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1、第九章第九章 内燃机的特性内燃机的特性第一节第一节 内燃机的工况与特性内燃机的工况与特性一、内燃机工况的表示方法：一、内燃机工况的表示方法： 1 1、内燃机的功率内燃机的功率NeNe、扭矩扭矩MeMe和转速和转速n n之间有如之间有如下关系下关系： （kW） (N.m) 式中，式中， ，对于一定的内燃机是，对于一定的内燃机是一常数，所以一常数，所以扭矩扭矩M Me e与平均有效压力与平均有效压力p pe e成正比。成正比。1PPT课件二、内燃机工况的分类二、内燃机工况的分类 1 1固定式工况固定式工况（如图（如图9-19-1中的直线中的直线l l所示。）所示。） 转速几乎保持不变转速几乎保持不
2、变，功率功率则随工作则随工作机械负荷机械负荷的大小由的大小由零零变到最大变到最大的工况称为的工况称为内燃机的固定式工况内燃机的固定式工况，亦称，亦称直线工况直线工况。 2 2螺旋桨工况螺旋桨工况（如图（如图9-19-1中的曲线中的曲线2 2所示。）所示。） 功率与转速之间具有一定的函数关系的工况称为螺旋桨功率与转速之间具有一定的函数关系的工况称为螺旋桨工况，也称函数工况工况，也称函数工况。当内燃机驱动空气中或水中的螺旋桨。当内燃机驱动空气中或水中的螺旋桨工作时，即工作时，即N=f(n)N=f(n)。这时螺旋桨的这时螺旋桨的扭矩与转速的平方成正比扭矩与转速的平方成正比，功率与转速的功率与转速的3
3、 3次方成正比次方成正比，即，即N Ne e=Kn=Kn3 3,K,K为比例常数。为比例常数。 3 3车用工况车用工况（如图（如图9-19-1中阴影部分所示。）中阴影部分所示。） 内燃机的内燃机的功率和转速功率和转速都都独立独立地在很大范围内变化，它们地在很大范围内变化，它们之间之间无一定的函数关系无一定的函数关系，这种工况称为，这种工况称为车用工况车用工况，亦称，亦称面工面工况。况。根据内燃机所驱动的工作根据内燃机所驱动的工作机械负荷和转速的变化情况，机械负荷和转速的变化情况，内燃机的工况大致可分为内燃机的工况大致可分为3 3类。类。2PPT课件三、内燃机的特性及其特性曲线三、内燃机的特性及
4、其特性曲线1 1、内燃机调整情况及运行、内燃机调整情况及运行工况变化工况变化时，其主要时，其主要性性能参数能参数( (N N0 0、M MO O、g ge e等等) )也随之改变也随之改变，这种变化关系，这种变化关系称为称为内燃机的特性内燃机的特性。 1 1）随）随内燃机各项内燃机各项调节参数调节参数而变化的关系称为而变化的关系称为调节特性调节特性 2 2）随随运行工况运行工况而变化的特性称为性能特性而变化的特性称为性能特性( (简简称特性称特性) )。通常这种变化关系是用曲线形式表示，。通常这种变化关系是用曲线形式表示，故称它为故称它为特性曲线。特性曲线。 内燃机的特性很多，其中主要的是内燃
5、机的特性很多，其中主要的是速度特性和速度特性和负荷特性。负荷特性。3PPT课件第二节第二节 负荷特性负荷特性 一一、定定义义：所所谓谓负负荷荷特特性性是是指指内内燃燃机机转转速速不不变变时时，其其性能参数性能参数( (G Gf f、g ge e、t tr r等等) )随随负荷而变化负荷而变化的关系。的关系。 二、实际意义：二、实际意义： 1 1、负荷特性曲线上可看出不同负荷下的燃油消耗率。、负荷特性曲线上可看出不同负荷下的燃油消耗率。 2 2、根据、根据各种转速各种转速下的负荷特性，可以绘制下的负荷特性，可以绘制万有特性万有特性。 3 3、负荷特性是内燃机最基本的特性，容易测定，在、负荷特性是
6、内燃机最基本的特性，容易测定，在内燃机的调试过程中，经常用内燃机的调试过程中，经常用负荷特性作为性能比较负荷特性作为性能比较的标准。的标准。 4 4、负荷特性给出了在、负荷特性给出了在等速等速情况下，内燃机的负荷与情况下，内燃机的负荷与燃油消耗率的关系。燃油消耗率的关系。 4PPT课件三、汽油机的负荷特性三、汽油机的负荷特性 1 1、定义：汽油机转速一定时，、定义：汽油机转速一定时，每小时每小时燃油消耗量燃油消耗量G Gf f和有效燃油消和有效燃油消耗率耗率g ge e等性能指标随节气门开度变等性能指标随节气门开度变化而变化的特性。化而变化的特性。通过改变节气门通过改变节气门的开度、进而的开度
7、、进而改变进入气缸的混合改变进入气缸的混合气量气量来调节的来调节的( (量调节量调节) ) 从而调节从而调节汽油机的负荷的，所以其负荷特性汽油机的负荷的，所以其负荷特性也称为也称为节流特性节流特性。图图9-29-2所示汽油所示汽油机的负荷特性曲线。机的负荷特性曲线。转速一定时，每小时燃油消耗量转速一定时，每小时燃油消耗量G Gf f，主要决定于节气门主要决定于节气门开度和混合气浓度。随着节气门开度加大，充入气缸的混开度和混合气浓度。随着节气门开度加大，充入气缸的混合气量迅速增加，因而合气量迅速增加，因而G Gf f随之增加。随之增加。汽油机的机械损失主要与转速有关。汽油机的机械损失主要与转速有
8、关。5PPT课件四、柴油机的负荷特性四、柴油机的负荷特性1 1、定义：柴油机转速一定、定义：柴油机转速一定时，每小时时，每小时燃油消耗量燃油消耗量G Gf f和和有效燃油消耗率有效燃油消耗率g ge e等性能指等性能指标标随循环供油量随循环供油量变化而变化变化而变化的特性。的特性。在在柴油机柴油机运转中，运转中，进气量变化不大进气量变化不大，主要是通，主要是通过过改变每循环供油量来改变每循环供油量来改变改变混合气的浓度混合气的浓度( (即过量空气即过量空气系数。系数。) )，从而调节柴油机，从而调节柴油机的负荷，所以又称为的负荷，所以又称为质调节。质调节。6PPT课件2 2、负荷特性曲线变化规
9、律分析：、负荷特性曲线变化规律分析： 图图9-49-4是柴油机按负荷特性运转时一些参数随负是柴油机按负荷特性运转时一些参数随负荷变化的一般规律曲线。荷变化的一般规律曲线。柴油机增加负荷就意味着增加每循环供油量，所柴油机增加负荷就意味着增加每循环供油量，所以每小时的以每小时的耗油量耗油量G Gf f随负荷增加而增加随负荷增加而增加；过量空气系数过量空气系数则随则随负荷增加而减小负荷增加而减小；供油量多，放热也多，使供油量多，放热也多，使排气温度排气温度t tr r随负荷增加随负荷增加而升高；而升高；有效燃油消耗率有效燃油消耗率g ge e的变化规律也与汽油机相似。的变化规律也与汽油机相似。排气烟
10、度随负荷的增加而增加排气烟度随负荷的增加而增加，但在低负荷时增，但在低负荷时增加缓慢，且低负荷时烟度很小，肉眼看不出可认加缓慢，且低负荷时烟度很小，肉眼看不出可认为排气无烟。在高负荷时，烟度增加迅速，当接近为排气无烟。在高负荷时，烟度增加迅速，当接近最大功率时，混合气形成和燃烧恶化，燃烧不完全，最大功率时，混合气形成和燃烧恶化，燃烧不完全，排气烟度急剧增加。排气烟度急剧增加。 7PPT课件第三节第三节 速度特性速度特性 内内燃燃机机速速度度特特性性的的定定义义：当当内内燃燃机机的的燃燃料料供供给给调调节节机机构构( (化化油油器器节节气气门门或或喷喷油油泵泵油油量量调调节节杆杆) )位位置置一
11、一定定时时，内内燃燃机机的的性性能能参参数数( (NeNe、MeMe、gege、等等) )随随转转速速变变化化的关系称为速度特性。的关系称为速度特性。 一、汽油机的速度特性一、汽油机的速度特性 （一）定义：化油器式汽油机的速度特性是在（一）定义：化油器式汽油机的速度特性是在节气节气门开度一定门开度一定、点火提前角和化油器按使用工况调整完、点火提前角和化油器按使用工况调整完好的情况下，好的情况下，汽油机的性能参数汽油机的性能参数随转速变化的规律随转速变化的规律。当当节气门全开节气门全开时，所测得的速度特性为时，所测得的速度特性为全负荷的速度全负荷的速度特性特性( (习惯上亦称习惯上亦称外特性外特
12、性) )。节气门部分打开时所测得节气门部分打开时所测得的速度特性，称为的速度特性，称为部分负荷的速度特性部分负荷的速度特性( (或称部分特或称部分特性性) )。内燃机的外特性表示不同转速下内燃机所能发内燃机的外特性表示不同转速下内燃机所能发出的最大扭矩和最大功率，代表了内燃机所能达到的出的最大扭矩和最大功率，代表了内燃机所能达到的最高动力性能。最高动力性能。 8PPT课件9PPT课件( (二二) )内燃机的适应性系数内燃机的适应性系数 衡量内燃机动力性能的指标之一是适应性系衡量内燃机动力性能的指标之一是适应性系数。它表示内燃机动力性能对外界阻力变化的适数。它表示内燃机动力性能对外界阻力变化的适
13、应能力。应能力。1 1、扭矩储备系数、扭矩储备系数( (或扭矩适应性系数或扭矩适应性系数) ) （9-19-1） 式中式中 Memax-Memax-特性曲线上的最大扭矩值特性曲线上的最大扭矩值( (N Nm)m)； Meb - Meb -标定工况时的扭矩值标定工况时的扭矩值( (N Nm)m)。 内燃机的内燃机的扭矩储备系数越高扭矩储备系数越高，表示汽车或工，表示汽车或工程机械在不换挡的情况下，程机械在不换挡的情况下，内燃机克服外界阻力内燃机克服外界阻力的潜力越大。的潜力越大。 10PPT课件2 2、转速储备系数、转速储备系数( (或转速适应性系数或转速适应性系数) ) （9-29-2）式中式
14、中 n nebeb - -标定转速标定转速( (r rmin)min)； n nMemaxMemax - -最大扭矩时的转速最大扭矩时的转速( (r rmin)min)。 内燃机的内燃机的转速储备系数越高转速储备系数越高，表示内燃机利，表示内燃机利用内部运动零件的动能来用内部运动零件的动能来克服短期超负荷的能力克服短期超负荷的能力越强。越强。有时有时也用扭矩储备系数和转速储备系数之也用扭矩储备系数和转速储备系数之积积( (称为适应性系数称为适应性系数K)K)来表示内燃机动力性能对外来表示内燃机动力性能对外界阻力变化的适应能力界阻力变化的适应能力，即，即 (9-3) (9-3)11PPT课件二、
15、柴油机的速度特性二、柴油机的速度特性（一）定义：当喷油泵油量调节杆（一）定义：当喷油泵油量调节杆( (拉杆或齿杆拉杆或齿杆) )位置一定时，位置一定时，柴油机的性能参数随转速变化的关系柴油机的性能参数随转速变化的关系。当喷油泵油量调节杆。当喷油泵油量调节杆限定在标定功率位置时，测得的速度特性为限定在标定功率位置时，测得的速度特性为全负荷的速度特全负荷的速度特性性( (外特性，见图外特性，见图9 9-9)-9)。油量调节杆固定在小于标定功率位。油量调节杆固定在小于标定功率位置所测得的速度特性，为置所测得的速度特性，为部分负荷的速度特性部分负荷的速度特性( (图图9 9-10)-10)。12PPT
16、课件第四节第四节 调速特性调速特性 一一、定定义义：当当柴柴油油机机的的调调速速手手柄柄固固定定在在某某一一位位置置时时，由由调调速速器器自自动动控控制制喷喷油油泵泵油油量量调调节节杆杆( (拉拉杆杆或或齿齿杆杆) )的的移移动动，使使负负荷荷从从零零变变到到最最大大，此此时时柴柴油油机机的的扭扭矩矩M Me e、功功率率N Ne e和和有有效效燃燃油油消消耗耗率率g ge e等等参参数数随随转转速速的的变变化化关关系系称称为为调调速速特特性性。它它主主要要用用以以考考核核调调速器的性能是否满足使用要求速器的性能是否满足使用要求。 二、调速特性曲线分析：二、调速特性曲线分析：柴油机在进行调速特性试验时，柴油机在进行调速特性试验时，一般要同时测出速度特性曲线，因为调速特性与全负荷速度特一般要同时测出速度特性曲线，因为调速特性与全负荷速度特性有密切联系。图性有密切联系。图9 9-13-13为带全程调速器的柴油机的速度特性和为带全程调速器的柴油机的速度特性和调速特性。调速特性。它以转速为横坐标，相当于速度特性的形式它以转速为横坐标，相当于速度特性的形式。图中。图中的曲线的曲线1 1表示全负荷
