第二章内燃机特性讲述

1、第二章 内燃机特性第第1节节 内燃机负荷特性内燃机负荷特性第第2节节 内燃机速度特性内燃机速度特性第第3节节 柴油机的速度特性柴油机的速度特性第第4节节 内燃机的万有特性内燃机的万有特性车辆运行时，由于行驶速度与阻力不断变化，车辆运行时，由于行驶速度与阻力不断变化，则内燃机的转速和负荷亦相应变化，以适应车则内燃机的转速和负荷亦相应变化，以适应车辆的需要。辆的需要。随着转速和负荷的改变，内燃机工作过程也会随着转速和负荷的改变，内燃机工作过程也会发生变化。发生变化。因此，内燃机在不同使用条件下具有不同的动因此，内燃机在不同使用条件下具有不同的动力性与经济性。力性与经济性。发动机工况 发动机的运行情

2、况，简称工况。工况以功率发动机的运行情况，简称工况。工况以功率PePe和转速和转速n n来表示，此功率、转速应该与发动机来表示，此功率、转速应该与发动机所带动的工作机械要求的功率、转速相适应。所带动的工作机械要求的功率、转速相适应。 只有当发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭只有当发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭矩相等时，两者才能在一定转速下按一定功率稳矩相等时，两者才能在一定转速下按一定功率稳定工作。定工作。 定义定义内燃机性能指标随调整运转工况而变化的关系内燃机性能指标随调整运转工况而变化的关系称为内燃机特性。称为内燃机特性。内燃机特性用曲线表示称为特性曲线，内燃机特性用曲线表示称为特性曲

3、线，它是评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少的形式。 性能指标调整情况运转工况调整特性性能特性功能功能：1、通过特性曲线可以分析在不同使用工况下，、通过特性曲线可以分析在不同使用工况下，内燃机特性变化的规律及影响因素。内燃机特性变化的规律及影响因素。2、评价内燃机性能。、评价内燃机性能。3、提出改善内燃机性能的途径。、提出改善内燃机性能的途径。内燃机特性内燃机特性 1、内燃机负荷特性 2、内燃机速度特性 3 3、柴油机的调速特性 4 4、内燃机的万有特性 第一节 内燃机负荷特性负荷特性负荷特性-表示内燃机在某一转速下，燃油经济性指标及表示内燃机在某一转速下，燃油经济性指标及其它参数随负荷变

4、化的关系。其它参数随负荷变化的关系。发动机台架实验发动机台架实验一汽油机负荷特性点火提前角最佳、燃油喷射系统及进气系统工作正常点火提前角最佳、燃油喷射系统及进气系统工作正常，或化油器调整完好情况下，保持汽油机转速一定，或化油器调整完好情况下，保持汽油机转速一定，每小时燃油消耗量每小时燃油消耗量B B、燃油消耗率、燃油消耗率b b随负荷（随负荷（PePe、TtqTtq或或PmePme）而变化的关系，称为汽油机负荷特性。）而变化的关系，称为汽油机负荷特性。下面对负荷特性曲线进行分析。下面对负荷特性曲线进行分析。燃油消耗率b指发动机发出每千瓦时的功率在一个小时内燃油消耗量，也称为汽车制动油耗率，常有

5、BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)代指；或者指每小时单位有效功消耗的燃油量，通常以每千瓦小时的耗油量表示。 图21 为某汽油机负荷特性。1每小时燃油消耗量曲线汽油机转速一定时，每小时燃油消耗量汽油机转速一定时，每小时燃油消耗量B B主要主要取决于节气门开度和混合气成分。由于汽油机取决于节气门开度和混合气成分。由于汽油机的的量调节方式量调节方式，负荷变化时，节气门开度改变，负荷变化时，节气门开度改变，又影响到混合气量的变化。，又影响到混合气量的变化。量调节方式量调节方式汽油机靠改变节气门开度，改变进入气缸的混合气数量来适应负荷变化。其负荷的调节方法称为“量

6、调节”。分析分析汽油机除怠速工况外，从小负荷到中等负荷，汽油机除怠速工况外，从小负荷到中等负荷，随节气门开度变随节气门开度变大，大，B B曲线呈曲线呈线性线性变化，燃油变化，燃油消耗量逐消耗量逐渐增加，渐增加，如图如图；当节气门开至当节气门开至加浓装置加浓装置参加工参加工作后，作后，B B曲线变曲线变陡，燃油消耗量上升较快。陡，燃油消耗量上升较快。图 为某汽油机负荷特性。加浓装置加浓装置作用：大负荷或全负荷工况时，额外供给部分燃作用：大负荷或全负荷工况时，额外供给部分燃油，以补充主供油装置的不足，得到较浓的混合油，以补充主供油装置的不足，得到较浓的混合气（气（a=0.80.9a=0.80.9）

7、，使发动机输出最大功率。），使发动机输出最大功率。俗称俗称“省油器省油器”，使发动机在平时，使发动机在平时( (部分负荷时部分负荷时) )可以节约大量的汽油。可以节约大量的汽油。 2有效燃油消耗率曲线燃油消耗率燃油消耗率b=kb=k3 3/i i mm，b b随随 i i、 mm的变化而变化的变化而变化， i i、 mm随负荷的变化如随负荷的变化如图图2 22 2所示。所示。图22 汽油机i、m随负荷的变化关系i的曲线分析当转速一定，随负当转速一定，随负荷增加，节气门开荷增加，节气门开度增大，残余废气度增大，残余废气相对减少，热负荷相对减少，热负荷增加，从而改善了增加，从而改善了燃油雾化、混合

8、条燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加件，使燃烧速度加快，散热损失相对快，散热损失相对减少，减少， 增加。增加。i负荷增至大负荷，加负荷增至大负荷，加浓装置工作，可燃混浓装置工作，可燃混合气浓度过大，导致合气浓度过大，导致燃烧不完全，指示热燃烧不完全，指示热效率效率 i i下降。下降。i的曲线分析图22 汽油机i、m随负荷的变化关系当转速一定而负荷增加时当转速一定而负荷增加时，机械损失功率，机械损失功率P Pmm变化变化不大，指示功率成正比增不大，指示功率成正比增加，加， mm= =（1 1P PmmP P i i），因此，因此， mm随负荷的增加随负荷的增加而迅速增加。而迅速增加。m的分析图22

9、 汽油机i、m随负荷的变化关系有效燃油消耗率曲线分析有效燃油消耗率曲线分析根据公式根据公式b=kb=k3 3/i i mm 来分析该曲线；来分析该曲线；当发动机空转（当发动机空转（Pe=0Pe=0）时，指标功率完全用于）时，指标功率完全用于克服机械损失，即克服机械损失，即P P i i =Pm =Pm，则，则 mm =0 =0，所以，所以耗油耗油率率b b为无穷大。为无穷大。随负荷（节气门开度）增大，由于随负荷（节气门开度）增大，由于 i i mm同时上升同时上升，使耗油率曲线迅速下降。，使耗油率曲线迅速下降。当当 i i mm达到最大值，即加浓装置开始工作，负达到最大值，即加浓装置开始工作，

10、负荷为荷为70%80%时，出现最低耗油率时，出现最低耗油率 b bminmin。此。此后，随节气门逐渐增至全开，供给最大功率混后，随节气门逐渐增至全开，供给最大功率混合气，燃烧不完全现象增加合气，燃烧不完全现象增加 i i下降，使下降，使耗油率耗油率又有所增加。又有所增加。有效燃油消耗率曲线分析有效燃油消耗率曲线分析二柴油机负荷特性柴油机转速一定，每小时耗油量柴油机转速一定，每小时耗油量B B、有效燃料、有效燃料消耗率消耗率b b随负荷（随负荷（PePe、T Ttqtq或或P Pmeme）而变化的关）而变化的关系称柴油机负荷特性。系称柴油机负荷特性。调节方式调节方式转速一定时，进入气缸的空气量

11、不变，改变负转速一定时，进入气缸的空气量不变，改变负荷相应改变的是荷相应改变的是每循环供油量每循环供油量q q，使混合气，使混合气成分变化。成分变化。因此，柴油机是通过改变混合气的过量空气系因此，柴油机是通过改变混合气的过量空气系数来适应负荷的变化。数来适应负荷的变化。其负荷调节方法称为其负荷调节方法称为“质调节质调节”。 1每小时燃油消耗量曲线转速一定时，柴油机的每小时耗油量转速一定时，柴油机的每小时耗油量B B，主要，主要决定于每循环供油量决定于每循环供油量q q。随负荷增加，。随负荷增加，q q增增加，加，B B随之增加。随之增加。当负荷接近冒烟界限点当负荷接近冒烟界限点2 2后，由于燃

12、烧恶化，后，由于燃烧恶化，B B上升得更快一些。上升得更快一些。 如图如图2有效燃油消耗率曲线根据公式根据公式b=kb=k3 3/i i mm，柴油机有效燃油消耗率，柴油机有效燃油消耗率b b随负荷的变化取决于随负荷的变化取决于 i i和和 mm 。 i i、 mm随负荷的随负荷的变化如变化如图图2 23 3所示。所示。图23 柴油机负荷特性 1耗油率最低点 2冒烟界限3极限功率点柴油机i、m随负荷的变化关系mi、的分析与汽油机稍有不同，随负与汽油机稍有不同，随负荷增加，荷增加， q q增加，过量增加，过量空气系数空气系数a a减小，燃烧不减小，燃烧不完全程度增大，使完全程度增大，使 i i减

13、小减小。大负荷时，混合气过浓，大负荷时，混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧更燃烧恶化，不完全燃烧更多，使多，使 i i下降更多。下降更多。 mm随负荷增加而上升。随负荷增加而上升。柴油机有效燃油消耗率曲线分析P Pe e=0=0时，时，b b趋于无穷大；趋于无穷大；随负荷增加，随负荷增加， mm增加程度远大于增加程度远大于 i i的下降程度，的下降程度，使得使得b迅速下降，当迅速下降，当q q增加到增加到1 1点位置时，点位置时，b b最小最小。此后再增加负荷，此后再增加负荷， i i的下降较的下降较 mm增加的多，使得增加的多，使得b b又有所增加。又有所增加。当增加到当增加到2 2位置时，不

14、完全燃烧现象显著增加，烟位置时，不完全燃烧现象显著增加，烟度急剧增加，到达国际规定限值，称为度急剧增加，到达国际规定限值，称为“冒烟界限冒烟界限”。当超过此点时，将会影响发动机寿命。当超过此点时，将会影响发动机寿命。 三负荷特性曲线特点柴油机的柴油机的b bminmin比汽油机低比汽油机低10103030；而且有；而且有效燃油消耗率曲线比较平坦。相比之下，柴油效燃油消耗率曲线比较平坦。相比之下，柴油机部分负荷时低油耗率区比汽油机宽，因而柴机部分负荷时低油耗率区比汽油机宽，因而柴油机比汽油机省油。油机比汽油机省油。 三负荷特性曲线特点第二节 内燃机速度特性 内燃机性能指标随转速变化的关系内燃机性

15、能指标随转速变化的关系，称为内称为内燃机的速度特性燃机的速度特性。速度特性包括部分负荷速度特性和外特性。速度特性包括部分负荷速度特性和外特性。外特性（满负荷、节气门全开）是内燃机所外特性（满负荷、节气门全开）是内燃机所能达到的最高性能。能达到的最高性能。 一汽油机速度特性汽油机汽油机节气门（油门）开度固定不动节气门（油门）开度固定不动，点火提，点火提前角最佳的情况下，有效功率前角最佳的情况下，有效功率P Pe e、转矩、转矩T Ttqtq、燃、燃油消耗率油消耗率b b、每小时耗油量、每小时耗油量B B、排气温度、排气温度t tr r、空、空气消耗量气消耗量A Aa a、进气管真空度、进气管真空

16、度P P、充量系数、充量系数 c c、点火提前角、点火提前角 igig等等随转速随转速n n变化的关系，称为变化的关系，称为汽油机的速度特性汽油机的速度特性。充量系数c 充量系数是衡量不同发动机性能和进气过程完善程充量系数是衡量不同发动机性能和进气过程完善程度的重要指标，又叫冲量效率和容积效率。它定义度的重要指标，又叫冲量效率和容积效率。它定义为每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气为每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。c =ma / ms=V1 / Vsc =ma / ms=V1 / Vs式中

17、，式中，mama是实际进入气缸的新鲜空气的质量；是实际进入气缸的新鲜空气的质量；V1V1是是实际进入气缸的新鲜空气在进气状态下的体积；实际进入气缸的新鲜空气在进气状态下的体积；msms是进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质是进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量；量；VsVs是气缸工作容积。是气缸工作容积。影响充量系数的因素1.1.进气门关闭时缸内的压力。进气门关闭时缸内的压力。2.2.进气门关闭时缸内气体温度。进气门关闭时缸内气体温度。3.3.残余废气量。残余废气量。4.4.进排气相位角。进排气相位角。5.5.发动机压缩比。发动机压缩比。6.6.进气状态。进气状态。提高充量系数的

18、措施1.1.降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力；时的压力；2.2.降低排气系统的阻力损失，以减小气缸内的残余降低排气系统的阻力损失，以减小气缸内的残余废气系数；废气系数；3.3.减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，以降低进气终了时的充量温度。以降低进气终了时的充量温度。4.4.合理的配气正时和气门升程规律合理的配气正时和气门升程规律 节气门全开时速度特性，称为外特性。节气节气门全开时速度特性，称为外特性。节气门部分打开时的速度特性，称为部分负荷速门部分打开时的速度特性，称为部分负荷速度特性

19、。度特性。图图2 25 5所示为汽油机外特性曲线。所示为汽油机外特性曲线。1转矩曲线随着转速随着转速n n的增加，转矩的增加，转矩T Ttqtq逐渐增大，出现最逐渐增大，出现最大转矩大转矩T Ttqmaxtqmax后逐渐下降，且下降程度愈来愈后逐渐下降，且下降程度愈来愈大，曲线呈上凸形状。大，曲线呈上凸形状。变化原因变化原因T Ttqtq随随n n的变化，取决于指示热效率的变化，取决于指示热效率 i i、机械效、机械效率率 mm、充量系数、充量系数 c c与过量空气系数与过量空气系数 a at t之比随之比随n n的变化。的变化。在节气门开度一定时，过量空气系数在节气门开度一定时，过量空气系数

20、 a at t可视为可视为常数。常数。 i i、 mm和和 c c的变化如图的变化如图2 26 6所示。所示。充量系数充量系数充量系数在某一中间充量系数在某一中间转速时最大。转速时最大。因为一定的配气相位因为一定的配气相位仅对一种转速最合适仅对一种转速最合适，此转速下能最好地，此转速下能最好地利用气流惯性。其余利用气流惯性。其余转速时也均降低，曲转速时也均降低，曲线为上凸形。线为上凸形。 it it及及 mm的变化原因的变化原因指示热效率指示热效率 it it随转速随转速n n的变化也是在某一中的变化也是在某一中间转速较高，但变化比较平坦。间转速较高，但变化比较平坦。因为转速低时，进气流速低，

21、紊流减弱，使因为转速低时，进气流速低，紊流减弱，使雾化、混合状态较差，火焰传播速度降低，雾化、混合状态较差，火焰传播速度降低，散热及漏气损失增加，散热及漏气损失增加， it it较低。较低。转速高时，燃烧过程所占曲轴转角较大，燃转速高时，燃烧过程所占曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，烧在较大容积下进行， it it也较低。也较低。转速增加，消耗于机械损失功增加，因此，转速增加，消耗于机械损失功增加，因此，随转速升高，机械效率随转速升高，机械效率 mm明显下降。明显下降。转矩曲线变化原因转矩曲线变化原因 根据以上的变化，可知：根据以上的变化，可知：当转速由低开始上升时，当转速由低开始上升时，

22、c c、 it it同时增加的同时增加的影响，大于影响，大于 mm下降的影响，使下降的影响，使T Ttqtq增加。在达增加。在达到最大值后，随转速增加，由于到最大值后，随转速增加，由于 i i、 mm和和 c c均下降，故扭矩曲线逐渐下降，且下降程度均下降，故扭矩曲线逐渐下降，且下降程度逐渐加大。逐渐加大。 2功率曲线有效功率有效功率P Pe e与转矩与转矩T Ttqtq和转速和转速n n的乘积成正比，的乘积成正比，Pe=TPe=Ttqtq n n 95509550。当转速由低逐渐升高时，由于当转速由低逐渐升高时，由于T Ttqtq和和n n同时增加同时增加，PePe增加很快。在达到最大转矩转

23、速增加很快。在达到最大转矩转速n n tq tq后，后，再提高转速，由于再提高转速，由于T Ttqtq n n有所下降，使有所下降，使PePe上升缓上升缓慢。某一转速时，慢。某一转速时， T Ttqtqn n达最大值。增加再转速达最大值。增加再转速，转矩、，转矩、PePe下降。下降。如图如图 3燃油消耗率曲线耗油率耗油率b b随转速随转速n n的变化趋势，取决于的变化趋势，取决于 i i和和 mm随随n n变化的趋势。变化的趋势。b b在某一中间转速，当在某一中间转速，当 i i和和 mm达到最大值时出达到最大值时出现最低值。现最低值。当转速较低时，由于当转速较低时，由于 i i低，使低，使b

24、 b增加。增加。转速较高时，转速较高时， i i和和 mm均较低，均较低，b b也增加。也增加。如图如图部分负荷速度特性曲线部分负荷速度特性曲线在节气门部分开度、节气流损失、充量系数在节气门部分开度、节气流损失、充量系数减小的情况下，使部分负荷速度特性的功率减小的情况下，使部分负荷速度特性的功率、有效转矩低于外特性值。、有效转矩低于外特性值。节气门开度越小，随转速增加，转矩、功率节气门开度越小，随转速增加，转矩、功率曲线下降越快，并使最大功率、最大转矩点曲线下降越快，并使最大功率、最大转矩点向低速方向移动。向低速方向移动。 当节气门开度为当节气门开度为 7575左右时，燃油消耗率左右时，燃油消

25、耗率曲线最低。曲线最低。大于大于 7575开度，混合气较浓，存在燃烧不完开度，混合气较浓，存在燃烧不完全现象，燃油耗率曲线位置较高。小于全现象，燃油耗率曲线位置较高。小于 7575开度时，残余废气相对增多，燃烧速度下降开度时，残余废气相对增多，燃烧速度下降，燃油消耗率曲线位置超高。，燃油消耗率曲线位置超高。如图如图二柴油机速度特性喷油泵油量调节机构（供油拉杆或齿条）位置不喷油泵油量调节机构（供油拉杆或齿条）位置不动，动，柴油机性能指标柴油机性能指标（PePe、T Ttqtq、b b、B B、trtr、排、排气烟度气烟度R R、涡轮前排气温度、涡轮前排气温度t tT T、爆发压力、爆发压力pzp

26、z等）随等）随转速变化转速变化的关系，称为柴油机速度特性。的关系，称为柴油机速度特性。当油量调节机构固定在当油量调节机构固定在标定循环供油量标定循环供油量位置时的位置时的速度特性，称为速度特性，称为柴油机外特性柴油机外特性。当油量调节机构固定在小于标定循环供油量位当油量调节机构固定在小于标定循环供油量位置时的速度特性，称为柴油机部分负荷速度特置时的速度特性，称为柴油机部分负荷速度特性，利用图性，利用图2 27 7所示外特性进行特性分析。所示外特性进行特性分析。图27柴油机外特性 1转矩曲线各种转速下柴油机转矩的大小，主要取决于各种转速下柴油机转矩的大小，主要取决于每循环供油量每循环供油量q q

27、的多少。的多少。柴油机转矩随转速的变化趋势决定柴油机转矩随转速的变化趋势决定 it it、 mm、和和q q随随n n的变化趋势，如图的变化趋势，如图2 28 8所示。所示。图28柴油机c、it、m、q随n的变化关系综上所述，在较低转速范围内，随综上所述，在较低转速范围内，随n n的增加，的增加，由于由于q q和和 i i的增加超过的增加超过 mm下降的影响，使下降的影响，使T Ttqtq增加，在较高转速范围内，随增加，在较高转速范围内，随n n增加，增加， i i和和 mm下降超过下降超过q q增加的影响，使增加的影响，使T Ttqtq 有所下有所下降，但比汽油机降，但比汽油机T Ttqtq

28、曲线平坦。曲线平坦。2功率曲线 由于扭矩由于扭矩T Ttqtq 曲线变化平坦，在一定转速范围内曲线变化平坦，在一定转速范围内，功率，功率PePe几乎与转速几乎与转速n n成正比增加。成正比增加。 3燃油消耗率曲线与汽油机燃油消耗率曲线类似，柴油机的燃与汽油机燃油消耗率曲线类似，柴油机的燃油耗率曲线也是一凹形线，由于柴油机压缩油耗率曲线也是一凹形线，由于柴油机压缩比高，比高， it it较高，曲线比汽油机的平坦，最低较高，曲线比汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应值低。耗油率值比汽油机相应值低。当当 i i和和 mm达到最大值时，出现最低燃油消耗达到最大值时，出现最低燃油消耗b bminmin

29、值。值。 （二）部分负荷速度特性 随油量调节机构位置向随油量调节机构位置向减小供油量方向移动时，循减小供油量方向移动时，循环供油量减小，使部分负荷环供油量减小，使部分负荷速度特性的速度特性的Pe、 Ttq值低于外值低于外特性。但随着负荷减小，循特性。但随着负荷减小，循环供油量随转速的变化趋势环供油量随转速的变化趋势基本不变，使部分负荷速度基本不变，使部分负荷速度特性的变化趋势同外特性相特性的变化趋势同外特性相似，所以柴油机的部分负荷似，所以柴油机的部分负荷速度性的速度性的Pe、Ttq曲线是随负曲线是随负荷的减小，荷的减小，大致平行下降大致平行下降。 耗油率曲线的变化趋势耗油率曲线的变化趋势基本

30、同外特性。当负荷为基本同外特性。当负荷为75%左右时，曲线位置最低左右时，曲线位置最低。 n第三节第三节 柴油机的调速特性柴油机的调速特性调速器起作用时，柴油机性能指标（调速器起作用时，柴油机性能指标（PePe、TtTtq q、b b、B B）随转速或负荷变化的关系，称）随转速或负荷变化的关系，称为柴油机调速特性。为柴油机调速特性。柴油机可根据需要装用柴油机可根据需要装用两级调速器两级调速器和和全程调全程调速器速器。 第三节 柴油机的调速特性第三节 柴油机的调速特性一、柴油机上安装调速器的必要性 1、怠速转速不稳； 2、怠速易熄火； 3、高速易飞车高速易飞车 造成上述问题的根本原因是q随转速的

31、增加而增加，所以调速器工作时，q应随转速的增加而减少。 二、两级调速器 【定义定义】：只在怠速和标定转速附近起作用的调：只在怠速和标定转速附近起作用的调速器。中间转速不起作用，由驾驶员通过加速踏速器。中间转速不起作用，由驾驶员通过加速踏板控制供油量。板控制供油量。 两级调速器的工作原理两级调速器的工作原理图图2 29 9为两级调速器工作原理图。为两级调速器工作原理图。发动机怠速运转时，调速器的飞球发动机怠速运转时，调速器的飞球5 5的离心力，与软的怠速的离心力，与软的怠速弹簧弹簧1010的推力相平衡。当偶然原因使的推力相平衡。当偶然原因使n n高于或低于怠速转速高于或低于怠速转速时，调速器起作

32、用。由于飞球的离心力增大或减小，使调时，调速器起作用。由于飞球的离心力增大或减小，使调节推杆节推杆6 6带动调节杠杆带动调节杠杆8 8，以，以A A为支点右移或左移，减少或为支点右移或左移，减少或增加循环供油量，使转速不至于增加或降低得过多，从而增加循环供油量，使转速不至于增加或降低得过多，从而保持了怠速运转的稳定。保持了怠速运转的稳定。图29 两级调速器工作原理图1油量调节齿条 2油门踏板 3调节轴 4支撑架 5飞球 6调节推杆 7拉杆 8调节杠杆9弹簧滑座 10怠速弹簧11高速弹簧 12滑快两级调速器只在怠速和标定转速时起作用。两级调速器只在怠速和标定转速时起作用。当当转速高于怠速，低于标

33、定转速转速高于怠速，低于标定转速时，由于软的怠速时，由于软的怠速弹簧弹簧1010已被压缩到使滑决已被压缩到使滑决1212抵在弹簧座抵在弹簧座9 9上，这时上，这时硬的高速弹簧硬的高速弹簧1111不能被压缩，则油量调节齿条不能不能被压缩，则油量调节齿条不能被飞球带动，此时由驾驶员通过油门踏板被飞球带动，此时由驾驶员通过油门踏板2 2，直接，直接带动杠杆带动杠杆8 8绕绕B B点摆动，以控制供油量。点摆动，以控制供油量。两级调速器的工作原理两级调速器的工作原理当当发动机转速达到标定转速发动机转速达到标定转速时，若外界阻力矩时，若外界阻力矩下降，使下降，使n n超过标定转速，飞球超过标定转速，飞球5

34、 5产生足够的离产生足够的离心力，使油量调节齿条心力，使油量调节齿条1 1右移，减少了循环供右移，减少了循环供油量，使柴油机的转矩和转速迅速下降，避免油量，使柴油机的转矩和转速迅速下降，避免“飞车飞车”。两级调速器的工作原理两级调速器的工作原理调速特性工况变化调速特性工况变化调速特性工况变化调速特性工况变化右图所示为装用两级右图所示为装用两级调速器的柴油机的调调速器的柴油机的调速特性。由于调速器速特性。由于调速器的作用，使速度特性的作用，使速度特性的两端得到调整。转的两端得到调整。转速变化时，转矩曲线速变化时，转矩曲线急剧变化，中间部分急剧变化，中间部分按速度特性变化。按速度特性变化。 三、全

35、程式调速器及调速特性【定义定义】：在最低转速到最高转速的范围内都在最低转速到最高转速的范围内都起作用的调速器。起作用的调速器。【应用应用】：工程机械、矿山机械等用柴油机一工程机械、矿山机械等用柴油机一般装用全程式调速器。般装用全程式调速器。图212 全程调速器的工作原理1-喷油泵凸轮轴 2-支撑架 3-角形杠杆 4-飞块 5-调速弹簧 6-调节推杆 7-调速 杠杆 8-供油拉杆图9-操纵杆 10-传动杆工作原理工作原理调速器工作时，调速弹簧调速器工作时，调速弹簧5 5的预紧力可由驾驶的预紧力可由驾驶员通油门踏板控制。当控制发动机在某一转员通油门踏板控制。当控制发动机在某一转速下工作时，飞块速下

36、工作时，飞块4 4的离心力与调速弹簧的离心力与调速弹簧5 5的的预紧力相平衡，使发动机稳定运转。预紧力相平衡，使发动机稳定运转。工作过程工作过程当偶然原因使外界阻力变化时，转速增加或当偶然原因使外界阻力变化时，转速增加或降低，飞块降低，飞块4 4的离心力增大或减小，带动供油的离心力增大或减小，带动供油拉杆拉杆8 8向减小或增加供油量的方向移动，直到向减小或增加供油量的方向移动，直到重新达到平衡。因此实际工作中，发动机可重新达到平衡。因此实际工作中，发动机可以在选定的某种转速下，以近似不变的转速以在选定的某种转速下，以近似不变的转速稳定工作。稳定工作。工作过程工作过程要想改变转速，只要改变油门踏

37、板位置，相要想改变转速，只要改变油门踏板位置，相应改变调速弹簧起作用的预紧力即可，这时应改变调速弹簧起作用的预紧力即可，这时又可沿另一调速特性工作。又可沿另一调速特性工作。调速特性调速特性图图2 21313为装用全程调速器为装用全程调速器的柴油机调速特性。由于调的柴油机调速特性。由于调速器的作用，转矩特性得到速器的作用，转矩特性得到改善。当外界阻力急剧变化改善。当外界阻力急剧变化时，时，转矩可由最大到零或由转矩可由最大到零或由零到最大，转速却变化很小零到最大，转速却变化很小。它不仅能限制超速和保持。它不仅能限制超速和保持怠速稳定，而且能自动保持怠速稳定，而且能自动保持在选定的任何速度下稳定工在

38、选定的任何速度下稳定工作。作。 二调速器工作指标1调速率 调速率是用来评价调速器工作的好坏，分为调速率是用来评价调速器工作的好坏，分为稳定调速率和瞬时调速率两种。稳定调速率和瞬时调速率两种。1）稳定调速率 12）瞬时调速率21 1）稳定调速率）稳定调速率式中式中 n n1 1突变负荷前柴油机的转速（突变负荷前柴油机的转速（r rmi nmi n） n n2 2突变负荷后柴油机的稳定转速（突变负荷后柴油机的稳定转速（r rmi nmi n） n n柴油机标定转速（柴油机标定转速（r rminmin）。）。一般车用柴油机一般车用柴油机 1 11010，稳定调速率值过大，工，稳定调速率值过大，工作稳

39、定性差。作稳定性差。nnn211当柴油机在标定工况下，突然卸去全部负荷，突变负荷当柴油机在标定工况下，突然卸去全部负荷，突变负荷前后转速稳定情况。前后转速稳定情况。 2）瞬时调速率2当柴油机在负荷突变时，转速经过数次波动当柴油机在负荷突变时，转速经过数次波动直到稳定，在此期间转速波动的瞬时变化百直到稳定，在此期间转速波动的瞬时变化百分比。是评定调速器过渡过程的指标。分比。是评定调速器过渡过程的指标。2）瞬时调速率2式中式中 n n3 3负荷突变时柴油机的最大（或最小负荷突变时柴油机的最大（或最小）瞬时转速（）瞬时转速（r rmi nmi n）；）； n n1 1突变负荷前的柴油机稳定转速（突变

40、负荷前的柴油机稳定转速（ r rmi nmi n）；）； n n柴油机的标定转速（柴油机的标定转速（r rmimi）。）。nnn1322不灵敏度调速器工作时，由于需要一定的力来克服调速调速器工作时，由于需要一定的力来克服调速系统的摩擦阻力，因此，在一定转速变化范围系统的摩擦阻力，因此，在一定转速变化范围内，调速器不会立即起作用来改变供油量。当内，调速器不会立即起作用来改变供油量。当柴油机负荷减小时，调速器开始起作用的转速柴油机负荷减小时，调速器开始起作用的转速与负荷增大时开始起作用的转速之差，与柴油与负荷增大时开始起作用的转速之差，与柴油机平均转速之比，称为调速器的不灵敏度。机平均转速之比，称为调速器的不灵敏度。2不灵敏度式中式中 n n2 2柴油机负荷减小时，调速器开始起作用柴油机负荷减小时，调速器开始起作用的柴油机转速（的柴油机转速（r rminmin）；）； n n1 1柴油机负荷增大时，调速器开始起作用的柴油机负荷增大时，调速器开始起作用的柴油机转速（柴油机转速（r rminmin）；）； n n柴油机的平均转速（柴油机的平均转速（r rminmin）。）。 若不灵敏度过大，会引起柴油机运转不稳，严重若不灵敏度过大，会引起柴油机运转不稳，严重时会导致调速器工作失灵，产生飞车。时会导致调速器工作失灵，产生飞车。nnn12第四节 内燃机的万有特性第四节