(公式4)
式中，k1、k2、k3、k4为不同常数。
由此可知，在柴油发电机各特性曲线的分析中，动力性是从换气过程（фc）、燃烧过程（ni）、代表内部动力传递损失的机械效率（nm）和过量空气系数（фc）随工况变化的特性角度进行分析的；而经济性只是从燃烧过程（n；）和机械效率（nm）两方面进行分析的。
二．柴油机特性的分类
我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。
对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：
当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：
当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。
3．推进特性：
柴油机带动螺旋桨，按照螺旋桨特性工作时（平均有效压力、转速不再是相互独立的，而是按螺旋桨特性相互对应的），其性能参数随转速或平均有效压力变化的关系。
4.调速特性：
与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出有效扭矩、平均有效压力、有效功率与转速的关系，它主要取决于调速器的工作性能。
发电机组碳刷易发故障原因浅析
玉柴发电机控制面板如何输入输出信号？ECM是什么？
柴油发电机维修过程中如果机油多加的危害
厂家详细解说柴油发电机油箱位置的高度要求？
柴油发电机使用规范与安全预防事项
柴油发电机厂家具备倒立磨、柔性清洗工艺和MQL新技术
柴油发电机监控系统助力机组24小时安全运行
柴油发电机组冷却液（水温）过高的原因解析