第九章内燃机的使用特性与匹配1

第九章内燃机的使用特性与匹配内燃机的工作特性是内燃机性能的对外反映。特性的表现形式有很多，除了前面已经介绍的调整特性（如：燃料特性和点火正时、供油正时调整特性等）和调速特性外，本章将重点介绍内燃机的基本使用特性，如负荷特性、速度特性、万有特性等。1第一节内燃机的工况内燃机的使用特性表明它在不同工况下的使用性能。内燃机工况就是指它实际运行的工作状况。表征内燃机工况的参数：

1）转速——表示工作频率；

2）转矩——表示工作负荷；

3）功率——表示工作负荷；2由于转矩与内燃机的平均有效压力成正比，所以也经常用平均有效压力表示内燃机的负荷。这些参数之间的关系:公式（9－1）用平均有效压力表示的负荷与内燃机的尺寸无关，便于比较不同内燃机真正的负荷水平。3为内燃机油量控制机构处于最大位置时不同转速下内燃机所能发出的最大功率（外特性功率线）内燃机最低稳定工作转速，低于此转速时，由于飞轮等储能较小，导致内燃机转速波动过大，不能稳定工作内燃机最高工作转速，它受到转速过高引起的惯性力增大，机械损失加大，充量系数下降、工作过程恶化等各种不利因素限制。标定转速4内燃机可能的工作范围就是上述三条边界线加上横坐标轴所围成的区域。1）点工况——运行过程中转速和负荷均保持不变，如A点，的内燃机称为点工况内燃机。 P269典型的工况分为以下三类：2）线工况——当内燃机发出的功率与曲线转速之间有一定的函数关系时，属于线工况内燃机。 P2693）面工况——当内燃机作为汽车及其他陆地运输和作业机械的动力时，它的转速取决于车辆的行驶速度，而它的功率则取决于车辆的行驶阻力，而行驶阻力不仅与车辆的行驶速度有关，更主要取决于道路的情况或土壤的条件等，功率和转速都独立地在很大范围内变化。这时，内燃机称为面工况内燃机 P2695对于点工况内燃机来说，标定功率点的指标足以说明一切，而对于线工况特别是面工况的内燃机来说，光是标定点的指标是不够的，还要研究不同工况下的工况情况。内燃机的使用特性——内燃机的动力性指标、经济性指标、排放指标等随其运行工况的变化规律，称为内燃机的使用特性。常有：负荷特性、速度特性、万有特性。特性曲线——用来表示各指标随工况的变化曲线称为特性曲线。6第二节内燃机的负荷特性内燃机负荷特性定义：指当内燃机的转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系。这时性能指标主要指燃料消耗率，有时也加上燃料消耗量B和排气温度等。由于转速不变，内燃机的有效功率、转矩、平均有效压力之间互成比例关系，均可用来表示负荷的大小。7负荷特性的测取与画法：负荷特性是在内燃机试验台架上测取的。测试时，变动测功器负荷的大小，并相应调整内燃机的油量调节机构位置，以保持规定的内燃机转速不变，待工况稳定后记录数据，得到一个试验点。将不同负荷的试验点相连即得到负荷特性曲线。由于每一条负荷特性仅对应内燃机得一种转速，为了满足全面评价性能得需要，常常要测出不同转速下得多条负荷特性曲线，其中最有代表性得是标定转速和最大转速。8柴油发动机与汽油发动机负荷特性曲线9总结：1）负荷特性曲线上，最低燃料消耗率越小，内燃机经济性越好；2）be曲线变化平坦，表示在宽广得负荷范围内，能保持较好得燃料经济性，这对于负荷变化较大得内燃机来说十分重要。3）无论是柴油机还是汽油机，都在中等偏大得负荷范围下， be最低。104）全负荷时，虽然内燃机功率输出最大，但燃料经济性并不是最好。5）在低负荷区，be显著升高。为使内燃机在实际使用时节约燃料，希望负荷接近经济负荷。内燃机得负荷特性主要体现在其燃料经济性得特性。11第三节内燃机的速度特性内燃机速度特性定义：指内燃机在供油量调节机构保持不变的情况下，性能指标随转速而变化的关系。这时，性能指标主要指内燃机的转矩、功率、燃料消耗率和排气温度等。12发动机转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。同一种型号的发动机，当其用途不同时，其标定功率值并不相同。13油量调节机构的位置不同，得出不同的速度特性。其中，当柴油机的油门固定在标定位置，或汽油机的节气门全开时得出的速度特性，称为内燃机的外特性。油量低于标定位置时的速度特性称为部分速度特性。由于外特性反映内燃机所能达到的最高动力性能，确定最大功率或标定功率、最大转矩及它们相应的转速，因而是十分重要的。外特性体现其工作能力即动力性的特性。14测试时，将油门或节气门位置固定不动，调节测功器的负荷，内燃机的转速相应发生变化，待工况稳定后记录数据，得到一个试验点。将不同转速的试验点相连即得到速度特性曲线。15柴油发动机与汽油发动机速度特性曲线P27216一，柴油机速度特性；二，汽油机速度特性；三，适应性系数P274；17第四节内燃机的万有特性负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一节气门位置时，内燃机各参数随负荷或转速得变化规律。车用内燃机工况变化范围很广，要弄清它们在各种不同使用工况下得性能，就需要有对应不同转速得多张负荷特性曲线图或对应不同节气门位置得多性能参数得变化，经常应用多参数得特性得特性曲线，称为万有特性。18