第八章 發(fā)動機的特性

1、第一節(jié)發(fā)動機工況、性能指標與工作過程參數(shù)的關系第一節(jié)發(fā)動機工況、性能指標與工作過程參數(shù)的關系第二節(jié)發(fā)動機的負荷特性第二節(jié)發(fā)動機的負荷特性第三節(jié)發(fā)動機的速度特性第三節(jié)發(fā)動機的速度特性第四節(jié)柴油機的調速特性第四節(jié)柴油機的調速特性第五節(jié)發(fā)動機的萬有特性第五節(jié)發(fā)動機的萬有特性第六節(jié)發(fā)動機有效功率和燃油消耗率的大氣修正第六節(jié)發(fā)動機有效功率和燃油消耗率的大氣修正第七節(jié)發(fā)動機與動力裝置的匹配第七節(jié)發(fā)動機與動力裝置的匹配第八章發(fā)動機的特性第八章發(fā)動機的特性一、一、發(fā)動機的發(fā)動機的工況工況 發(fā)動機實際運行的工作狀況，簡稱發(fā)動機實際運行的工作狀況，簡稱工況工況。 表征內(nèi)燃機運行工況的參數(shù)可由下式給出表征內(nèi)燃機運行

2、工況的參數(shù)可由下式給出nTPtqev式中，式中，Pe為有效功率，為有效功率，Ttq為轉矩，為轉矩， n為工作轉速。為工作轉速。第一節(jié)發(fā)動機工況、性能指標與工作過程參數(shù)的關系第一節(jié)發(fā)動機工況、性能指標與工作過程參數(shù)的關系 有效功率有效功率Pe和轉速和轉速n 決定了發(fā)動機的決定了發(fā)動機的工作運行情況。工況以功率工作運行情況。工況以功率Pe和轉速和轉速n來來表示，此功率、轉速應該與發(fā)動機所帶動表示，此功率、轉速應該與發(fā)動機所帶動的工作機械要求的功率、轉速相適應。的工作機械要求的功率、轉速相適應。 只有當發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械只有當發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械消耗的扭矩相等時，兩者才能在一定轉速消耗

3、的扭矩相等時，兩者才能在一定轉速下按一定功率穩(wěn)定工作。下按一定功率穩(wěn)定工作。 (1)恒速工況恒速工況n=常數(shù)，如發(fā)電機組中的發(fā)動機，其轉速基本保常數(shù)，如發(fā)電機組中的發(fā)動機，其轉速基本保持不變，功率持不變，功率P隨負荷而變化，稱為線工況。隨負荷而變化，稱為線工況。(2)螺旋槳工況螺旋槳工況作為船舶主機的柴油機按推進特性工作，柴油作為船舶主機的柴油機按推進特性工作，柴油機功率與轉速的立方成正比機功率與轉速的立方成正比，為比例常數(shù)，見圖，為比例常數(shù)，見圖8-1中的曲線中的曲線2。(3)面工況面工況汽車在運輸作業(yè)時，發(fā)動機的功率汽車在運輸作業(yè)時，發(fā)動機的功率和轉速都和轉速都在很大的范圍內(nèi)變化。在很大的

4、范圍內(nèi)變化。(4)點工況點工況內(nèi)燃機的轉速及功率內(nèi)燃機的轉速及功率均近似不變，如內(nèi)燃機均近似不變，如內(nèi)燃機作為排灌動力。作為排灌動力。圖圖8-1發(fā)動機各種工況發(fā)動機各種工況1.發(fā)動機的工況分類發(fā)動機的工況分類第第類工況，其特點是發(fā)動機類工況，其特點是發(fā)動機的功率變化時，轉速幾乎保持的功率變化時，轉速幾乎保持不變。不變。該工況又被稱為固定式內(nèi)燃機工況。例如，發(fā)電用內(nèi)燃機，其負荷呈階躍式突變，并沒有一定的規(guī)律、然而內(nèi)燃機的轉速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上就是條垂直線(圖81中的曲線1)，稱為線工況線工況。灌溉用內(nèi)燃機，除了起動和過渡工況外，在運行過程中負荷與轉速均保持不

5、變，稱為點工況點工況(圖81中的A點)。第二類工況，其特點是內(nèi)燃第二類工況，其特點是內(nèi)燃機的功率與轉速接近于冪函機的功率與轉速接近于冪函數(shù)關系，數(shù)關系，如圖81中的曲線2示的三次冪函數(shù)( )。當內(nèi)燃機作為船用主機驅動螺旋槳時，內(nèi)燃機所發(fā)出的功率必須與螺旋槳吸收的功率相等，而吸收功率又取決于螺旋槳轉速的高低，且與轉速成冪函數(shù)關系，這樣，內(nèi)燃機功率就呈現(xiàn)一種十分有規(guī)律的變化。該類工況常被稱為螺旋槳工況螺旋槳工況或推進工況推進工況，也屬于線工況線工況。 3nPe第三類工況，其特點是功率第三類工況，其特點是功率與轉速都在很大范圍內(nèi)變化，與轉速都在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定的關系。汽車及其他陸地運

6、輸用內(nèi)燃機，都居于這種工況。此時，內(nèi)燃機的轉速決定于行駛速度、可以從最低穩(wěn)定轉速一直變到最高轉速；負荷取決于行駛阻力，在同一轉速下，可以從零變到全負荷。內(nèi)燃機可能的工作區(qū)域就是該種類型內(nèi)燃機的實際工作區(qū)域，相應的上況區(qū)域稱為面工況。面工況。為了評價內(nèi)燃機在不同工況下運行的動為了評價內(nèi)燃機在不同工況下運行的動力性指標力性指標(如功率、轉矩、平均有效壓力等如功率、轉矩、平均有效壓力等)、經(jīng)濟性指標經(jīng)濟性指標(燃油消耗率燃油消耗率)、排放指標以及反、排放指標以及反映工作過程進行的完善程度指標映工作過程進行的完善程度指標(如指示熱效如指示熱效率、充量系數(shù)以及機械效率率、充量系數(shù)以及機械效率)等，就必須

7、研究等，就必須研究內(nèi)燃機的特性。內(nèi)燃機的特性。 二、發(fā)動機特性二、發(fā)動機特性有關定義有關定義l所謂所謂發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性，就是指上述性能參數(shù)隨，就是指上述性能參數(shù)隨參數(shù)調整情況或運轉工況變化的規(guī)律。參數(shù)調整情況或運轉工況變化的規(guī)律。l性能指標隨調整情況變化的特性稱為性能指標隨調整情況變化的特性稱為調整特調整特性性，如點火提前角調整特性、供油提前角調，如點火提前角調整特性、供油提前角調整特性等；整特性等；l性能指標隨運行工況變化的特性稱為性能指標隨運行工況變化的特性稱為，如負荷特性、速度特性和調速特性等。，如負荷特性、速度特性和調速特性等。l用來表示特性的曲線稱為用來表示特性的曲線稱為特性

8、曲線特性曲線，它是評，它是評價內(nèi)燃機的一種簡單、直觀、方便的形式。價內(nèi)燃機的一種簡單、直觀、方便的形式。 用來表示特性的曲線稱為用來表示特性的曲線稱為特性曲線特性曲線，它是，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。的形式。通過特性曲線可以分析在不同適用工況下通過特性曲線可以分析在不同適用工況下 ，發(fā)動機特性變化的規(guī)律及影響因素發(fā)動機特性變化的規(guī)律及影響因素,評價發(fā)動機評價發(fā)動機性能，從而提出改善發(fā)動機性能的途徑性能，從而提出改善發(fā)動機性能的途徑發(fā)動機輸出的有效指標通常用平均有效發(fā)動機輸出的有效指標通常用平均有效壓力壓力pme、有效扭矩、有效扭

9、矩Ttq、有效功率、有效功率Pe、有效燃、有效燃油消耗率油消耗率be、每小時耗油量、每小時耗油量B表示。這些指標表示。這些指標與發(fā)動機工作過程參數(shù)的關系。與發(fā)動機工作過程參數(shù)的關系。發(fā)動機性能指標分析式發(fā)動機性能指標分析式三、發(fā)動機性能指標與工作過程參數(shù)的關系三、發(fā)動機性能指標與工作過程參數(shù)的關系nKPmitace1有效功率mitactqKT2有效輸出轉矩miteKb13燃油消耗率nKBac4小時耗油量l內(nèi)燃機的功率標定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃內(nèi)燃機的功率標定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件機的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標準大氣條件等

10、要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標準大氣條件下所輸出的有效功率以及所對應的轉速，即下所輸出的有效功率以及所對應的轉速，即標定功率與標定轉速。世界各國對標定方法標定功率與標定轉速。世界各國對標定方法的規(guī)定有所不同。按照國家標準的規(guī)定有所不同。按照國家標準GBll05GBll058787內(nèi)燃機臺架性能試驗方法內(nèi)燃機臺架性能試驗方法規(guī)定，我國規(guī)定，我國內(nèi)燃機的功率可以分為四級：內(nèi)燃機的功率可以分為四級：四、發(fā)動機功率標定(1)15min(1)15min功率功率這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉15min15min的最大有效功率，的最大有效功率，適用于需要較大功率儲備適用于需要較大功率儲

11、備或瞬時需要發(fā)出最大功率的轎車、中小型載或瞬時需要發(fā)出最大功率的轎車、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機。 (2)1h(2)1h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉1h1h的最大有的最大有效功率，效功率，適用于需要一定功率儲備以克服突適用于需要一定功率儲備以克服突增負荷的工程機械、船舶主機、大型載貨汽增負荷的工程機械、船舶主機、大型載貨汽車和機車等用途的內(nèi)燃機車和機車等用途的內(nèi)燃機。 (3)12h(3)12h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉12h12h的最大有的最大有效功率，效功率，適

12、用于需要在適用于需要在12h12h內(nèi)連續(xù)運轉而又需內(nèi)連續(xù)運轉而又需要充分發(fā)揮功率的拖拉機、移動式發(fā)電機組、要充分發(fā)揮功率的拖拉機、移動式發(fā)電機組、鐵道牽引等用途的內(nèi)燃機鐵道牽引等用途的內(nèi)燃機。 (4)(4)持續(xù)功率持續(xù)功率l這一功率為內(nèi)燃機允許長期連續(xù)運轉的最大這一功率為內(nèi)燃機允許長期連續(xù)運轉的最大有效功率，適用于需要長期連續(xù)運轉的固定有效功率，適用于需要長期連續(xù)運轉的固定動力、排灌、電站、船舶等用途的內(nèi)燃機。動力、排灌、電站、船舶等用途的內(nèi)燃機。 l根據(jù)內(nèi)燃機產(chǎn)品的使用特點，在內(nèi)燃機的銘根據(jù)內(nèi)燃機產(chǎn)品的使用特點，在內(nèi)燃機的銘牌上一般應標明上述四種功率的一或兩種功牌上一般應標明上述四種功率的一

13、或兩種功率及其對應的轉速。同時，內(nèi)燃機的最大供率及其對應的轉速。同時，內(nèi)燃機的最大供油量限定在標定功率的位置上。對于同一種油量限定在標定功率的位置上。對于同一種發(fā)動機，用于不同場合時，可以有不同的標發(fā)動機，用于不同場合時，可以有不同的標定功率值，其中，定功率值，其中，15min15min功率最高，持續(xù)功率功率最高，持續(xù)功率最低。最低。l車用車用 常用常用15分鐘分鐘, 1小時或小時或12小時功率中的小時功率中的兩種作為銘牌功率。兩種作為銘牌功率。l除持續(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇除持續(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇性工作的特點，故常被稱為間歇功率。對性工作的特點，故常被稱為間歇功率。對間歇

14、功率而言，內(nèi)燃機在實際按標定功率間歇功率而言，內(nèi)燃機在實際按標定功率運轉時，超出上述限定的時間并不意味著運轉時，超出上述限定的時間并不意味著內(nèi)燃機將被損壞，但無疑將使內(nèi)燃機的壽內(nèi)燃機將被損壞，但無疑將使內(nèi)燃機的壽命與可靠性受到影響。命與可靠性受到影響。 負荷特性：轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負負荷特性：轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷（可用功率荷（可用功率Pe、扭矩、扭矩Ttq或平均有效壓力或平均有效壓力Pme表示）的變化關系。表示）的變化關系。 如如：當汽車以一定的速度沿阻力變化的：當汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時，就是這種情況。此時必須改變發(fā)道路行駛時，就是這種情況。此時必須改變發(fā)動機油門

15、來調整有效扭矩，以適應外界阻力矩動機油門來調整有效扭矩，以適應外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動機轉速不變。的變化，以保持發(fā)動機轉速不變。用曲線的形式表示負荷特性用曲線的形式表示負荷特性 負荷特性曲線負荷特性曲線測?。喊l(fā)動機臺架試驗測?。喊l(fā)動機臺架試驗 調整測功器負荷的調整測功器負荷的大小，并相應調整油量調節(jié)機構位置，以保持大小，并相應調整油量調節(jié)機構位置，以保持發(fā)動機的轉速不變，待工況穩(wěn)定后，依次記錄發(fā)動機的轉速不變，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同負荷下的有關數(shù)據(jù)，并整理得到性能曲線。不同負荷下的有關數(shù)據(jù)，并整理得到性能曲線。 作作 用：用：由于負荷特性可以直觀地顯示發(fā)動機在不同負由于負荷特性可以直觀

16、地顯示發(fā)動機在不同負荷下運轉的經(jīng)濟性以及排溫等參數(shù)，且比較容荷下運轉的經(jīng)濟性以及排溫等參數(shù)，且比較容易測定，因而在內(nèi)燃機的調試過程中，經(jīng)常用易測定，因而在內(nèi)燃機的調試過程中，經(jīng)常用來作為性能比較的依據(jù)。由于每一來作為性能比較的依據(jù)。由于每一 條負荷特性條負荷特性僅對應內(nèi)燃機的一種轉速，為了滿足實際應用僅對應內(nèi)燃機的一種轉速，為了滿足實際應用的要求，需要側出不同轉速下的多個負荷特性的要求，需要側出不同轉速下的多個負荷特性曲線。同時，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)曲線。同時，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)動機的另外一個重要的特性動機的另外一個重要的特性萬有特性。萬有特性。 對于一條特定的負荷特性曲線而

17、言，轉速是固定不變的，這樣有效功率Pe、有效轉矩Ttq與平均有效壓力pme互成比例關系，均可用來表示負荷的大小。 負荷特性的橫坐標通常是上述三個參數(shù)之一，較為常用的是有效功率Pe或平均有效壓力pme?？v坐標主要是燃油消耗量B、燃油消耗率be以及排溫、煙度、機械效率m等。圖82所示的就是典型的負荷特性曲線。 圖8-225Y-6100Q型車用汽油機的負荷特性05AA81.定義當汽油機的轉速保持不變，而逐漸改變當汽油機的轉速保持不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，同時調節(jié)測功器負荷，如改變節(jié)氣門開度，同時調節(jié)測功器負荷，如改變水力測功器水量，以保持轉速不變，小時耗水力測功器水量，以保持轉速不變，小時耗油量油

18、量B和耗油率隨功率和耗油率隨功率 (或轉矩、平均或轉矩、平均有效壓力有效壓力)變化而變化的關系稱為汽油機負變化而變化的關系稱為汽油機負荷特性。荷特性。一、汽油機的負荷特性一、汽油機的負荷特性05AA82.測取方法測取前，應將汽油機的點火提前角、過量空測取前，應將汽油機的點火提前角、過量空氣系數(shù)按理想值調整。冷卻水溫度、潤滑油溫度保氣系數(shù)按理想值調整。冷卻水溫度、潤滑油溫度保持在最佳值。調節(jié)測功器負荷，并改變節(jié)氣門開度，持在最佳值。調節(jié)測功器負荷，并改變節(jié)氣門開度，使汽油機的轉速穩(wěn)定在某一常數(shù)。測量各穩(wěn)定工況使汽油機的轉速穩(wěn)定在某一常數(shù)。測量各穩(wěn)定工況下的燃油消耗率、耗油量下的燃油消耗率、耗油量

19、B以及煙度、噪聲、排以及煙度、噪聲、排氣溫度等參數(shù)值。圖氣溫度等參數(shù)值。圖8-2為汽油機負荷特性。為汽油機負荷特性。05AA83.曲線形狀分析(1)燃油消耗率燃油消耗率曲線形狀曲線形狀(2)耗油量耗油量B曲線形狀曲線形狀根據(jù)耗油量的計算公式根據(jù)耗油量的計算公式B知，知，B值決定于節(jié)氣門值決定于節(jié)氣門開度和混合氣成分。開度和混合氣成分。圖8-3汽油機、隨負荷的變化05AA81.定義圖8-6135Q型柴油機負荷特性()二、柴油機負荷特性二、柴油機負荷特性05AA82.測取方法測取方法與汽油機的測取方法基本相同，與汽油機的測取方法基本相同，只是柴油機用改變循環(huán)供油量的只是柴油機用改變循環(huán)供油量的方法

20、來調節(jié)負荷。方法來調節(jié)負荷。05AA83.曲線形狀分析曲線形狀分析(1)燃油消耗率燃油消耗率曲線形狀由曲線形狀由可知可知曲曲線變化取決于線變化取決于、的變化，如圖的變化，如圖8-5所示。所示。(2)小時耗油量小時耗油量B曲線形狀曲線形狀隨著負荷的增加，循環(huán)供油量加大，耗油量增加，當接近碳隨著負荷的增加，循環(huán)供油量加大，耗油量增加，當接近碳煙極限時，燃燒更加惡化，小時耗油量煙極限時，燃燒更加惡化，小時耗油量B迅速增加。迅速增加。圖8-柴油機中、隨負荷的變化趨勢05AA8三、負荷特性的實用性三、負荷特性的實用性1)確定發(fā)動機的標定工況。確定發(fā)動機的標定工況。2)由于負荷特性易于測定，因此常用于發(fā)動

21、由于負荷特性易于測定，因此常用于發(fā)動機調試，改變設計時用來檢驗改進效果。機調試，改變設計時用來檢驗改進效果。3)作為內(nèi)燃機作為內(nèi)燃機發(fā)電機組工作特性。發(fā)電機組工作特性。4)根據(jù)不同轉速的負荷特性可制取萬有特性。根據(jù)不同轉速的負荷特性可制取萬有特性。 第第 三節(jié)三節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 發(fā)動機的速度特性，是指發(fā)動機在油量調節(jié)發(fā)動機的速度特性，是指發(fā)動機在油量調節(jié)機構機構(油量調節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門開度油量調節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門開度)保持不保持不變的情況下，主要性能指標變的情況下，主要性能指標(轉矩、油耗、功率轉矩、油耗、功率、排溫、煙度等、排溫、煙度等)隨發(fā)動機隨發(fā)動機轉速轉速的變

22、化規(guī)律。的變化規(guī)律。 如如:當汽車沿阻力變化的道路行駛時，若駕當汽車沿阻力變化的道路行駛時，若駕駛員將油門踏板位置保持一定，由于道路阻力駛員將油門踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。沿速度特性工作。 速度特性也是在發(fā)動機試驗臺架上測出的。測量時，將油量調節(jié)機構位置固定不動，調整測功器的負荷，發(fā)動機的轉速相應發(fā)生改變，然后記錄有關數(shù)據(jù)并整理繪制出曲線，一般是以發(fā)動機轉速作為橫坐標。 l當油量控制機構在最大位置時，測得的特性為(簡

23、稱)；（只有一條一條）l油量低于最大位置時的速度特性，稱為無數(shù)條無數(shù)條l由于外特性上反映了內(nèi)燃機所能達到的最高性能，確定了最大功率、最大轉矩以及對應的轉速，因而是十分重要的，所有發(fā)動機出廠時都必須提供該特性。 l車用車用 常用常用15分鐘分鐘, 1小時或小時或12小時功率中小時功率中的兩種作為銘牌功率。作為特性實驗時的兩種作為銘牌功率。作為特性實驗時, 應把應把兩種標定功率的外特性全做出來。兩種標定功率的外特性全做出來。l 國家規(guī)定：國家規(guī)定：一般柴油機只作外特性就可以了。一般柴油機只作外特性就可以了。車用柴油機車用柴油機, 除作外特性外除作外特性外, 還應作標定功還應作標定功率的率的90%,

24、 75%, 50%, 25%的部分速度特性實的部分速度特性實驗。驗。一、柴油機速度特性一、柴油機速度特性定義定義：噴油泵油量調節(jié)機構位置固定不動，柴油機性能指標（主要是功率Pe、轉矩Ttq、燃油消耗率be、耗油量B等）隨轉速n變化的關系。 外特性外特性（ 全負荷的速度特性全負荷的速度特性 ） 油量調節(jié)機構固定在標定循環(huán)供油量位置標定循環(huán)供油量位置時速度特性稱為柴油機標定功率速度特性。 部分負荷速度特性部分負荷速度特性當油量調節(jié)機構固定在小于小于標定循環(huán)供油量各個位置時，所測得的速度特性稱為柴油機。圖7-6 7-7mitactqKT2有效輸出轉矩1.有效轉矩曲線有效轉矩曲線 在柴油機中，轉矩的大

25、小取決于每循環(huán)供油量b 、 指示熱效率it以及機械效率m，圖76給出了外特性上主要參數(shù)的變化情況，其趨勢可分別闡述如下。1)油量控制機構位置不變時，由于進回油孔及燃油泄漏的影響,柴油機b曲線隨轉速的提高而增加；2)柴油機it曲線上凸；3)機械效率m將隨轉速的降低而提高。圖7-6圖7-7有效輸出轉矩的變化規(guī)律是，轉速由低向高變化時，開始略有上升；當超過最高點時，隨轉速的提高，有效輸出轉矩下降，但曲線變化平坦。2燃油消耗率曲線燃油消耗率曲線 燃油消耗率be曲線在整個速度特性的變化范圍內(nèi)比較平坦，兩端略有上翹。3.有效功率曲線 二二、汽油機的速度特性汽油機的速度特性A 定義定義： 汽油機節(jié)氣門開度固

26、定不動，汽油機性能指標(如:有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小時消耗油量B等)隨轉速n變化的關系。B 種類種類: 外特性外特性（全負荷的速度特性）（全負荷的速度特性） 節(jié)氣門全開時的速度特性。 部分負荷速度特性部分負荷速度特性 節(jié)氣門部分打開時的速度特性。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀 Pe: n Pe maxePbe:在某一中間轉速時出現(xiàn)最低值圖7-9 Ttq隨n的變化取決于指示熱效率 、機械效率m、充氣系數(shù)與過量空氣系數(shù)之比隨n的變化。it1轉矩曲線變化趨勢轉矩曲線變化趨勢 根據(jù)公式(3-9)節(jié)氣門開度一定時，過量空氣系數(shù) 可視為常數(shù)。atmitactqKT2圖7-8 （1

27、）充氣效率充氣效率v v 在某一中間轉速時最大。因為一定的配氣相位僅對一種轉速最適合，此轉速下能最好地利用氣流慣性。其余轉速時v均降低，曲線為上凸形。 n 氣流慣性 ；n 節(jié)流損失 。 ccc（2）指示熱效率指示熱效率it 轉速低，進氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，散熱及漏氣損失增加，it較低，轉速高時，燃燒過程所占曲軸轉角較大，燃燒在較大容積下進行，it也較低。但變化比較平坦，對Ttq影響較小。 （3）機械效率機械效率m 轉速增加，消 耗于機械損失功增加。因此，隨轉速升高，機械效率m明顯下降。mitccitmTtq 低速時:n使Ttq變化不大, 略有；高速時:n

28、使Ttq。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀 綜合作用的結果是；當轉速由低開始上升時，v，it同時增加的影響大于m下降的影響，使Ttq增加，對應于某一轉速時，Ttq達到最大值。轉速繼續(xù)增加，由于v、it、m均下降，因此Ttq隨轉速升高而較快的下降，即Ttq曲線變化較陡。2功率曲線變化趨勢功率曲線變化趨勢 根據(jù)公式(2-9)9550nTPtpenTPtqe低速時:n Ttq nTtq eP n tqnTtqeP上升緩慢maxePn eP 2功率曲線變化趨勢功率曲線變化趨勢 Pe=Ttqn/9550 當轉速由低逐漸升高時，由于Ttq、n同時增加Pe增加很快。在達到最大扭距轉速ntq后，再提高轉速

29、，由于Ttq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉速時Ttqn達最大值。此后，再增加轉速，由于扭距下降超過轉速上升的影響，Pe反而下降。3燃油消耗率曲線變化趨勢燃油消耗率曲線變化趨勢根據(jù)公式(2-23)mitkb3mitb1b在某一中間轉速當itm達到最大值時出現(xiàn)最低值。當轉速較此轉速低時，由于m上升彌補不了it的下降，使b增加。轉速較此轉速高時it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率變化趨勢燃油消耗率變化趨勢 b=k3/itm b在某一中間轉速當itm達到最大值時出現(xiàn)最低值。當轉速較此轉速低時，由于m上升彌補不了it的下降，使b增加。轉速較此轉速高時it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率曲線燃油

30、消耗率曲線 由于柴油機壓縮比高，i較高，曲線比汽油機的平坦，最低耗油率值比汽油機相應值低。當i、m達到最大值時，出現(xiàn)bmin值。要求發(fā)動機的轉矩隨轉速的降低降低而而增加增加。 如：當汽車上坡時，若油量調節(jié)拉桿已達最大位置，但所發(fā)出的扭矩仍感不足，車速就要降低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而發(fā)出更大扭矩，以克服爬坡阻力。 衡量內(nèi)燃機工作穩(wěn)定性能的指標是轉矩適應轉矩適應性系數(shù)性系數(shù)KT和轉速適應性系數(shù)轉速適應性系數(shù)Kn。三、轉矩特性v轉矩適應性系數(shù)轉矩適應性系數(shù)是指外特性上最大轉矩Ttqmax與標定轉矩Ttqn之比。tqntqTTTKmax相應地，轉速適應性系數(shù)轉速適應性系數(shù)是指標定轉速n n與外特性

31、上最大轉矩對應的轉速nm之比。mnnnnK定定 義義v有時，也用最大轉矩與標定轉矩之差與標定轉矩的相對值，來表示發(fā)動機克服阻力能力的大小，并將其定義為轉矩儲備系數(shù)轉矩儲備系數(shù).1maxTtqntqntqKTTTl 汽油機的轉矩適應性系數(shù)KT較大，一般在1.21.4之間， 轉速適應性系數(shù)Kn約為1.62.5。l柴油機轉矩曲線平坦，適應性系數(shù)小，KT值一般不超過1.05(無校正時)。Kn約為1.42.0 。汽油機的外特性比柴油機的外特性汽油機的外特性比柴油機的外特性的動力適應性好的動力適應性好。汽油機的轉矩特性，特別適合車用的需要，也就是說，自動適應道路阻力變化的能力較強，行駛速度比較穩(wěn)定。對此，

32、可以用圖710來解釋。內(nèi)燃機轉矩與外界阻力矩在a點是平衡的，內(nèi)燃機將在a點對應的轉速na下穩(wěn)定工作。如遇上坡等阻力增加的情況，內(nèi)燃機從工況a過渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機驅動轉矩增大了Ttq1，轉速相應降低了n1。這說明駕駛員不用操作，發(fā)動機自動進行了調整，轉速降低而轉矩增大，以克服外界阻力的變化。對于另一發(fā)動機(柴油機)，其速度特性如圖中曲線，由于其轉矩曲線較平坦，則從工況a過渡到工況2時，轉速降低較多(n2n1)而轉矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。這一結果說明，內(nèi)燃機轉矩曲線越陡，運轉的穩(wěn)定性和操縱性能就越好。因此，汽油機一般不需要配備調速裝置，即使當阻力矩突變到零時，汽油

33、機的轉速也不會超速或飛車。柴油機的調節(jié)過程與裝置則與汽油機有明顯的不同，需要采用專門設計的調速器。當柴油機用于汽車動力時，駕駛員可以按照路面的情況，隨時改變油門踏板的位置或者行車擋位，改變發(fā)動機克服阻力的能力，以調整車速。然而，當用于拖拉機及工程機械時，發(fā)動機所要克服的阻力矩變化很大，經(jīng)常會遇到過載的情況。由于柴油機的適應性系數(shù)小，加上這類機械行走速度低，無動能儲備，以致在遇到阻力矩突然增大時，轉速下降很快，往往駕駛員來不及換擋發(fā)動機就可能熄火。對于這類用途的柴油機，要求有較大的轉矩儲備，以克服短期過載。第四節(jié)第四節(jié) 柴油機的調速特性柴油機的調速特性 定義定義:噴油泵調速手柄固定，在調速器起作

34、用時，柴油機的性能指標隨轉速的變化關系。 表達形式表達形式：負荷特性形式 速度特性形式圖-K柴油機調速特性圖-柴油機調速特性1、2、3、4調速特性調速特性曲線有調速器起作用的調速階段和調速器不起作用的外特性段組成。圖-兩極調速器的調速特性1、2、3、4調速器開始起作用點圖-突卸負荷調速過程的轉速變化（一）調速率：瞬時調速率（一）調速率：瞬時調速率 穩(wěn)定調速率穩(wěn)定調速率.瞬時調速率瞬時調速率瞬時調速率是評定調速器過渡過程的指瞬時調速率是評定調速器過渡過程的指標。標。表示過渡過程中轉速波動的瞬時增長表示過渡過程中轉速波動的瞬時增長百分比百分比2.穩(wěn)定調速率穩(wěn)定調速率表明柴油機實際運轉時的轉速波動相

35、對表明柴油機實際運轉時的轉速波動相對于全負荷轉速的變化范圍。于全負荷轉速的變化范圍。大，表明柴油機大，表明柴油機工作不穩(wěn)定，轉速波動大。工作不穩(wěn)定，轉速波動大。(二二)不靈敏度不靈敏度調速器工作時，調速系統(tǒng)中由于有摩擦存在，調速器工作時，調速系統(tǒng)中由于有摩擦存在，所以不論柴油機負荷增加或減少，調速器均不會立即所以不論柴油機負荷增加或減少，調速器均不會立即反應，以改變循環(huán)供油量，這就需要一定的力克服摩反應，以改變循環(huán)供油量，這就需要一定的力克服摩擦，才能移動調整油量的機構，因為調速系統(tǒng)中的摩擦，才能移動調整油量的機構，因為調速系統(tǒng)中的摩擦力阻止著推力盤的運動。例如，柴油機轉速為擦力阻止著推力盤的

36、運動。例如，柴油機轉速為2880時，調速器可能對轉速在時，調速器可能對轉速在至至2770范圍內(nèi)的變動都不起作用，我范圍內(nèi)的變動都不起作用，我們把這樣兩個起作用的極限轉速之差對柴油機平均轉們把這樣兩個起作用的極限轉速之差對柴油機平均轉速的比值稱為調速器的不靈敏度速的比值稱為調速器的不靈敏度。ERnnn1205AA8一、萬有特性負荷特性、速度特性只能表示某一轉速或某一負荷特性、速度特性只能表示某一轉速或某一齒條位置齒條位置(或節(jié)氣門開度或節(jié)氣門開度)時，發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)時，發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)律，而對于工況變化大的發(fā)動機要分析各種工況下律，而對于工況變化大的發(fā)動機要分析各種工況下的性能，就需要

37、在一張圖上全面表示出發(fā)動機性能的性能，就需要在一張圖上全面表示出發(fā)動機性能的特性曲線。的特性曲線。發(fā)動機的多參數(shù)特性稱為萬有特性。發(fā)動機的多參數(shù)特性稱為萬有特性。廣泛應用的萬有特性是用轉速為橫坐標，用平均廣泛應用的萬有特性是用轉速為橫坐標，用平均有效壓力為縱坐標，在圖上畫出許多等油耗率有效壓力為縱坐標，在圖上畫出許多等油耗率曲線和等功率曲線。等耗油率曲線是根據(jù)不同轉曲線和等功率曲線。等耗油率曲線是根據(jù)不同轉速下的負荷特性曲線作出來的。速下的負荷特性曲線作出來的。第五節(jié)發(fā)動機的萬有特性第五節(jié)發(fā)動機的萬有特性二、汽油機、柴油機的萬有特性的特點二、汽油機、柴油機的萬有特性的特點.汽油機的萬有特性的特

38、點(圖-)圖-汽油機萬有特性05AA8.柴油機的萬有特性的特點(圖-)圖-柴油機萬有特性曲線05AA8三、萬有特性的實用意義) )選配發(fā)動機無論作何種用途，只要提供發(fā)動機的萬有特性，選配發(fā)動機無論作何種用途，只要提供發(fā)動機的萬有特性，又已知發(fā)動機所準備拖動的工作機械的轉速和負荷的運轉規(guī)律，又已知發(fā)動機所準備拖動的工作機械的轉速和負荷的運轉規(guī)律，就可以進行選配工作，將表示被拖動的工作機械的轉速和負荷就可以進行選配工作，將表示被拖動的工作機械的轉速和負荷的運轉規(guī)律的特性曲線繪在此柴油機的萬有特性曲線圖中，就的運轉規(guī)律的特性曲線繪在此柴油機的萬有特性曲線圖中，就可以判斷發(fā)動機與其被拖動的工作機械匹配

39、是否合適?？梢耘袛喟l(fā)動機與其被拖動的工作機械匹配是否合適。) )根據(jù)等轉矩根據(jù)等轉矩、等排氣溫度、等最高爆發(fā)壓力、等排氣溫度、等最高爆發(fā)壓力曲曲線，即可以準確地確定發(fā)動機最高、最低允許使用的負荷限制線，即可以準確地確定發(fā)動機最高、最低允許使用的負荷限制線。線。) )利用萬有特性可以檢查發(fā)動機的工作狀態(tài)是否超負荷，工作利用萬有特性可以檢查發(fā)動機的工作狀態(tài)是否超負荷，工作是否正常。是否正常。第六節(jié)發(fā)動機有效功率和燃油消耗率的第六節(jié)發(fā)動機有效功率和燃油消耗率的大氣修正大氣修正一、等油量法對汽油機而言，其燃油消耗率不必修正。對汽油機而言，其燃油消耗率不必修正。對柴油機而言，僅對標定工況下燃油消對柴油機

40、而言，僅對標定工況下燃油消耗率進行修正耗率進行修正二、等過量空氣系數(shù)法.有效功率的修正表-計算指示功率比k的有關參數(shù)的選取.燃油消耗率的修正燃油消耗率的修正式為b=k 三、飽和蒸汽壓力的計算三、飽和蒸汽壓力的計算上述修正項計算式上述修正項計算式(-)、(-)、(-)和和(-)中所出現(xiàn)的中所出現(xiàn)的P (飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓力力)是溫度的單值函數(shù)，可通過有關熱力學圖表是溫度的單值函數(shù)，可通過有關熱力學圖表查出查出第七節(jié)發(fā)動機與動力裝置的匹配第七節(jié)發(fā)動機與動力裝置的匹配一、發(fā)動機與機車的匹配一、發(fā)動機與機車的匹配) )機車在鐵路上行駛，坡度僅為以下，故而發(fā)動機工機車在鐵路上行駛，坡度僅為以下，故而發(fā)

41、動機工況平穩(wěn)，負荷率較高，同時，為了提高發(fā)動機的可靠性，況平穩(wěn)，負荷率較高，同時，為了提高發(fā)動機的可靠性，標定功率一般為持續(xù)功率，裝車功率為標定功率的標定功率一般為持續(xù)功率，裝車功率為標定功率的，機車一般匹配大功率、高速或中速柴油機，機車一般匹配大功率、高速或中速柴油機，其功率范圍為其功率范圍為k k。) )機車采用強化程度高的增壓中冷柴油機，其平均有效壓機車采用強化程度高的增壓中冷柴油機，其平均有效壓力為力為. . .a a，活塞平均速度為，活塞平均速度為m/sm/s，一般大修期為一般大修期為h h，燃油消耗率盡可，燃油消耗率盡可能低。能低。) )機車多采用全程調速器，通常將其轉速分成個檔位，機車多采用全程調速器，通常將其轉速分成個檔位，由司機遙控，廣泛采用自動報警和自動保護裝置。由司機遙控，廣泛采用自動報警和自動保護裝置。二、發(fā)動機與發(fā)電機的匹配二、發(fā)動機與發(fā)電機的匹配)發(fā)動機的轉速發(fā)動機的轉速n與發(fā)電機工作頻率與發(fā)電機工作頻率f之間的關系是之間的關系是)發(fā)動機類型的選擇要按發(fā)電設備的功率要求而定，如表發(fā)動機類型的選擇要按發(fā)電設備的功率要求而定，如表-所示。所示