ChinaAutoRegs|GB/T 21404-2022英文版翻译 内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求
Internal Combustion Engines—Determination and Method for The Measurement of Engines Power—General Requirements

GB/T 21404-2022英文版

引言
本标准确立了 ISO发动机功率测量标准体系的框架。应用这一体系框架可以避免在发动机功率 定义和确定方面出现许多似是而非的ISO标准的缺点。
本体系采用“核心卫星”原理。“核心”标准包含了范围中所述各种用途发动机的共同要求，“卫 星”标准则包含有适于某一特定用途发动机功率测量和标定所必须满足的要求。
本标准只有与某一“卫星”标准一起使用才能全面规定该特定用途发动机的要求。因此，“核心”标 准不是一个能单独存在的文件，而仅仅只能作为某一“卫星”标准的补充，以便与该“卫星”标准一起形成 一个完整的标准。
采用这一方法的优点是对相同或同类发动机用于不同用途时可以合理地使用标准，并能确保各标 准在制修订过程中取得协调一致。
本标准为“核心”标准。
本标准是作为发动机功率测量的“核心”标准而制定的。该标准在起草过程中与IS0/TC 22道路 车辆、IS0/TC 23农林机械、IS0/TC 127 土方机械和IS0/TC 188小型船舶等技术委员会进行了密切 合作。今后如要对本标准进行任何修订，事先均须征得上述各技术委员会的正式批准。本“核心”标准 将与各种用途发动机用的“卫星”标准一起，可以作为发动机功率标定和测量的基础。各技术委员会将 全面负责管理各自的“卫星”标准。
如需满足任何其他主管部门（例如检测和/或立法机构）的法规要求，客户在订货前须确认该相关 部门。
任何进一步的要求须由制造厂与客户共同商定。
1范围
1. 1本标准规定了使用液体或气体燃料的商用内燃机的标准基准状况和功率、燃油消耗和机油消耗的 标定及试验方法。可适用于：
a) 往复式内燃机(火花点燃式或压燃式发动机），但不包括自由活塞式发动机；
b) 旋转活塞式发动机。
这些发动机可以是自然吸气式发动机或使用机械增压器或涡轮增压器的增压式发动机。
1.2本标准适用于下列用途的发动机：
a) GB/T 6072.1中定义的陆用、轨道牵引和船用发动机；
b) ISO 1585和ISO 2534中定义的车用发动机；
c) ISO 4106中定义的摩托车用发动机；
d) ISO 2288中定义的农用拖拉机和机械用发动机；
e) ISO 9294中定义的土方机械用发动机；
f) ISO 8665中定义的游艇等船体长度不大于24 m的小型船舶用发动机。
本标准也可适用于筑路机械、工业卡车和目前尚无合适标准可以使用其他用途发动机。
1.3相关“卫星”标准给出了对某一特定用途发动机的单独要求。只有将本“核心”标准与相关“卫星” 标准一起使用才能全面规定某一用途发动机的相关要求。
2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 1883. 1—2005往复式内燃机词汇第1部分：发动机设计和运行术语（ISO 2710-1: 2000, IDT)
GB/T 6072. 4—2000往复式内燃机性能第4部分:调速(idt，ISO 3046-4:1997)
GB/T 6072. 5—2003往复式内燃机性能第5部分:扭转振动（ISO 3046-5:2001，IDT)
GB/T 6072. 6_2000往复式内燃机性能第6部分:超速保护（idt,ISO 3046-6:1990)
GB/T 21405—2008往复式内燃机发动机功率的确定和测量方法排气污染物排放试验的附 加要求
ISO 1585:1992道路车辆发动机试验规范净功率
ISO 2288:1997”农用拖拉机和机械发动机试验规范净功率
道路车辆发动机试验规范总功率
石油制品透明和不透明液体运动粘度测定法和动力粘度计算法 原油和液体石油产品密度的实验室测定石油密度计法 摩托车发动机试验规范净功率 汽车和航空用燃料抗爆性的确定马达法
1)已废止。
爆震特性的测定研究法 柴油着火性能的测定十六烷值法 船用发动机和系统功率测量和标定 发动机试验规范净功率
ISO 11614:1999往复压燃式内燃机排气消光度测量仪及光吸收系数测定仪
ASTM D 240-00采用弹式量热器测定液烃燃料燃烧热值的标准试验方法
ASTM D 3338-00估算航空燃料低热值的标准试验方法 3术语和定义
本标准采用下列术语和定义。
注：本标准还包含有GB/T 1883.1、GB/T 6072.4和ISO 7876-1中的某些定义。
3. 1
辅助装置和设备 auxiliaries and equipment 3. 1.1
从属辅助装置dependent auxiliary
装或不装将影响发动机终端轴功率输出的装备件。
3. 1.2
独立辅助装置 independent auxiliary
由发动机以外能源提供动力的装备件。
3. 1.3
基本辅助装置essential auxiliary
发动机持续或重复使用所必需的装备件。
3. 1.4
非基本辅助装置 non-essential auxiliary
发动机持续或重复使用并非必需的装备件。
3.1.5
标准•产设备 standard production equipment SPE
制造厂为某一特定用途发动机规定的、作为标准件配置在发动机上的设备。
3.2
发动机engine
3.2.1
发动机调整 engine adjustment
为了提供与不同环境状况相适应的功率而对发动机进行修改的具体步骤，诸如移动油量限制器、重 新匹配涡轮增压器、改变喷油定时或其他结构变动。
注：一旦修改完毕，发动机就成为已调整的发动机，
3.2.2
非调整发动机non-adjnsted engine
已预先调定好，无需再为适应不同环境状况而采取具体步骤进行修改的发动机。
3.2.3
发动机转速 engine speed
在一定时间内曲轴旋转的转数。
[GB/T 1883.1]
3.2.4
发动机标定转速 declared engine speed
相应于标定功率的发动机转速。
[GB/T 1883.1]
注：在某些用途，发动机的标定转速称为“额定转速”。
3. 2.5
发动机标定中间转速 declared intermediate engine speed
制造厂考虑到相关“卫星”标准中规定的具体要求，而标定的小于100%标定转速的发动机转速。
3.2.6
发动机低怠速 low idle engine speed 怠速 idling speed
发动机空载最低稳定转速。
[GB/T 1883.1]
3.2.7
发动机最大扭矩转速 engine speed at maximum torque
发动机在最大油量限值位置(包括附加的扭矩油量校正，如有），按最大扭矩运行时的转速。
[GB/T 6072. 4]
3.3
功率和负荷 power and load
3.3.1
标定功率 declared power
由制造厂标定的，发动机在一定环境条件下所能发出的功率值。
注：在某些用途，标定功率亦称为“额定功率”。
3.3.1.1
标定螺旋桨轴功率 declared propeller shaft power
由制造厂标定的，在随成套推进装置一起销售的螺旋桨轴处或随减速装置和/或倒车机构一起销售 的螺旋桨轴的联轴器上所输出的功率值。
3.3.1.2
标定曲轴功率 declared crankshaft power
由制造厂标定的，销售时不带减速装置或倒车机构、船尾驱动装置或航行驱动装置的发动机，在其 功率输出轴上所输出的功率值。
3.3.2
指示功率 indicated power
在工作气缸中由工质压力作用在活塞上所发出的总功率。
[GB/T 1883.1]
3.3.3
有效功率 brake power
当装有相关“卫星”标准所需设备和辅助装置时，在曲轴或其相当零件端部所输出的功率或功率 之和。
发动机功率试验应安装的设备和辅助装置见表1。
3.3.3. 1
净功率 net power
在试验台架上，当发动机装有表1第2列所列并且是第3列要求的发动机净功率试验所需装用设 备和辅助装置时，在相应的发动机转速下，在曲轴末端或其相当零件处所测得的功率。
注：若功率测量时必须装有变速箱，则应将变速箱功率损失加上实测功率才是发动机的净功率。
3.3.3. 2
总功率 gross power
在试验台架上，当发动机装有表1第2列所列并且是第4列要求的发动机总功率试验所需装用设 备和辅助装置时，在相应的发动机转速下，在曲轴末端或其相当零件处所测得的功率。
注：若功率测量时必须装有变速箱，则应将变速箱功率损失加上实测功率才是发动机的总功率。
2.3. 3. 3
按 GB/T 8190 确定的发动机功率 engine power for ISO 8178
在试验台架上，当发动机仅装有表1第2列所列、并且是第5列要求按GB/T 8190进行发动机功 率试验时所需装用的设备和辅助装置时，在制造厂规定的标定功率、标定转速下，在曲轴末端或其相当 零件处所测得的功率。
3.3.4
持续功率 continuous power
在制造厂规定的正常维护保养周期内，在规定转速和规定环境状况下，按照制造厂规定进行维护保 养，发动机能够持续发出的功率。
3.3.5
超负荷功率 overload power
在规定的环境状况下，在按持续功率运行后，立即根据使用情况，以一定的使用持续时间和使用频 次,按照每12 h运行1 h的运行条件，可以允许发动机发出的功率。
3.3.6
油量限定功率fnel stop power
在对应于发动机用途的规定时期内，在规定转速和规定环境状况下，限定发动机油量，使其功率不能再超出时所能发出的功率。
3.3.7
ISO 功率 ISO power
在制造厂试验台的运转工况下，按制造厂规定调整或修正到第5章规定的标准基准状况下所测得 的功率。
3.3.7. 1
ISO 标准功率 ISO standard power
按发动机制造厂标定，在制造厂规定的正常维修周期内和下列条件下，只使用基本从属辅助装置， 发动机所能发出的持续有效功率：
a) 在发动机制造厂试验台的运转工况下按规定转速运转；
b) 按制造厂规定将标定功率调整或修正到第5章规定的标准基准状况；
c) 按制造厂规定进行维护保养。
3.3.8
使用功率 service power
在发动机使用的环境状况和运转工况下所发出的功率。
3.3.8. 1
使用标准功率 service standard power
按发动机制造厂标定，在制造厂规定的正常维修周期内和下列条件下，只使用基本从属辅助装置， 发动机所能发出的持续有效功率：
a) 在发动机使用的环境状况和运转工况下按规定转速运转；
b) 按制造厂规定将标定功率调整或修正到发动机使用的规定环境状况和运转工况；
c) 按制造厂规定进行维护保养。
3.3.9
功率调整 power adjustment
将某一环境状况下的功率值修正到预计在另一环境状况下的功率值所采用的计算程序，以便使发动机关键零部件的热负荷和/或机械负荷近似保持不变。
3.3.10
功率修正 power correction
将发动机在试验状况下测得的功率值修正到预计在其他运转工况或基准状况下的功率值而无需对 发动机进行任何调整所采用的计算程序。
注：在这种情况下，功率和性能参数可随环境状况而变化(见第7章）。
3.3.11
负荷 load
用以描述从动机械要求发动机发出“功率”或“扭矩”大小的通称。通常是用标定功率或扭矩的相对 值来表示。
[GB/T 1883.1]
注：术语“负荷”实际上并不确切，应避免使用。当用于定量表示时，应使用术语“功率”或“扭矩”来代替“负荷”，同 时需要表明转速。
3. 3. 12
净扭矩 net torque
在试验台架上，当发动机装有表1第2列所列并且是第3列要求的发动机净功率试验所需装用设 备和辅助装置时，在相应的发动机转速下，在曲轴末端或其相当零件处所输出的扭矩。
3.4
消耗和供给 consumption and delivery
3.4.1
燃料消耗量 fuel consumption
发动机在规定环境状况和规定功率下，每单位时间内所消耗的燃料量。
3.4.1. 1
燃料消耗率 specific fuel consumption
发动机每单位功率和单位时间内所消耗的燃料量。
3. 4.1.2
ISO 燃料消耗率 ISO specific fuel consumption
在ISO标准功率时的燃料消耗率。
3.4.2
供油最 fuel delivery
燃料喷射系统在每一工作循环内供给的计量燃料量(质量）。
[ISO 7876-1]
3.4.2.1
供油率 specific fuel delivery
燃料喷射系统在每一工作循环内向发动机每升工作容积供给的计量燃料量(质量）。
3. 4.3
机油消耗置 lubricating oil consumption
发动机每单位时间内所消耗的机油量。
[GB/T 1883.1]
3.5
试验 tests
3.5.1
验收试验 acceptance test
对制造质量进行全面检查，以确认已履行合同承诺的试验。
3.5.2
定型试验type test
对某种机型的代表性发动机，为确认其主要性能参数，以及尽可能对其使用可靠性和耐久性进行评 定而进行的试验。
3.5.3
特种试验special test
为满足检测和立法机构、船级社或客户要求,在进行验收试验或定型试验时附加的试验，如：型式认 证试验。
3.5.4
生产一致性试验 production conformity test
为检验量产发动机是否符合公示设计规范或认证要求而进行的试验。
4符号
本标准公式(1)〜公式(11)及相关“卫星”标准中所用符号列于表2内。其脚注在表3中列出。
本标准中所用测量参数的符号和脚注列于表4内。
a 用水力测功器 、电力测功器或类似设备测量 。
b 用转速计 、转数表 、子提式转速计或类似设备测量 。
c 根据发动机传动轴扭矩和转速的实测值计算 。
d 必要时应按照 ISO 2710 1规定使用下标飞”来区分有效功率和其他功率 。
e 每种压力允差（序号 2.1 和 2.5 除外）均以表压的百分数表示 。
f 可用 bar 代替 kPa 或 MPa o
g 用弹簧气压表 、液体气压表或类似设备测量 。
h 用最大压力记录仪 、机械式示功器通过示功图或类似方法测量 。
’ 用电气方法（电阻温度计或带测量仪的热电偶）或液体温度计来测量 。
J 可用℃来代替 K o
k 用质量法或体积法（本文件以质量为单位） ，通过测定消耗一定量液体所用时间 ，或用通常的压差装置或其他 类型的流量计来测量消耗量 。
l 发动机制造厂可根据现有设备选用 6.1 或 6.3 中所示非消光度测量参数，或 6.2 中所示消光度测量参数 。
m 使一已知量的排气通过一定面积的滤纸（白色〉 ，测定光从滤纸反射后的衰减量 。
n 对自动连续测量 ，6.1 中的允差在满量程为每 10 个单位时可为 ± 0.6 0
。在接近排气管出口处的整个排烟横截面上或沿排气烟柱的规定长度上进行测量 ，每种情况下的线性尺寸用 L
表示 ，单位为 m。
p K 值由以下公式求得 2
式中 ：N 是线性满量程为 0 100 单位的消光烟度计读数 。
q 使一已知量的未稀释排气通过滤纸后 ，测量该滤纸增加的质量，然后修正到标准基准温度和压力 。
r 采用适合于各种组分（和 ／或其浓度）的化学或物理方法来测量 。 ’ “B”是排气各组分的下标 。
雹 白发动机制造厂与客户共同商定 。
u 根据测得的排放浓度和所计算的排气流量来计算 。
5 标准基准状况
为了确定发动机的功率和燃油消耗量 ，应采用下列标准基准状况 ： 总气压 z 户， 100 kPa ;
空气温度 ：T, = 298 K(t ,= 25 ℃） ； 相对湿度 ：札 30% ;
增压中冷介质温度 ：Tc, = 298 K(t cr = 25 ℃）。
注 2 在温度为 298 K，相对湿度为 30 % 时，相应的水蒸气分压为 1 kPa 。相应的干气压为99 kPa 。
6 试验
6.1 总则
发动机的试验程序有两种 ，分别称为方法 1和方法 2 。根据发动机的特定用途 ，相关的“卫星”标准 规定了适用的方法 。
6.2 试验方法 1
6.2.1 总则
本试验方法用以检验一台发动机的标定参数是否符合合同要求 。本试验方法确定了发动机安装在 制造厂试验台架上或现场时进行验收试验 、定型试验和／或特种试验的要求 。
必要时 ，在合同中应包括验收试验 。定型试验和／或特种试验由制造厂与客户共同商定 。
6.2.2 试验名称
本试验方法分为两类试验 ，有关试验类别可标注如下 ：
a) 验收试验（见 3.5.1) :ISO 一一 A ;
b) 定型试验（见 3.5.2) :ISO 一一 T。
6.2.3 试验内容
6.2.3.1 验收试验和定型试验大纲应由制造厂制定 。
6.2.3.2 制造厂负责确定测量项目 并应征得客户同意 。
清单 A （ 见表 的中所列试验测量项目在选择发动机系组时 ，可参考表 5 。
6.2.3.3 对不是全部带负荷试验的批量生产发动机 ，可以选用合适检测程序来代替全套验收试验 。
6.2.3.4 根据试验类别和发动机系组编号 ，6.2.6 给出了包括推荐测试项目 、计算值和功能检查的 5 个
清单（清单 A 、清单 B、清单 C、清单 D、清单 E） 。 下列要求不包含在采购合同中 ，由制造厂与客户共同商定 ：
a) 在试验过程中由客户或其代表要求补充的测量或试验项目 ；
b) 必要时 ，提供附加计算所需数据的来源和日期 。
6.2.3.5 是否应将前期试验结果的部分或全部作为验收试验的一部分 ，由制造厂与客户共同商定 。
6.2.4 测量技术
6.2.4.1 测量方法
6.2.4.3 阐述了验收试验和定型试验时所用测量方法 、测量参数符号和单位等 。
6.2.4.2 数据储存
试验时应显示打印和 ／或存储的实测或记录数据 。
6.2.4.3 试验测量
6.2.4.3.1 测量准确度
测量准确度取决于许多因素 。因此，对于每个测量参数应规定允许的偏差 ，以涵盖导致测量不确定 度的下列因素 ：
a) 仪器准确度 ；
b) 测量仪器位置的正确性 ；
c) 测量仪器的使用条件 ；
d) 读数的准确度 ；
e) 测量期间测量仪器读数的离散性 。 允许偏差规定了所测发动机每次单独测量极值间的允许范围 。
6.2.4.3.2 工况
在进行一系列测量前 ，发动机应在特定负荷和转速下运行足够长时间 ，以确保发动机达到制造厂规定的稳定的运行工况 。
在一系列测量期间应使扭矩 、转速和所有液体的温度及压力均稳定在表 4 所规定的允差范围内 。
6.2.4.3.3 测量方法
测量方法应由发动机制造厂选择 ，必要时 ，可由发动机制造厂与客户和 ／或检测机构通过合约确定 。测点位置应由发动机制造厂规定 。
6.2.4.3.4 参数的允差
表 4 第 6 列所规定的试验发动机和每种测量参数的允差仅适用于相关“卫星”标准规定的标定 功率。
所列允差对大多数验收试验均已足够 ，对下列试验发动机制造厂可减小允差 z
a) 定型试验 ，和
b) 特殊合同或法规要求 。
除非另有商定，试验时所用的测量仪器和仪表都应在发动机制造厂规定的时间间隔内 ，对预计的读 数范围定期进行测试和校正 。
如果总的测量不确定度包括许多量 ，每个量都有自己的测量不确定度 ，或者如果单次测量值取决于 几个参数 ，而每个参数又有自己的测量不确定度 ，则总的测量不确定度为各个测量不确定度乘以与公式 中参数指数相等的相应因子后的平方和的均方根值 。
如果在后续的计算中还要用到这些测量项目 ，则应选择所测参数的测量不确定度 ，使最终计算参数 的偏差符合相应的允差 。
6.2.4.4 参数清单
表 4 规定了发动机性能参数及其允差 。
注 z 所有脚注见表 4 未尾 。
6.2.5 试验条件
6.2.5.1 经制造厂与客户共同商定 ，在发动机试验前，制造厂应提交有关发动机型式和用途的必要技术 文件。
6.2.5.2 在任何验收试验或定型试验之前 ，制造厂应对发动机进行足够时间的磨合和预试验 。
6.2.5.3 验收试验或定型试验只有在发动机达到制造厂规定的稳定工况时才能进行测量 。
6.2.5.4 除非制造厂与客户另有商定 ，试验应在制造厂试验台架上进行 。 一一如果验收试验在现场进行，试验应在发动机处于运行工况并在客户和制造厂共同商定的时间
内进行。如有必要，宜在采购协议中写明验收试验时发动机制造厂或其代表及其主管部门的 出席情况。发动机制造厂或其代表应指导所有现场工作人员操作发动机组和使用测试设备 。
一 如果验收试验在现场进行 ，客户应提供足够的燃料 、机油 、冷却液和辅助人员以协助试验项目 的进行，除非发动机制造厂另有商定 。
－一对不是由发动机制造厂提供的发动机有关机械 ，应由客户根据发动机制造厂的指示来确定
测点 。
6.2.5.5 发动机试验时应装有保证其运行所必 需的从属辅助装置 ，这些从属辅助装置可以由发动机随 机提供或属于试验台设备 。
6.2.5.6 如能满足合同要求，可使用试验台设备（例如 z 进气系统 、排气系统和诸如水泵 、机油滤清器 、热 交换器等独立辅助装置） 。
6.2.5.7 带有内置式传动装置（例如 ：液压机构 、换向联轴节） 或发电机的发动机 ，如不能与这些设备分 开进行试验 ，则应和所装传动装置或发电机一起进行试验 。
若发动机试验时带有可拆式从动机械或传动装置 ，则应从根据本文件标定的功率中扣除由这些连 接件引起的功率变化 。
6.2.5.8 如果验收试验在现场进行 ，并且由于特殊环境和 ／或安装情况 ，无法检验或达到相应转速时的 标定功率，制造厂和客户应承认在制造厂试验台架上所做试验报告为有效 ，并且只需检验 ：
a) 在某一功率而不是标定功率时的标定转速 ，或
b) 在发动机某一转速而不是在标定转速时的标定功率 。 无论哪种情况，均不测量燃油消耗 。
6.2.5.9 发动机试验时 ，除了为保持试验工况和按照使用说明书规定为维持正常运行所需采取的措施 外，不应采取任何额外措施 。
6.2.5.10 试验期间只允许按使用说明书规定对发动机进行保养性停车 。如果因发动机或试验设备发 生故障而造成停车 ，应由制造厂与客户共同商定是否需要部分或全部重试 。
6.2.5. 1 1 标准基准状况 、功率 、燃料消耗和机油消耗的标定应符合第 5 章和相关“卫星”标准的规定 。
6.2.5.12 如果验收试验或定型试验时不能维持规定的环境状况和燃料或液体性质 ，则由不同环境状况 和／或性质所产生的影响以及试验结果的必要修正由制造厂与客户共同商定 。
对于双燃料发动机 ，验收试验应使用液体燃料 。如果制造厂试验车间提供的气体燃料与现场使用的气体燃料的着火特性大致相同，则经制造厂与客户商定 ，可按规定使用气体燃料再进行一次附加验收 试验。
对于火花点燃式和引燃喷射式燃气发动机 ，仅当所提供的气体燃料成分和着火性能与现场所用气 体燃料的大致相同时，可在制造厂试验车间进行验收试验 。
如果经制造厂与客户共同商定 ，验收试验是在制造厂试验车间用化学成分和性质均与现场有很大 差别的气体燃料进行的，则可通过重新调定发动机 ，按照商定的标定功率 、标定转速和燃料消耗值进行 试验 。在此情况下，为了使用与现场不同性质的燃料而要达到正常运行 ，允许对发动机重新进行调整 。
6.2.6 试验程序
6.2.6.1 验收试验
6.2.6. 1.1 验收试验包括规定的一系列功率调整 、测量项目和计算值 ，具体列于清单 A 内（见表 的。
6.2.6.1 .2 验收试验项目的持续时间取决于发动机功率和用途 。
6.2.6.1.3 清单 A （见表 的中所示的测量应根据规定的发动机系组 ，在适当的情况下 ，以及在发动机上 有这样做的规定的情况下进行 。
在检验功率 、发动机转速和燃料消耗量的标定值时 ，应至少测量两次 。如果发动机的有效扭矩和转 速相对于运行设定值的变化不超过士 2 % 时，应认为测量有效 。测量期间输出功率的变化不应超过士 3% 。这一要求不适用于有效功率小于 50 kW 的火花点燃式发动机 。
清单 A（见表 的中所列测量项目是根据试验测量的复杂性按递增顺序排列的 ，可用作制造厂与客户签订合同时的指南 。任何一方均可通过协商增减清单 A 中的测量项目 ，以适应具体机型的发动机 。 如未对发动机规定特定的测量项目时 ，制造厂应予以说明 。