第六章内燃机特性(自).ppt

1、第六章第六章 内燃机特性内燃机特性 发动机工况发动机工况 发动机负荷特性发动机负荷特性发动机速度特性发动机速度特性柴油机调速特性柴油机调速特性发动机万有特性发动机万有特性大气修正大气修正 6-1 发动机工况和性能指标分析式发动机工况和性能指标分析式 一一 发动机工况发动机工况 定义：内燃机工况就是指内燃机实际运定义：内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。行的工作状况。工况：有效功率工况：有效功率Ne，转速，转速n 工况分为第一类工况、第二类工况和第工况分为第一类工况、第二类工况和第三类工况三类工况 3nPe，内燃机性能参数随参数调整情内燃机性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。况或运

2、转工况变化的规律。性能指标随调整情况变化的特性称为性能指标随调整情况变化的特性称为，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；等；性能指标随运行工况变化的特性称为性能指标随运行工况变化的特性称为，如负荷特性、速度特性和调速特性等如负荷特性、速度特性和调速特性等。用来表示特性的曲线称为用来表示特性的曲线称为，它是评价它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式内燃机的一种简单、直观、方便的形式。研究内燃机特性的必要性 二 发动机性能指标分析式pkevim1 Mkevim2 Nknevim3 gkeim41 GknTv56-2 发动机负荷特性 转速转速n不变

3、，发动机的经济性指标随负荷不变，发动机的经济性指标随负荷变化的关系变化的关系 。目的：研究发动机经济性目的：研究发动机经济性负荷特性曲线是在发动机试验台架上测负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取的。试验时，调整测功器负荷的大小，取的。试验时，调整测功器负荷的大小，并相应调整油量调节机构位置，以保持并相应调整油量调节机构位置，以保持发动机的转速不变，待工况稳定后，依发动机的转速不变，待工况稳定后，依次记录不同负荷下的有关数据，并整理次记录不同负荷下的有关数据，并整理得到性能曲线。得到性能曲线。一 汽油机的负荷特性1 g1 ge e曲线曲线miekg14负荷节气门开度m，i ge 曲线陡。 负荷为

4、发出最大功率 1，燃烧不完全 ge 。 2 GT曲线负荷负荷G GT T 。负荷负荷，开度，开度7080%时时化油器中省油器（或化油器中省油器（或多腔分动化油器的副腔）开始起作用，使混合气变多腔分动化油器的副腔）开始起作用，使混合气变浓，浓， = 0.80.9 GT 。 nkGvT5二 柴油机的负荷特性定义:转速转速n不变，柴油机的经济性指标随负荷不变，柴油机的经济性指标随负荷( (油门开度油门开度) )变化的关系。变化的关系。 特性曲线 1 1 i i，m m曲线曲线负荷负荷g g 燃烧完全程度燃烧完全程度i i 。负荷负荷Ni ，Nm 基本不变基本不变 mmiNN1g ge e曲线负荷负荷

5、g gm m ，i i g ge e 。负荷负荷g g 燃烧恶化燃烧恶化m m ，i i g ge e miekg143 ge曲线上的特征点 1点：g geminemin。2点：排黑烟，冒烟界限点。标定功率的选择：车用柴油机：定在冒烟界限处，即2点。拖拉机柴油机：定在冒烟界限2点以内。3点：N Nemaxemax点。过3点：G GT T ，g ge e N Ne e。三 柴油机与汽油机负荷特性曲线分析 1 同一n下：（1）柴油机比汽油机g geminemin低10%-30%.（2）曲线平缓 负荷变化较广时，能保持较好的经济性。 所以，柴油机的经济性比汽油机的好。2 从负荷特性曲线可知，小负荷时

6、，g ge e 。 所以，在功力性满足的前提下，不宜装功率过大的发动机，以求g ge e ，避免大马拉小车。3 全面评价经济性，应作出不同n下的许多负荷特性曲线 万有特性曲线。 6-3 发动机速度特性 定义：定义：发动机节气门开度（或油门开度）发动机节气门开度（或油门开度）不变，发动机性能指标随转速变化的关系不变，发动机性能指标随转速变化的关系目的：目的：研究发动机动力性。研究发动机动力性。外特性（全负荷的速度特性）外特性（全负荷的速度特性）：油门开度油门开度全开（全开（100%100%）部分速度特性部分速度特性：油门固定在部分开启位置油门固定在部分开启位置 测试方法速度特性也是在内燃机试验台

7、架上测出速度特性也是在内燃机试验台架上测出的。测量时，将油量调节机构位置固定的。测量时，将油量调节机构位置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，然后记录有关数据并速相应发生改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标作为横坐标。一 汽油机的速度特性 （一）外特性曲线（一）外特性曲线 1 Me曲线由于由于 基本不变基本不变mivekM2Mkevim2 v v：n n气流惯性气流惯性v v ；n n节节流损失流损失v v 。i i：n n气流运动气流运动混合气形成改善混合气形成改善i i ；

8、n n燃烧时间燃烧时间 ，燃烧恶化，燃烧恶化i i 。m m：n nm m 。2 Ne曲线低速时：低速时：n nM Me eN Ne e；高速时：高速时：n Me Ne （不大）（不大）。 3 ge曲线gkeim41 低速时：低速时：n ni i ，m m g ge e 高速时：高速时：n ni i ，m m g ge e4 GT曲线nkGvT5低速时：低速时：n nv v ，n n G GT T ；高速时：高速时：n nv v ，n n G GT T （不大）。（不大）。G GT T曲线先陡后缓。曲线先陡后缓。（二）外特性的意义 1 1 后备功率后备功率后备功率大，爬坡、加速性好。后备功率大

9、，爬坡、加速性好。但后备功率过大，则常用工况在低负荷区但后备功率过大，则常用工况在低负荷区经济性差。经济性差。2 2 最大最大M Me e时的时的n n最大最大M Me e时的时的n n越低，克服外界阻力能力越强。越低，克服外界阻力能力越强。二 柴油机的速度特性 （一）定义油量调节机械（油门拉杆或齿条）位置固油量调节机械（油门拉杆或齿条）位置固定不动，柴油机性能指标随转速定不动，柴油机性能指标随转速n n变化的关变化的关系。系。（二）柴油机的外特性 Me=k gmi1 Me曲线 Mkevim2 g：ng （油泵速度特性）（油泵速度特性）i i：n ni i ；n n燃烧时间燃烧时间 ， i i

10、 。m m：n nm m 曲线平缓曲线平缓 2 曲线 Ne=Me n M Me e曲线平缓曲线平缓 基本是常数，基本是常数，nNe ， 几乎是成直线关系几乎是成直线关系 3 ge曲线gkeim41 低速时：低速时：n ni i ，m m ，g ge e （不大）；（不大）；高速时：高速时：n ni i ，m m g ge e。4 GT曲线 nkGvT5低速时：低速时：n nv v ， G GT T ；高速时：高速时：nv ， GT 曲线较陡曲线较陡 （三）扭矩储备系数和适应性系数K MMMeeemax100%KMMeemax ，Kn 时，时，Me 快快不换档情况下，克服短期超载不换档情况下，克

11、服短期超载能力强能力强 6-4 柴油机调速特性 一一 装调速器的必要性装调速器的必要性 为防止高速飞车和低速熄火。为防止高速飞车和低速熄火。 定义调速特性：调速特性：调速器起作用时，柴油机性调速器起作用时，柴油机性能指标随转速或负荷而变化的关系。能指标随转速或负荷而变化的关系。其中，随转速而变化的关系：其中，随转速而变化的关系：速度特性速度特性形式的调速特性。形式的调速特性。随负荷而变化的关系：随负荷而变化的关系：负荷特性形式的负荷特性形式的调速特性调速特性二 全程式调速器 转速稳定条件：转速稳定条件：离心力在水平方向分力离心力在水平方向分力=弹簧预紧力弹簧预紧力 n离心力水平分力油门拉杆向减

12、油移动供油量g。直到离心力在水平方离心力在水平方向分力向分力=弹簧预紧力弹簧预紧力 n供油量g 。调速手柄调整弹簧的预紧力调速手柄调整弹簧的预紧力弹簧力平弹簧力平衡点变化衡点变化调速器起作用的转速值改变。调速器起作用的转速值改变。一定的预紧力对应于一定的转速范围。一定的预紧力对应于一定的转速范围。因此，在整个发动机工作范围内，均可因此，在整个发动机工作范围内，均可调整扭矩特性。调整扭矩特性。 三 两极式调速器 为防止高速飞车和低速熄火。为防止高速飞车和低速熄火。 四 调速器的工作指标（一）调速率（一）调速率 1 1 稳定调速率稳定调速率 1 1n n1 1为负荷突卸前发动机的稳定转速；为负荷突

13、卸前发动机的稳定转速；n n2 2为负荷突卸后发动机的稳定转速；为负荷突卸后发动机的稳定转速；n n为发动机的标定转速。为发动机的标定转速。 nnn121 1小小曲线陡曲线陡转速回复到稳定点的能转速回复到稳定点的能力强。力强。 要求：要求：农灌及工程机械农灌及工程机械 1 1 8 % 8 %；汽车、拖拉机汽车、拖拉机 1 1 10 % 10 %； 发电机发电机 1 5 %。 2 2 瞬时调速率瞬时调速率 2 2n n1 1为外界阻力突卸前发动机的稳定转速；为外界阻力突卸前发动机的稳定转速；n n3 3为外界阻力突卸时发动机的最大或最小为外界阻力突卸时发动机的最大或最小瞬时转速；瞬时转速；n n

14、为发动机的标定转速。为发动机的标定转速。 nnn132表示表示n n波动的大小。波动的大小。 2大大转速波动大，易游车。转速波动大，易游车。要求：要求：一般一般 2 12 % 12 %发电机发电机 2 8 % 8 %（二）不灵敏度 n1负荷负荷 时，调速器开始起作用的转速；时，调速器开始起作用的转速；n2负荷负荷 时，调速器开始起作用的转速；时，调速器开始起作用的转速； n为平均转速。为平均转速。 nnn12E为推力盘上的推力；为推力盘上的推力；R为推力盘上的摩擦力。为推力盘上的摩擦力。 取决于摩擦力。取决于摩擦力。 转速稳定性差；转速稳定性差； 调速器失灵，调速器失灵，易飞车。易飞车。n n

15、 。一般：一般： 1.22%；转速低时：；转速低时： 1013%。 RE6-5 发动机万有特性 一 特性曲线外特性曲线：ABCD。A：调速手柄最大位置，外界阻力矩R = 0，最高空转转速点。B：发动机标定功率点，gemax。C：最大扭矩点，由此可得扭矩储备系数和适应性系数K。D：外特性上最低稳定转速点。 二等g ge e曲线 做图法 三 等功率曲线 解析法 npkn iVpNehee31030等功率曲线为一组双曲线 四 分析1 最内层的等g ge e曲线相当于最经济的区域。曲线越向外，g ge e越大。2 若曲线沿横向较长，n变化较大的范围内，g ge e变化较小。适于车用，其最经济区大约在万

16、有特性曲线的中间偏上位置。 若曲线沿纵向较长，负荷变化较大的范围内，g ge e变化较小。适于拖拉机用，其最经济区大约在万有特性曲线的上部。6-6 根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油量限定在标定功率的位置上。对于同一种发动机，用于不同场合时，可以有不同的标定功率值，其中，15min功率最高，持续功率最低。内燃机所发出的功率取决于吸入气缸的空气量，而吸入气缸的空气量直接与大气密度有关。例如，一台装备非增压柴油机的汽车，从沿海行驶到海拔2200m的西宁市，大气密度下降了215，在保持过量空气系数不变的前提下，柴油机的

17、指示功率也将下降21左右。同样，大气相对湿度的变化也会影响到实际进入气缸内的干空气量，对工作过程产生影响。这意味着大气状态变化将全面影响内燃机性能。因此，在功率标定时，必须规定标准大气状态条件。习题1 什么是内燃机速度特性、外特性、负荷特性、柴油机调速特性2 试分析汽油机、柴油机负荷特性曲线的变化，并比较其不同特点。3 试分析汽油机、柴油机速度特性曲线的变化，并比较其不同特点。4 绘制全程式调速器的速度特性形式的调速特性曲线图，并在调速范围内任意描述一点“B”的工作状况。5 进行负荷特性、速度特性实验的目的是什么？6 在外特性中，为什么柴油机的扭矩曲线比汽油机的平坦些？这对实际使用有何影响？7 什么是扭矩储备系数、扭矩适应性系数和转速适应性系数。8 试述万有特性曲线的测取方法。9 试述车用柴油机装调速器的必要性。10 试述稳定调速率、瞬时调速率和调速器不灵敏度的定义。