汽油机和柴油发电机负荷特征曲线图的差异

发电用柴油发电机的负载特点是指当柴油发电机速度不变时，柴油发电机的性能指标随负载的变化关系康明斯发电机手册。此时，因速度不变，所以有效容量P由于汽油机和柴油发电机对负荷的调整程序不一样，在负荷特征中对负载的表示举措有所不一样。汽油机的负荷调整程序为“量调整”，即通过节气门开度的大小调节进入气缸的混合气量，由此控制负载的大小。因此，当柴油发电机速度一定时柴油发电机的P

柴油发电机的负载调整步骤为“质调节”，即在一定转速下，通过调整向汽缸内喷射的燃油量来控制负荷的大小。速度一定期进入气缸的空气量基础保持不变，所以随负荷的增加，喷射量加大，混合气变浓。于是，柴油发电机负载的大小也可以用空燃比表示。负载特点详细讨论柴油发电机的经济性，即输出一定量的容量时所消耗的燃料量。同时解析排放特征，以评价为获得这些动力所造成的对环境的污染程度。

在试验台架上制取汽油机的负载特性时，事先将柴油发电机预热使柴油发电机的防锈水温和机油温度达到正常温度（如80℃），并在保持不变的要素下，通过调节节气门开度的大小和测功器的负载，使柴油发电机转速稳定在设定的试验速度下。同时，在整个负荷范围内按设定步长改变柴油发电机转矩的大小，在每个试验工况点柴油发电机作业稳定后测定测功器的读数和燃料消耗量以及其他必要的排放指标。将试验检测结果，以负荷（节气门开度、Pe、Ttq及Pme。均可）为变量（横坐标），绘出燃料消耗率be或其他排放指标随负载变化的曲线，即完成负荷特点的制取作业（图1）。

对汽油机，当负荷增加时，节气门开度增加，进气压力pn随进气流量的增多而增加。进气管多点喷射的汽油机，为了利用三效催化转化器同时净化CO、HC和NOx排放，利用氧探头对空燃比进行反馈控制，故而随负荷的变化空燃比保持理论空燃比（α＝14.7）不变。而残余废气系数随进气量的增加而减少，残余废气（惰性气体）对燃烧程序的阻碍功能减弱，燃烧因素得到改进。故而，指示热效率ηi随负荷的增加而增加。同时，机械效率由ηm＝1-Pmm/Pmi得出，当速度一定期，摩擦损失基础保持不变，Pmm为常数，而随负载的增加，进入汽缸的可燃混合气量增多，燃烧放热量增加，于是单位汽缸工作容积所做的指示功pmi增大，从而机械效率增加。因此，由式（1）知，燃料消耗率随负荷的增加迅速减少。

当负荷增加到大负荷时（如超过80％负荷），由于要点柴油发电机输出较大转矩，因此需要供给功率混合气。故电喷汽油喷射系统的控制单元此时停止氧探头的反馈控制，将空燃比控制在α＝12.5的容量混合气上。因此，混合气变浓，所提供的空气量小于理论上完全燃烧所需要的空气量，造成混合气燃烧不完全，使得指示热效率ηi减轻。故而，燃油消耗率随负荷的增加降低到较低值以后在大负载区随负荷的增加而增加。

柴油发电机负荷特性的制取因素与汽油机相同，只是负荷的调节步骤有所不同。对传统的机械式喷射系统的柴油发电机，在试验台架上通过操纵加速踏板的开度，可直接控制机械式喷油泵的拉杆（或齿杆）位置，由此控制循环供油量Δb，达到控制喷射量的意义。而现在发电用柴油发电机上得到普及的电喷高压喷射装置，其加速踏板位置并不直接控制喷射量，而只是作为对负荷大小需求的信息传送给ECM。ECU根据来自柴油发电机速度传感器的信息和加速踏板位置的信息，通过存储在ROM中的事先通过转速和负载的标定试验确定的喷射量的控制MAP图，读取该试验转速下对应于当前加速踏板位置的喷射量控制信息，由此控制喷油泵的喷射连续时间（喷射脉宽），来控制喷射量。

对ROM中无控制MAP图数据或需要重新标定的柴油发电机，首先根据如前章节所述康明斯柴油发电机结构图，需要确定不同速度下对应于较大加速踏板操作位置的较大喷射量，然后根据该转速下经济性和排放性能等要求详细标定出其他加速踏板位置所对应的喷射量。一旦喷射量控制MAP图确定，不同转速下随加速踏板位置喷射量的变化特性就确定了。图7-9所示为柴油发电机的负荷特征。当柴油发电机速度一定期，随负荷的增加，喷射量增加，但进入气缸的空气量基本保持不变，所以空燃比逐渐减轻。因此，这种负载的调节方案称为质调整。此时，ηm随负载变化的规律与汽油机相同，随负载的增加而增加。但ηi随负载的变化规律却与汽油机不一样。

对柴油发电机，随负荷的增加，空燃比降低，混合气不均匀现状更为严重，混合气中空气的含量减少柴油发电机组，不完全燃烧的倾向增加，于是ηi随负载的增加而降低。但是，在中小负载范围内，随负荷增加，空燃比减少时，因为发电用柴油发电机在整个负载范围内的平均空燃比都大于理论空燃比，所以对ηi的影响不明显。因此，由式（1）可知，随负荷的增加，ηm增加，而ηi减小，故而be减少，但其减少转速受到限制。随负载继续增加到使ηi和ηm的乘积达到较大值（ηiηm）max时，be达到较低。之后，继续增加负载，则因为混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增加，ηi明显减少，而此时ηm增加不多，导致be升高，而且排烟烟度也开始随负载明显增加。一般排放要求中明确规定了烟度的排放限定值。若继续增加负载，可能引起烟度排放超过法规规定的限值标准。故而，在喷射量的控制MAP图中，根据烟度随喷射量增加的关系，专门设定了各速度下限制烟度的较大喷射量控制MAP图，并在实际控制时通过ECU，在相同速度下与加速踏板位置控制的较大喷射量进行比较，取其中较小的值来控制喷油嘴，以限制排气。对生产企业，考虑到产品质量一致性的问题，将烟度排放限定值规定得比现行的国家标准更严格一些。 

由于汽油机和柴油发电机混合气形成方法、负载调节程序及燃烧方法的不一样，汽油机和柴油发电机的负载特点有所区别。具体体现在，因为负载调节程序不一样，造成汽油机和柴油发电机的指示热效率ηi随负荷的变化规律相反。因此，汽油机的燃油消耗率be随负荷变化的曲线比柴油发电机的要陡，表明汽油机经济性指标对负荷的适应性差。而柴油发电机压缩比比汽油机高，故而热效率也高，使得其燃油消耗率随负载的变化特点既缓慢又低，表明柴油发电机的经济性比汽油机好得多，且对负载的适应性范围也宽。所以，从节能与CO2排放角度，在现有发电用柴油发电机中，柴油发电机是很有前途的一种柴油发电机。