第十章内燃机的运行特性

1、2021-6-221 第十章 内燃机的运行特性 内燃机特性是内燃机性能指标随调整 情况或运行情况而变化的关系，如 一是，内燃机的调整特性 二是，内燃机的运行特性 2021-6-222 对内燃机的特性及其匹配进行研究， 是为了评价内燃机的性能，为正确、合理 地选用内燃机提供依据，同时，还可以优 化整个动力装置的性能。 2021-6-223 101 内燃机的运行工况 内燃机工况内燃机的实际运行状况。 决定于内燃机运行时发出的功率或转 矩及其相应的曲轴转速。 2021-6-224 一、内燃机的典型工况 内燃机应该与工作机械合理匹配。 内燃机随着所匹配的工作机械的不同， 其工况变化的规律也不同，具有三

2、种典型 工况，即 1、固定式工况 2、螺旋桨工况 3、车用工况 2021-6-225 1、固定式工况 内燃机转速保持基本不变，功率则随 工作机械负荷的大小，可以由零变到最大。 2021-6-226 2、螺旋桨工况 内燃机的功率与转速接近于幂函数关系。 2021-6-227 3、车用工况 内燃机的功率与转速之间没有一定的 函数关系，且功率与转速都独立的在很大 的范围内变化。 2021-6-228 二、内燃机工况的标定 工况的标定，是指制造企业根据内燃 机的性能和用途，人为地规定该产品在标 准大气条件下所输出的有效功率及其对应 的转速，即 规定内燃机的标定功率和标定转速。 2021-6-229 根

3、据国家标准GB110587内燃机台 架性能试验方法的规定，我国内燃机的 标定功率依不同的用途分为四级： 1、15分钟功率 2、1小时功率 3、12小时功率 4、持续功率 2021-6-2210 102 内燃机的基本运行特性 一、负荷特性 二、速度特性 三、转矩特性 四、调速特性 五、万有特性 2021-6-2211 一、负荷特性 负荷特性是指转速不变时，内燃机的 性能指标随负荷而变化的关系。 说明： 1）通过内燃机台架试验测取负荷特性曲线。 2）经常用来作为性能比较的依据。 2021-6-2212 1、柴油机的负荷特性 主要性能指标的变 化趋势，可通过燃油消 耗率的定义式分析 mi e b 1

4、 2021-6-2213 分析： 1）柴油机负荷调节是“变质调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。 2021-6-2214 2、汽油机的负荷特性 主要性能指标的变 化趋势，也可通过燃油 消耗率的定义式分析 mi e b 1 2021-6-2215 分析： 1）汽油机负荷调节是“变量调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。 2021-6-2216 3、结论 1）同一转速下最低燃油消耗率愈小，曲线变化 愈平坦，燃油经济性愈好； 2）在中、低负荷区，be随负荷的增

5、加而降低， 且在低负荷区曲线变化的更快一些。在接近全 负荷时， be达到最小值，之后随着负荷增大， be有所上升； 3） 柴油机bemin比汽油机低1030，而且燃油 消耗率曲线较平坦，部分负荷时低油耗区比汽 油机宽广，因而部分负荷下柴油机更省油。 2021-6-2217 二、速度特性 速度特性，是指内燃机在油量调节机 构保持不变的情况下，其性能指标随转速 而变化关系。 说明： 1）通过内燃机台架试验测取速度特性曲线。 2）全负荷速度特性、部分负荷速度特性。 2021-6-2218 1、柴油机的速度特性 主要性能指标的变 化趋势，可通过转矩公 式分析 mit a c tq KT 3 2021-

6、6-2219 柴油机各参数随转速的增减而变化趋势： 2021-6-2220 2、汽油机的速度特性 主要性能指标的变 化趋势，可通过转矩公 式分析 mit a c tq KT 3 2021-6-2221 汽油机各参数随转速的增减而变化趋势： 2021-6-2222 三、转矩特性 内燃机工作时，经常会遇到外界阻力 突然增大的情况，这就要求内燃机的转矩 能够随转速的下降而增加。 2021-6-2223 1、转矩储备系数tq 转矩储备系数最大转矩和标定转矩 之差与标定转矩的相对值，即 %100 max tqn tqntq tq T TT 式中，Ttqmax外特性曲线上最大转矩，Nm； Ttqn标定工况

7、时的转矩，Nm。 2021-6-2224 2、转矩适应性系数Km和转速适应性系数Kn 转矩适应性系数Km外特性上最大转 矩与标定转矩之比，即 tqn tq m T T K max 式中，Ttqmax外特性曲线上最大转矩，Nm； Ttqn标定工况时的转矩，Nm。 2021-6-2225 转速适应性系数Kn标定转速与外特 性上最大转矩对应的转速之比，即 m n n n n K 式中，nn标定转速； nm外特性上最大转矩对应的转速。 2021-6-2226 3、柴油机的转矩校正 柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不 换档的情况下，克服短期超载的能力不强。 措施：柴油机在全负荷工况、短时超 负荷时，喷油泵

8、自动增加每循环的供油量， 以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负 荷的能力。 2021-6-2227 四、调速特性 柴油机的调速特性，就是指在调速器 起作用时，其性能指标随转速或负荷变化 的关系。 柴油机的调速特性有两种表现形式： 一是，速度特性形式的调速特性； 二是，负荷特性形式的调速特性。 2021-6-2228 1、速度特性形式的调速特性 曲线1表示全负荷 的速度特性； 曲线25表示调速 特性。 2021-6-2229 2、负荷特性形式的调速特性 如图所示，标定工 况下各性能指标随负荷 变化的关系： 从点1到点2的曲线 为外特性； 从点2到点4的曲线 为n、Ttq、be和B随负荷 变化的调

9、速特性。 2021-6-2230 3、两级式调速器和全程式调速器的比较 两极式调速器，达到新平衡点的加速度小， 反应快，加速性能好，操作方便，所以一般车 辆上较常使用。 2021-6-2231 五、万有特性 为了方便、直观和全面的了解内燃机 的性能，判断其适用范围，以及内燃机在 各种转速和各种负荷下的动力性和经济性， 将多条负荷特性或速度特性曲线综合绘在 一张图上，就是内燃机的万有特性曲线。 2021-6-2232 返回1，返回2 2021-6-2233 万有特性的应用 1、在万有特性曲线图上，可以清晰的了解到内 燃机的各种工况下的性能，很容易找到最经济 的负荷和转速。 v 对于车用内燃机，最经济区域应大致在万有 特性图的中间位置，并希望等燃油消耗率曲线 在横向较长。 v 对于工程机械用内燃机，最经济区域应