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No1现代柴油机的基础知识

第一章：

现代柴油机的基础知识

第一节：

柴油机的基本概念

一、概述

　　柴油机是用柴油作燃料的内燃机。

柴油机属于压缩点火式柴油机，它又常以主要发明者德国人鲁道夫．狄塞尔的名字而称为狄塞尔引擎。

柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。

然后将燃油以雾状喷入高温空气中，和高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。

燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

因此，柴油机实际上就是一部将燃料的化学能转换为机械能并对外输出动力的机器。

它以柴油为燃料，所以称为柴油机。

图1-1现代电控高压共轨柴油机

　　二、柴油机分类

　　柴油机种类繁多，其分类方式有：

（1）按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。

（2）按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。

（3）按进气方式可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。

　　（4）按转速可分为：

①高速柴油机（大于1000r.p.m）；

②中速柴油机（350～1000r.p.m）；

图1-2柴油机布置型式

③低速柴油机（小于350r.p.m）。

　　（5）按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。

（6）按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。

　　（7）按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。

（8）按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、汽车柴油机、发电柴油机、农用柴油机、工程机械用柴油机等。

（9）按布置方式可分为直列式柴油机、V型柴油机、水平对置柴油机（图1-2所示）、星型柴油机、王字型柴油机等。

车用柴油机以直列和V型布置为多。

（10）按燃料分为轻质燃料柴油机和重油柴油机等。

第二节：

柴油机的基本术语

一、柴油机的常用术语

　　如图1-3所示，柴油机的常用术语主要有：

　　①上止点TDC—活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点-TDC（TopDeadCenter）。

图1-3柴油机的常用术语

　　②下止点BDC—活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点-BDC。

　　③活塞行程S—活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。

一般用Ｓ表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180°

　　④曲柄半径R—曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。

通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即S=2R。

　　⑤气缸工作容积Vh—活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。

一般用Vh表示：

　　式中：

D－气缸直径，单位mm；S－活塞行程，单位mm；

⑥气缸总容积Va—活塞位于下止点时，其顶部和气缸盖之间的容积称为气缸总容积。

一般用Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即：

　Va＝Vc＋Vh。

多缸柴油机各气缸工作容积的总和，称为柴油机排量。

一般用VL表示：

　VL＝Vh×i

　　式中：

Vh－气缸工作容积；i－气缸数目。

⑦压缩比ε—压缩比是柴油机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积和气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积和燃烧室容积之比称为压缩比。

一般用ε表示。

　　　ε＝Va／Vc＝（Vh＋Vc）／Vc＝1＋Vh／Vc

式中：

Va－气缸总容积；Vh－气缸工作容积；Vc－燃烧室容积；

压缩比越高，柴油机的热效率也就高，但柴油机部件承受的爆发压力也就特别大；因此柴油机的压缩比也不可能很大。

中、高速柴油机的压缩比高于低速柴油机，柴油机压缩比的范围为12～22，其中：

　　低速柴油机：

13～15

　　中速柴油机：

14～17

　　高速柴油机：

15～22

增压柴油机：

12～17（低散热少，增压后Pc、Tc相应高）。

　　⑧工作循环—每一个工作循环包括进气、压缩、做功和排气过程，即完成进气、压缩、做功和排气四个过程叫一个工作循环。

二、柴油机的燃烧室

1．柴油机的燃烧过程

柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。

当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，和高压高温的空气接触、混合，经过一系列的物理、化学变化才开始燃烧。

之后便是边喷射，边燃烧。

其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，其主要特点是：

①燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。

②混合和燃烧的时间很短0.0017～0.004秒（气缸内）。

③柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。

④可燃混合气的形成和燃烧过程是同时且连续而重叠地进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。

柴油机的燃烧过程一般分为备燃期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段。

见图1-4所示。

图1-4气缸压力和曲轴转角的关系

Ⅰ-备燃期Ⅱ-速燃期Ⅲ-缓燃期Ⅳ-后燃期

（1）备燃期：

从喷油开始→开始着火燃烧为止

喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。

也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并和空气均匀混合（物理变化）。

随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并和空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。

这一时期很短，一般仅为0.0007～0.003秒。

（2）速燃期：

从燃烧开始→气缸内出现Pmax时为止

火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P迅速增加，温度升高很快。

（3）缓燃期：

从出现Pmax→出现Tmax为止

这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。

但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。

所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。

（4）后燃期：

缓燃期以后的燃烧

这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。

后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。

后燃期放出的热量不能充分利用来做功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使柴油机过热，排气温度升高，造成柴油机动力性下降，经济性下降。

因此，要尽可能地缩短后燃期。

2．柴油机的燃烧室

　　燃烧室的优劣对柴油机的性能有决定性的作用，因此是柴油机设计制造的关键。

燃烧室按组织燃烧过程的特点和结构不同分为开式、半开式、预燃室式和涡流室式四类。

前两类属于直接喷射式燃烧室；后两类属于分隔式燃烧室。

（1）直接喷射式燃烧室

低速柴油机和部分中、高速柴油机主要用无涡流的开式燃烧室。

燃烧室由气缸盖底面和活塞顶面形成，具有一定形状的整体空间。

多孔喷油器（6～10孔）能使燃油雾化良好，并均匀分布在燃烧室空间。

因此，开式燃烧室中的燃烧属于典型的空间式燃烧过程，要求燃烧室和油束形状和分布相配合。

它的优点是燃料消耗率低，起动容易；缺点是燃料雾化要求高，难于适应变转速工作。

直接喷射式燃烧室的典型结构是ω形燃烧室。

图1-5ω形燃烧室

　　1）ω形燃烧室（图1-5）

①结构特点：

由平的气缸盖底面和活塞顶内的ω形凹坑及气缸壁组成，属于直接喷射燃烧室和空间混合方式。

②混合气形成特点：

．主要是依靠多孔喷雾（多为4孔），利用油束和燃烧室的吻合，在空间形成混合气。

．喷孔直径小，多在0.25～0.4mm内，喷孔轴线夹角为140°～160°内，喷油压力较高，一般在20Mpa左右。

．结构紧凑，热损失小，故热效率高，经济性好，容易起动。

．工作粗暴，燃烧噪音大。

2）四角形燃烧室（图1-6）

四角形燃烧室属于直接喷射式燃烧室和空间混合式。

①结构特点

燃烧室底部仍是ω形，燃烧室上部逐渐过渡为四方形，喷射时四个喷孔对着燃烧室的四个角喷油。

图1-6四角形燃烧室

1-螺旋进气道；2-喷油器；3-四角形燃烧室；S-涡流

②可抑制涡流的增强，减少NOx生成量。

（2）半开式燃烧室

小型高速柴油机大多采用有涡流的半开式燃烧室。

这种燃烧室又分为多种类型，主要有油膜式燃烧室和复合式燃烧室等。

1）油膜式燃烧室（图1-7）

油膜式燃烧室是1956年由德国的莫勒所发明。

燃烧室位于活塞顶内，呈球形。

燃料喷向燃烧室壁面，大部分燃油在强涡流作用下喷涂在燃烧室壁面上，形成很薄的油膜，小部分燃油雾化分布在燃烧室空间并首先着火，随后即引燃从壁面上蒸发的燃料。

这种燃烧室可使工作过程柔和，燃烧完全，声轻无烟，并可使用轻质燃料；缺点是低温时起动较困难。

①结构特点

．球形油膜燃烧室位于活塞顶部中央，形状大于半个球，和喷油器相对的位置，开有缺口和球面相切，燃油从这里顺气流方向喷在室壁上形成油膜。

它属于直接喷射式燃烧室，油膜蒸发混合方式。

．采用强涡流螺旋进气道。

．燃烧室底壁较薄，其背面有来自飞溅和从连杆小头喷油孔喷出的润滑油加以冷却。

．采用单孔喷嘴或双孔喷嘴。

②混合气形成特点

．燃油顺气流沿球面切线方向喷入时，约95%被喷涂均布在室壁上，形成一层薄的油膜，5％散布在燃烧室空间形成火源，点燃混合气。

．油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，形成燃气涡流。

．喷油压力较高，油耗率较低。

能适应多种不同着火性能的燃料。

．其进气管上多安装加热装置（如火焰加热器等）。

图1-7球形油膜燃烧室

2）复合式燃烧室

复合式燃烧室（图1-8所示）是1964年由中国的史绍熙等发明，燃烧室在活塞顶内呈深盆形，口部略有收缩，用特殊形状的进气道形成进气涡流，采用单孔轴针式喷油器。

喷油器轴线和燃烧室壁面基本平行，燃料喷向燃烧室的周边空间。

在涡流作用下，粗大的油粒散落在燃烧室壁面上形成油膜，细小的油粒在空间和空气混合。

当转速较高时，燃烧室涡流速度高，壁面上的油膜燃料增多，具有油膜燃烧的特点；而在低转速和起动时，涡流速度低，空间混合的燃料量增多，具有空间式燃烧的特点，能改善冷起动性能。

图1-8柴油机复合式燃烧室

复合式燃烧室把油膜蒸发混合燃烧和空间混合燃烧合理地结合起来，兼有两者的优点，故又称为复合式燃烧系统，其工作过程柔和，可燃用多种燃料，对喷油系统要求低，而且起动容易。

缺点是低负荷排气中未燃的碳氢化物含量较高。

（3）分开式燃烧室

分开式燃烧室有预燃室式燃烧室和涡流室式燃烧室两类

1）预燃室式燃烧室（图1-9所示）

预燃室式燃烧室由预燃室和主燃烧室两部分组成。

预燃室在气缸盖内，占压缩容积的25～40％，有一个或数个通孔和主燃烧室连通。

燃料喷入预燃室中，着火后部分燃料燃烧，将未燃的混合物高速喷入主燃烧室，和空气进一步混合燃烧。

这种燃烧室适用于中小功率柴油机。

图1-9预燃室式燃烧室

①结构特点

．整个燃烧室分两部分，预燃室位于气缸盖内为总燃烧室容积的25％～40％，活塞上方为主燃室。

．喷油嘴安装在预燃室中心线附近，为便于冷起动，多装有电热塞。

．预燃室用耐热钢单独制成，装入气缸盖不和冷却水直接接触。

．大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧，是属于空间混合方式。

②混合气形成特点

．利用压缩紊流先预燃。

．利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧。

．对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的大直径单孔喷嘴，喷油压力较低（8MPa～12MPa），有适应大转速范围和不同着火性能燃料的能力。

．运转平顺，燃烧噪声小，但经济性较差。

热量损失较大，起动性能差，须加装电热塞。

2）涡流室式燃烧室（图1-10所示）

涡流室式燃烧室由涡流室和主燃烧室组成。

涡流室位于气缸盖上，呈球形或倒钟形，占总压缩容积的50～80％，有切向通道和主燃烧室相通。

在压缩行程时，压入涡流室的空气产生强烈的涡流运动，促使喷入其中的燃料和空气混合。

着火后混合物流入主燃烧室，形成二次流动，进一步和主燃烧室内的空气混合燃烧。

　　涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室都用轴针式喷油器，喷油压力较低，工作可靠；由于涡流室内涡流随转速增高而加强，柴油机高转速时柴油和空气仍能很好地混合。

　　涡流室式燃烧室柴油机的转速可达4000r.p.m以上，工作过程柔和，排气中有害成分较少。

但散热损失和气体流动损失大，而且后燃较严重，故燃料消耗率较高；冷车起动困难，往往需要加装预热塞。

①结构特点

．整个燃烧室也是分为两部分球型涡流室在气缸盖内；活塞上方为主燃烧室。

涡流室容积占总燃烧室容积的50％～80％，用一个和数个切向大面积通道相通。

属于空间混合方式。

．喷油器和电热塞安装在涡流室内。

．涡流室下半部分镶有耐热钢制成的镶块，和其座孔有一定的隔热间隙，并用螺钉定位。

．活塞顶部多制有导流槽或分流凹坑，使涡流室中的气流喷出时形成二次涡流。

图1-10涡流室式燃烧室

②混合气形成特点

．利用强烈的定向涡流混合和燃烧。

．利用二次流动，促使燃气更完全的燃烧。

．对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的单孔喷嘴，喷油压力较低（10MPa～12MPa），喷油泵寿命较长，对不同着火性能燃料的适应性好。

．适用于高速柴油机，转速可达5000r.p.m。

．工作较平顺，排气质量较好，但热损失较大，经济性较差，须用较高的压缩比（17～22），并加装电热塞。

三、柴油机的配气相位（valvetiming）

1．配气相位的定义：

配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示－配气相位图（图1-11所示）。

　　2．理论配气相位分析

　　理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。

但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足柴油机对进、排气门的要求，具体原因是：

　　①气门的开、闭有个过程：

开启总是由小→大；关闭总是由大→小。

　　②气体惯性的影响：

随着活塞的运动，同样造成进气不足、排气不净。

③柴油机速度的要求：

实际柴油机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短。

当转速为5600r.p.m时，一个行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是转速为1500r.p.m，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使柴油机进气不足，排气不净。

可见，理论上的配气相位不能满足柴油机进气充分排气干净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢，具体分析如下。

为了便进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间。

图1-11柴油机的配气相位

（1）气门早开晚闭的可能：

从示功图中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。

由此可见，进气门晚关可以增加进气量。

　　进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。

　　在做功行程快要结束时，排气门打开，可以利用做功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。

排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。

　　从柴油机示功图（见图1-34所示）上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。

　　由此可见，气门具有早开晚关的可能，那么气门早开晚关对柴油机实际工作又有什么好处呢。

　　①进气门早开：

增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。

　　②进气门晚关：

延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。

　　③排气门早开：

借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。

　　④排气门晚关：

延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。

（2）气门重叠：

由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。

把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫做气门重叠角。

在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串，回答是不会的，这是因为：

　　1）进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；

　　2）进气门附近有降压作用，有利于进气。

　　（3）进、排气门的实际开闭时刻和延续时间：

　　1）实际进气时刻和延续时间：

在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。

整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α+β。

　　α－进气提前角一般α=10°～30°

　　β－进气延迟角一般β=40°～80°

　　所以进气过程曲轴转角为230°～290°

　　2）实际排气时刻和延续时间：

同样，做功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。

　　γ-排气提前角一般γ=40°～80°

　　δ-进气延迟角一般δ=10°～30°

　　所以排气过程曲轴转角为230°～290°

　　气门重叠角α+δ=20°～60°

从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。

但实际中，究竟气门什么时候开、什么时候关最好，这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。

第三节：

柴油机的基本参数

1．输出转速

柴油机要实现连续不断的工作循环，必须有一个在单位时间内做功次数的指标。

一般使用每分钟内曲轴旋转的圈数来表示，称为转速。

此数值越大，表示单位时间内柴油机做功的次数越多，柴油机的输出功率就越大。

转速用字母n表示，其单位是：

r.p.m。

大型柴油机的转速每分钟仅数百转。

而中型柴油机的转速一般在2500r.p.m以下。

小型柴油机的转速可达3000r.p.m以上。

柴油机转速一般有下列四种状况：

（1）额定转速或标定转速：

最大油门时，允许柴油机全负荷工作的最高转速，在此转速下，柴油机可以根据功率标定情况适时运转。

（2）最高空转转速：

最大油门时，柴油机不带负荷时的最高转速。

一般高出额定转速5～10％。

在此转速下，柴油机运转时间不能超过1～2min。

（3）最低稳定转速：

柴油机不带负荷时可以稳定运转的最低转速。

在此转速以下，柴油机运转不平稳且容易熄火。

柴油机转速越高，柴油机各零部件受到的力矩也越大，对零部件材质的要求也越高。

因此，为了保证柴油机有一定的使用寿命，柴油机的转速不能无限制的提高。

（4）柴油机的工作转速：

同型号的柴油机用途不同，其工作转速也不同。

车用一般为高速，工程机械用一般中高速，固定用途一般为中低速。

如道依茨F8L413F风冷柴油机，车用转速一般为2300～2500r.p.m；工程机械用转速一般为1800～2300r.p.m；发电机组用转速为1500（50HZ）～1800r.p.m（60HZ）。

　　2．输出功率

柴油机的输出功率，是直接反映柴油机动力性能的指标，是柴油机的主要参数之一。

我们通常所说的柴油机功率是指柴油机在额定工况（标定工况）下的试验室功率，它表示柴油机最大可能的对外做功的能力，一般用字母Pe表示。

功率的单位是：

kw（千瓦）。

根据柴油机的特性、用途和使用特点而确定的柴油机的最大使用极限功率，叫做柴油机的标定功率。

目前我国试行的国家标准中将标定功率分为下述四种，在给定标定功率的同时，必须给出其相应的转速。

（1）15min功率：

柴油机允许运转15min的最大有效功率。

适用于需要有短时良好的超负荷和加速性能的重型汽车、特种车辆、摩托车等。

（2）1h功率：

柴油机允许连续运转1h的最大有效功率。

适用于需要一定功率贮备以克服突增负荷的工程机械、机车、船舶等。

（3）12h功率：

柴油机允许连续运转12h的最大有效功率。

适用于仅需要在12h内连续运转并充分发柴油机功率的拖拉机、工程机械、排灌机械等。

　　（4）持续功率：

柴油机允许长时间运转的最大有效功率。

适用于需要长期持续运转的工程机械、排灌机械、电站、船舶等。

　　根据使用特点，生产厂在柴油机铭牌一般标明上述四种功率中的1种功率。

这些标定功率是在柴油机的不同调整状态下得到的，实际使用时，每台柴油机只能根据主要用途进行调整，即只有一种标定功率。

3．输出扭矩

反应柴油机克服外界阻力变化的能力的指标之一是柴油机的输出扭矩，一般用字母Te表示。

单位是：

N.m（牛顿.米），扭矩是柴油机的重要指标。

在实际使用过程中，它直接表示柴油机的爬坡能力和工作是否有劲等直观感觉。

功率不变时，扭矩值随柴油机转速降低而升高。

扭矩（Te）的基本定义是：

（垂直）作用力（F）乘以作用力到支点之间的距离（力臂L），即：

Te＝9.8F×L（N.m）；

式中：

Te－扭矩（N.m）；F－作用力（kgf）；L－力臂（m）；

对于柴油机而言，扭矩等于：

Te＝K.（Pe/n）（N.m）；

式中：

K－系数（K＝9545.50）；Pe－有效功率（KW）；ｎ－转速（r.p.m）。

柴油机最大扭矩值和额定工况时的扭矩值之比称为柴油机的扭矩系数。

即：

　Ke＝Mmax/Te

式中：

Ke－扭矩系数；Mmax－最大扭矩（N.m）；Te－标定扭矩（N.m）

图1-12柴油机的特性曲线

Pe－功率曲线Te－扭矩曲线be－油耗曲线

扭矩系数表示柴油机克服外界阻力的能力。

扭矩系数大，柴油机克服外界阻力的能力就大，爬坡能力就强。

反之，就差。

4．功率、扭矩和转速之间的关系

柴油机的功率、转速和扭矩之间的计算公式如下：

　　　Pe＝n.Te/k或：

Te=k.Pe/n

式中：

　　　Pe－输出功率，kw；Te－输出扭矩，N.m；n－柴油机转速，r.p.m。

　　由三者的关系式可知，柴油机的功率和扭矩成正比。

功率一定时，柴油机的扭矩和转速成反比。

也即柴油机功率一定时，转速越高，曲轴受到的扭矩越小，克服外界阻力变化的能力就小。

反之，曲轴受到的扭矩就大，克服外界阻力变化的能力就强；但也容易造成机械故障。

这就是柴油机慢速爬坡时容易造成损坏的原因之一。

柴油机转速升高，柴油机的功率就会增大、扭矩在一定转

速范围内会增加，表现为车辆的动力性能好、加速性能好、起步快。

担当转速升高到某个数值后，柴油机的功率将继续增大，但扭矩可能会减小。

也就是说：

柴油机的最大功率转速不是该机的最大扭矩转速。

柴油机在最大油门状态下，最大扭矩转速要比最大功率转速低30-50%（参考）。

柴油机功率、转速和扭矩曲线如图1-12所示。

5．燃油消耗率（be）

柴油机的燃油消耗率是一个反映柴油机经济性能的重要指标，它反应的是单位时间内每千瓦功率所消耗的燃油量，是一个在试验室里测量计算的相对指标。

在柴油机试验台上，通过测量柴油机的功率和单位时间内的燃油消耗量，可以计算出该柴油机的燃油消耗率。

（1）计算公式是：

　　　be＝（10³×Gt）/Pe

式中：

　be—燃油消耗率，单位是：

g/kw.h（克/千瓦.时）；

　Gt－柴油机每小时的耗油量，单位是：

kg；

　Pe－功率，kw；

（2）100km耗油量（L/100km）

在实际使用中，衡量柴