內燃機原理第十章

內燃機原理第十章第一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

Me：該機在不同轉速下所能夠輸出的最大扭矩；B：該機的設計工況點或稱為標定工況點；Mr：該機外界阻力從點B開始急劇減小，直至為零時的扭矩特性；nb：標定工況下的轉速；nmin:為最低穩(wěn)定工作轉速；nmax:最高空載轉速陰影部分:該機實際運行工況點的范圍；Mc：該機作為原動力的工程機械或交通運輸工具的阻力矩曲線。第二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日二、內燃機工況的標定所謂工況的標定也稱功率的標定，是指制造廠商根據其內燃機產品的性能和用途，規(guī)定該產品在標準大氣條件下所輸出的有效功率(標定功率)Ne及其對應的轉速（標定轉速）nb。根據國家標準GB1105—87《內燃機臺架性能試驗方法》的規(guī)定，內燃機的標定功率依不同的用途分為以下四類：①15分鐘功率

適于作為汽車、軍用車輛動力和快艇主機的標定功率。②1小時功率

適于作為艦用主機、坦克發(fā)動機、工程機械動力的標定功率。③12小時功率

適于作為拖拉機等農用機具動力的標定功率④持續(xù)功率

適于作為船舶、內燃機車、電站、及排灌機械等機具動力的標定功率。一般：持續(xù)功率＝90％12小時功率

12小時功率＝90％1小時功率1小時功率＝90％15分鐘功率

第三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日圖10－2內燃機的功率標定

圖10－2所示的為某內燃機產品根據其不同的用途所規(guī)定的四種標定功率間的相對關系。第四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日三、內燃機工況的穩(wěn)定性及調節(jié)

在穩(wěn)定工況下，內燃機的輸出扭矩Me與從動機具的阻力矩Mc相平衡。如圖10－3所示的a點（設計匹配工作點），若以兩種不同的內燃機與之匹配，其扭矩特性曲線分別為Me1和Me2。當阻力矩Mc因某種原因而減小為Mc′時，兩種內燃機在原工圖10－3工況穩(wěn)定性的比較

況點a處的扭矩大于實際阻力矩，其轉速將升高，工況匹配點將按各自的特性曲線右移，分別到達新的平衡點b和c。由于曲線Me1的斜率比曲線Me2的陡，所以，到達點b的平衡過程比第五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日到達點c的要快；同樣，當阻力特性曲線變陡，即由Mc變?yōu)镸c″時，到達點d的平衡過程也比到達點e的要快?？梢?，扭矩特性曲線越陡的內燃機，其工況的穩(wěn)定能力越強，轉速的變化率也越小。在實際內燃機中，汽油機的扭矩特性曲線如同曲線Me1一樣，比較陡峭；而柴油機的扭矩特性曲線則與曲線Me2相似，較為平坦，所以，汽油機一般都不需配備調速裝置，即使是阻力矩突變?yōu)榱?，也不會出現超速現象，這是因為汽油機喉管處節(jié)流作用，隨n上升，ηv下降，Me急劇下降，使得n不會上升太多。而柴油機則必須借助調速裝置，根據阻力矩的變化自動調節(jié)其循環(huán)供油量，以控制其轉速變化率，防止發(fā)生超速事故。四、內燃機常用的調速裝置

內燃機工況的自動調節(jié)是由調速器來完成的。不同用途的內燃機所配備的調速器也不盡相同。第六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

如前所述，汽油機因其扭矩特性陡峭，因此工況的自穩(wěn)定能力強，一般都不配備調速器；而柴油機因其扭矩特性平緩，因此工況的自穩(wěn)定能力差，則必須配備調速器。

1、調速器的型式柴油機常用的調速器按其功能可分為單制式、兩極式、分級式和全程式等四類；按其結構又可分為機械式、液壓式、氣動式和電子式等。

(1)

氣動式調速器因需要在柴油機的進氣管內裝上節(jié)流裝置，因此充氣系數ηv會下降，且其感應膜片的壽命短，所以很少被應用。

(2)電子式調速器尚在研究、開發(fā)之中，還未達到普及的程度。

(3)機械式調速器是由感應元件（一般都用離心式飛錘）經杠桿機構來直接調節(jié)供油量，也稱直接作用式調速器。

第七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日為了提高靈敏度，飛錘必須做得比較輕巧，因此，離心力不大，工作能力較弱，調速精度也不高，這種調速器主要用作小功率柴油機上。

(4)

液壓式調速器，將感應元件的作用力放大后間接作用于油量調速機構，工作能力強、調速精度高，但結構較復雜，成本較高，適合于油量調節(jié)機構摩擦阻力較大的大功率柴油機。2、調速器的選用為保證內燃機運行工況的穩(wěn)定性，不同用途的柴油機應配備具有相應功能的調速器。

（1）

對船用主機而言，從理論上講只需用極限調速器即可正常運行，但為了使船舶在阻力變化的情況下能維持航速基本不變，常常還是給它配備上全程式調速器。第八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

（2）

對交替驅動螺旋槳和發(fā)電機的船用柴油機而言，應采用具有精密調速和極限調速功能的專用調速器。

（3）

對于多臺柴油發(fā)電機組并聯運行的情況，其柴油機應配備具有復合反饋功能的特種調速器，以保證各機組間負荷的均衡性。

（4）

對于工程機械、拖拉機和坦克所用的柴油機，因其阻力矩變化頻繁，因而必須采用全程式調速器來自動調節(jié)運行工況。

車用柴油機多數是采用兩極式調速器，也有采用全程式調速器的。運輸式車輛經常需要改變車速，若采用全程式調速器，則須頻繁地改變油門位置來調整車速，這樣容易引起排氣冒煙，且使燃油經濟性下降；若是采用兩極式調速器，則不必經常改變油門位置，讓柴油機按其速度特性運行即可滿足調整車速的第九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日需要。當道路情況發(fā)生變化時，駕駛員可直接調節(jié)油門位置來改變車速。近年來所研制的分級式調速器是一種集兩極式和全程式兩種調速器的優(yōu)點于一體的調速裝置，它更適用于車用柴油機。

10－2內燃機的基本運行特性一、內燃機的速度特性及調速特性

1、速度特性定義內燃機在循環(huán)供油量保持不變的情況下，其主要性能參數(Me、Ne、ge、Tr以及煙度、噪聲級等)隨轉速n而變化的規(guī)律被稱為內燃機的速度特性。第十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

當柴油機的循環(huán)供油量被限制在對應于標定工況點的位置或汽油機的節(jié)氣門全開時，其主要性能參數隨轉速不同而變化的規(guī)律被稱為全負荷速度特性，俗稱為外特性，如10－6曲線4所示。

圖10－6

內燃機的速度特性及柴油機的極限調速特性

（a）汽油機；

（b）柴油機第十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日若將油量調節(jié)手柄固定在使內燃機能達到其極限工作能力的位置上，則所對應的速度特性被稱為極限外特性，如曲線6所示。內燃機產品在出廠前，其最大供油量已被限制在極限外特性所對應的油量以下，因此，內燃機事實上不可能按極限外特性運行。柴油機的外特性是在其燃油泵的最大供油量受到油量限制器的作用下測取的。若沒有油量限制器的作用，所測得的外特性稱為冒煙外特性，如圖10－6(b)曲5所示。當裝有兩極式調速器的柴油機其循環(huán)供油量被限制在任一低于標定工況點的位置，或汽油機的節(jié)氣門不全開時，其主要性能參數隨轉速不同而變化的規(guī)律稱為部分負荷速度特性，如曲線3、2、1所示。第十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

2、調速特性定義柴油機的調速特性是將油量調節(jié)手柄鎖定，其循環(huán)供油量受制于調速器的調節(jié)時，主要性能參數隨轉速不同而變化的規(guī)律。圖10－6(b)的曲線4′、3′、2′和1′所示的為裝有極限調速器的柴油機在不同油門位置下所測得的調速特性曲線。

3、速度特性分析內燃機在穩(wěn)定工況下，其有效功率Ne和扭矩Me之間的關系可用下式表示：由上式知Me與ρs、ηv、ηi、α和ηm有關。第十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

（1）進氣總管內的空氣密度ρs

對非增壓內燃機而言，可以認為，ρs不隨轉速不同而變化。對增壓內燃機，ρs與增壓比πk成正比，同時還與中冷器的冷卻度ηc成正比。

a）當增壓內燃機按速度特性運行時，其增壓比πk隨轉速的下降而減小。

b）在相同的增壓比πk下，中冷度ηc越高，則ρs越大。第十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日圖10－7

中冷度ηc對ρs的影響

圖10－7所示的是中冷度ηc對ρs的影響，曲線0表示無中冷器的情況，曲線1、2、3和4依次表示中冷度越來越高。因增壓比πk隨內燃機轉速的升降而升降，所以，該圖實際上反映了ρs與內燃機轉速n之間的關系。

第十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日（2）充氣系數ηv

對確定的內燃機而言，當它按速度特性運行時，

(1)當n/nb＝0.4～1時，；

(2)當n<0.4nb時，因配氣相位對ηv不利，。

圖10－8

各種發(fā)動機ηv與n的關系

第十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

當汽油機按部分負荷速度特性運行時，負荷不同，節(jié)氣門的開度也不同。在低負荷工況下，由于節(jié)氣門的開度很小，其節(jié)流現象嚴重，所以，ηv隨轉速的提高而急劇下降，并漸漸接近于零。圖10－9所示的是汽油機節(jié)氣門開度分別為(5～100)%時ηv與n之間的對應關系。

圖10－9

汽油機在不同節(jié)氣門開度下ηv與n的關系

第十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

（3）過量空氣系數α

汽油機在按速度特性運行時，其過量空氣系數α隨轉速的下降而緩慢減小。對非增壓柴油機而言，其過量空氣系數α隨轉速不同而變化的關系主要取決于循環(huán)供油量mfcyc隨轉速不同而變化的關系.當柴油機采用柱塞式噴油泵時，因泵油系數隨轉速的下降而減小，致使mfcyc隨n的下降而緩慢減少，因而α隨n的下降而增大。

對增壓柴油機而言，因為增壓壓力pk對過量空氣系數α的影響比較大，所以，其α隨n的下降而減小。第十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

（4）指示效率ηi

當柴油機按速度特性運行時，其指示效率ηi隨轉速不同而變化的關系主要是與過量空氣系數α和壓力升高比λ有關：

隨著轉速的下降，α值因循環(huán)供油量減少而增大；而λ值一般不會下降，甚至還可能增大，因此，ηi隨n的下降而降低。反映燃燒過程質量的比值(ηi/α)也隨轉速的下降而降低，如圖10－10(a)所示。第十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

對汽油機而言，在調整化油器時應保證汽油機在節(jié)氣門接近全開時具有最佳空燃比。當其負荷加重，轉速下降時，α值會因進氣速度的減慢而緩慢減??；ηi也隨轉速的下降而緩慢降低，所以，比值(ηi/α)基本不隨轉速變化而變化，如圖10－10(b)所示。

圖10－10、ηi、ηi/與n間的關系(a)柴油機；(b)汽油機第二十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日（5）機械效率ηm

作為車輛、拖拉機和工程機械所用的動力，其外特性應具有較大的適應性系數Km或扭矩儲備率μm，其定義分別為

式中，Memax——內燃機按外特性運行時的最大扭矩值。

對汽油機:所以，Km較大，一般在1.25～1.35之間。

第二十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日對柴油機，Km＝1.05～1.10。

為了使柴油機的扭矩特性能適應車輛、拖拉機及工程機械的需要，必須設法增大其適應性系數。為此，應對噴油泵的供油特性進行校正。常用的校正方法是在調速器內加裝校正彈簧，或者是將最大油量限位螺釘改為彈性限位裝置，其目的是使油泵在轉速下降時能額外增大供油行程而加大循環(huán)供油量。圖10－13所示的是噴油泵供油特性經校正后得到的扭矩特性。其中，曲線4′表示噴油泵未經校正時的特性，曲線4則表示校正后的特性，曲線5為冒煙外特性。圖10－13柴油機扭矩特性的校正

第二十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日/

非增壓柴油機的扭矩特性經過校正以后，其適應性系數Km可達1.15～1.25。增壓柴油機的適應性系數一般要比非增壓柴油機的小，Km=1.05～1.17。若采取特殊措施也可使增壓柴油機的適應性系數達到1.35以上。如圖10－14。圖10－14

OM422A型柴油機全負荷速度特性曲線第二十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日4、圖10－15裝備兩極式調速器的柴油機速度特性及調速特性

4、柴油機的調速特性分析

(1)柴油機在配備兩極式調速器時的調速特性如圖10－15(a)所示，圖中點b所對應的供油量gb為柴油機標定工況的循環(huán)供油量。當柴油機的油門控制手柄被固定在此油量位置時，若負荷減輕，轉速超過nb，則調速器在高速彈簧的作用下使供油量沿bhs線急劇減小。點h所對應的供油量為柴油機在最高空載轉速nmax時所對應的供油量。當轉速再上升到點s時，噴油泵的供油量為零，迫使柴油機停機。曲線bhs被稱為噴油泵的調速特性。第二十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

若柴油機的轉速因負荷加重而從點b開始下降，則噴油泵的供油量在校正裝置的作用下將有所增加，此時供油量大于gb，并且轉速沿曲線1′向低轉速方向變化，在中速段，其供油量達到最大校正油量以后就開始減小。當轉速進一步下降到接近于最低穩(wěn)定工作轉速時，盡管調速器的怠速彈簧在驅使油泵齒條往加大油量方向移動，但因油門控制手柄已被固定在最大油量位置，所以，此時的供油量無法再增大。圖中曲線b′為油門位于空載怠速位置時，供油量受怠速彈簧的控制而形成的怠速供油特性，它能保證柴油機在其怠速區(qū)穩(wěn)定運行。如將油門控制手柄固定在標定工況的油門與空載怠速工況油門之間的任何位置上，則除怠速段外都可得到形狀如同曲線1′一樣的供油特性，如圖中曲線2′、3′、4′等，所不同的只是這些對應于不同負荷狀態(tài)的供油特性在調速器的怠速彈簧起作用時，

第二十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日其供油量隨轉速的下降而迅速增大，并將達到曲線1′尾部所對應的最大供油量,這是因油門沒有固定在最大油門位置上之故。與噴油泵的供油特性及調速特性相對應，柴油機的速度特性及調速特性如圖10－15(b)中的曲線所示。曲線1為全負荷速度特性及兩極調速特性，曲線2、3、4為不同負荷狀態(tài)下的部分負荷速度特性及兩極調速特性。

（2）柴油機在配備全程式調速器時的調速特性如圖10－16(a)示，點b所對應的循環(huán)供油量為標定工況下的供油量。當油門控制手柄固定在此油量位置時，調速彈簧的預緊力被調定為最大張力。若柴油機的轉速因負荷減輕而上升，則在飛錘離心力的作用下其油泵柱塞有效行程將減小，供油量則沿bhs線迅速減少。點h所對應的供油量為柴油機處于空載最第二十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日圖10－16裝備全程式調速器的柴油機速度特性及調速特性

高轉速nmax時的供油量。點s所對應的轉速為噴油泵的斷油轉速，在此轉速下，油量被限制在空載怠速油量的1/4以下，從而迫使柴油機停機。若柴油機的轉速因負荷加重而從nb開始下降，則噴油泵的供油特性將沿bcde線向低轉速方向變化。在bc段，供油量基本不變。從點c開始，調速器的校正裝置開始起作用而使供油量有所增加，到達點d時，供油量達最大，此后，供油量開始減小，直到對應于點e的最低穩(wěn)定工作轉速時的供油量為止。第二十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

當油門控制手柄固定在任一部分負荷工況位置時，調速彈簧的預緊力也就相應被確定。此時，彈簧的張力比在全負荷位置時的小，因而引起調速器開始調速的轉速就相應地低些。

圖10－16(a)所示的曲線2′、3′、4′等就是幾種不同負荷下的調速特性曲線。圖10－16(b)所示的是柴油機與其噴油泵的速度特性及調速特性曲線。穩(wěn)定調速率：

第二十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

δ2和δ2′分別表示標定工況和超負荷工況的穩(wěn)定調速率。它指發(fā)動機n從標定轉速nb上升至標定工況最高空轉轉速或超負荷工況最高空轉轉速時算得的調速率。具體的做法是：發(fā)動機在標定工況或超負荷工況（轉速仍為標定轉速）下穩(wěn)定運行時，突然卸去全部負荷而得到的最高空轉轉速。顯然，調速率越小，就說明調速器的調速性能越好，因此，要求柴油機的穩(wěn)定調速率不得超過一定的范圍。用以驅動發(fā)電機的柴油機，其δ2

≤5%；工程機械及農用柴油機，其δ2

≤8%；拖拉機及車用柴油機，其δ2

≤10%。

第二十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日二、內燃機的負荷特性和萬有特性曲線

（一）內燃機的負荷特性

圖10－17柴油機的負荷特性定義：內燃機在保持轉速不變的情況下，改變負荷時，其主要參數隨負荷變化而變化的規(guī)律，稱為負荷特性。4標定點5冒煙點6冒煙極限點7更大冒煙點第三十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

對渦輪增壓柴油機：

對汽油機當負荷很輕，節(jié)氣門開度很小時，因進氣節(jié)流較大，殘余排氣系數也大，ｇｅ高；隨著負荷的增大，節(jié)氣門開度增大，α變大，其ge曲線比非增壓柴油機的略微平坦些。（二)

萬有特性曲線不同轉速下的負荷特性描繪出來的曲線稱萬有特性。一般橫坐標為n，縱坐標為pe，圖中有等ge、等tr、等Ne曲線。萬有特性反映發(fā)動機在不同n和不同負荷下的特性。低油耗區(qū)范圍越大，說明經濟性越好，如圖10－19的低油耗區(qū)落在較高的n和較大pe范圍內，而圖10－20低油耗區(qū)落在較低ｎ和較高的ｐｅ范圍內。第三十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日圖10－19１２Ｖ１７５ＲＴＣ船用柴油機萬有特性

圖10－20第三十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

10－3內燃機的實用運行特性一、船用柴油機的推進特性將柴油機的工況人為地調節(jié)在螺旋槳特性所對應的各個工況點上運行時，柴油機的性能參數隨轉速不同而變化的關系。螺旋槳的特性可用如下公式來描述：

式中，Np——螺旋槳所吸收的功率；

KN——功率系數，主要與螺旋槳的結構尺寸和水的密度有關；

no——螺旋槳的轉速；

m——指數，可在1.6～3.2間選取。（10－11）

第三十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

m值與船舶的類型有關，例如，低速、排水型船舶的m=2.8～3.2；驅逐艦的m=2.2～2.8；快艇的m=1.9～2.2；水翼艇的m=1.6～1.9。當m=3時，內燃機的推進特性可按圖10－21所示方法確定的工況點來制取。圖10－21推進特性各工況點的劃分法第三十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

圖中的點b為標定工況點，其他各工況點可按功率的百分比依式(10－11)來計算其對應的轉速。圖10－22所示的為某船用主機的推進特性曲線。圖10－22

某船用主機的推進特性曲線

第三十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

二、車用發(fā)動機的行駛特性

Ne=Ntr+Nwh+Nair

（10－12）

Ne――發(fā)動機輸出功率

Ntr――傳動機構的摩擦功率

Nwh――驅動車輛運轉的功率

Nair――克服空氣阻力所消耗的功率通常，Ntr=(0.08～0.15)Ne

Nwh與道路條件、輪胎質量、載重量和車速有關，一般要通過試驗來確定；,rwh：車輪半徑ig：變速箱傳動比im：主傳動機構的傳動比第三十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

汽車使用直接擋，行駛在高質量路面上的曲線Nc如圖10－23所示。

圖10－23汽車用變速器直接擋行駛時的功率平衡關系

點b為發(fā)動機全負荷速度特性曲線Ne與阻力特性曲線Nc的額定匹配點。曲線Nc′和曲線Nc″為汽車在不同坡度路段行駛時所對應的阻力特性，與之對應的匹配點則分別為點a和c。第三十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

由曲線Ne和曲線Nc′所包圍的面積之大小可以評判，在點a處，發(fā)動機仍具有足夠大的爬坡能力；在點c處，其爬坡能力已大大減小。若再增大坡度，且仍然使用直接擋行駛，則因爬坡能力甚微必將導致車速急劇下降，甚至使發(fā)動機熄火。因此，這時必須換用低速擋才能在坡度更大的路段上行駛。Nr是汽車下坡時，發(fā)動機傳動機構所拖動而作負功。如圖10－23中的曲線Nr所示。1.低速扭矩特性圖10－24為不同檔時的驅動力曲線。

圖10－24扭矩特性與變速器擋位數第三十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

T為汽車的驅動力，T1′、T2′、T3′和T4′分別為某個四擋位變速器在不同擋位下將發(fā)動機的扭矩特性所轉換成的驅動力特性曲線，若第四檔為直接檔，并忽略傳動損失，則曲線T4′即為發(fā)動機的扭矩特性曲線，而曲線T1′、T2′、T3′是因變速比不等于1，其形態(tài)相對T4′有不同伸縮率，而汽車驅動力Ｔ與發(fā)動機轉速ｎ的相對關系并未改變。發(fā)動機低速扭矩特性時，則只需要兩檔位的變速器，如圖T1、T2。2.加速性能若車型相同，而所用的發(fā)動機不同，則其加速性能可能相差很大。影響加速性能的主要因素是發(fā)動機的轉動慣量。慣量越小，越有利于改善其加速性能。與四沖程發(fā)動機相比，二沖程發(fā)動機因其運動部件的質量相對較輕，加之各缸的發(fā)火間隔是四沖程發(fā)動機的1/2，工作循環(huán)較為均勻，因而，改善其加速性能后對其他性能的影響比較小，所以，二沖程發(fā)動機可能具有更好的加速性能。第三十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日三、機車柴油機的牽引特性

機車的理想牽引特性為雙曲線形態(tài)，即在車速越低時，要求牽引力越大。而柴油機的速度特性是，當轉速下降時，其扭矩變化不大，因此，不能讓柴油機來直接牽引機車運行，而必須通過傳動系統(tǒng)來牽引，否則，將無法滿足機車牽引特性的需要。

目前，內燃機車所采用的傳動系統(tǒng)有兩種，即液力傳動系統(tǒng)和電力傳動系統(tǒng)。采用液力傳動系統(tǒng)的內燃機車，其傳動裝置是液力變扭器。由于液力變扭器的輸出扭矩MT與輸出軸轉速之間呈雙曲線關系，所以，其扭矩輸出特性符合機車牽引特性的需要.因為液力變扭器屬于旋轉流體機械，所以，柴油機驅動變扭器的聯合運行功率特性為三次拋物線形態(tài)，即第四十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

式中，

Ne′——柴油機在不同轉速下的輸出功率；Kh——功率系數,與變扭器的尺寸、結構及工作介質的性質等因素有關。采用電力傳動系統(tǒng)的內燃機車是由柴油機驅動牽引發(fā)電機,再通過電力傳輸及調節(jié)系統(tǒng)(包括交流電動機所要求的變流、變頻等裝置)將發(fā)電機的電功率傳輸給牽引電動機，由電動機按機車的牽引特性來牽引機車運行。柴油機驅動牽引發(fā)電機的聯合運行功率特性近似為平方拋物線形態(tài)，即式中，

Ke——功率系數，與發(fā)電機的負載電阻、磁通量等因素有關。

第四十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日圖10－25機車柴油機的牽引特性變扭器或發(fā)電機所吸收的功率，點b為滿負荷工作點.設柴油機的速度控制機構有m個檔位，,n1,n2,…,nj,…,nm-1和nb為各檔位所對應的轉速。不同的檔位對應著調速器不同的彈簧預緊力；柴油機則按對應的調速特性來適應阻力特性Nc的需要，并穩(wěn)定運行在b1,b2,…,bj,…,bm-1和點b所對應的工況下。若機車柴油機裝有全程式調速器，其牽引特性可用圖10－25所示的曲線來描述。圖中曲線Ne為柴油機的全負荷速度特性；曲線Nc為第四十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日10－4內燃機功率及燃油消耗率的修正一、大氣條件對內燃機性能的影響對內燃機工作過程產生影響的大氣條件是指現場的大氣壓p、環(huán)境溫度T和相對濕度φ，以及這三個大氣要素的緩慢變化。同一臺內燃機在不同的大氣條件下其作功能力和主要性能會有明顯的差別。大氣條件的不同，使人們不便根據實測數據來評定內燃機的主要性能。為了使內燃機的功率標定有統(tǒng)一基準，規(guī)定了內燃機的標準大氣條件，即標準氣壓p0、標準氣溫T0和標準相對濕度φ0。內燃機如果在非標準大氣條件下運行，其功率Ne和燃油消耗率ge須用相應的換算公式分別將其修正成標準大氣條件下的對應值Neo和ge0。為了提高修正值的準確度，一般都以本國范圍內大氣壓、環(huán)境溫度和相對濕度的年平均值作為標準大氣條件。然而，為了便于國際行業(yè)間的交流，各國的標準大氣條件將趨于統(tǒng)一。第四十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

二、內燃機功率及燃油消耗率的修正方法按國家標準GB1105.1—87的規(guī)定，我國采用國際標準化組織(ISO)的如下兩種修正方法。(一)等油量法等油量法是適用于其供油量不因大氣條件的改變而增減的內燃機，如車用柴油機等進行功率和燃油消耗率修正的方法。當考核內燃機的實際作功能力時，對以15分鐘功率和1小時功率作為標定功率的內燃機而言，須評定其實測功率值是否達到標準大氣條件下的標定功率值；而對以12小時功率和持續(xù)功率作為標定功率的內燃機而言，須評定其實測功率值是否達到標準大氣條件下的超負荷功率值。這時，應將實測功率值按等油量法修正為標準大氣條件下的標準功率值，然后，再根據標準功率值來對內燃機的作功能力作出評定。第四十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日

1.有效功率的修正對汽油機而言，Ne0=αaNe對柴油機而言，Ne0=αdNe(10－19)式中αα和αd——

汽油機和柴油機的功率修正系數，其確定方法分別按如下公式進行：

(10－20)

αd=fafm

(10－21)式中，ps0和ps——標準大氣條件和現場大氣條件下的干空氣壓；fa和fm——柴油機的大氣因數和特性指數，其確定方法如下：對非增壓和機械增壓柴油機而言，

(10－22)第四十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期日對渦輪增壓(不論有無中冷器)柴油機而言，(10－23)fm=0.036mqc/πk－1.14(10－24)式中，mqc——單位氣缸容積的循環(huán)供油量。四沖程和二沖程柴油機的mqc值分別按如下兩式計算。mqc=mf0/(30n·Vs)×106(mg/