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1、61柴油机负荷特性分析62柴油机速度特性分析63万有特性分析64柴油机噪声61柴油机负荷特性分析（一）柴油机负荷特性特性当发动机转速n不变时，内燃机的性能参数随负荷而变化的关系（由试验得到），可以 直接反映出发动机在不同的负荷下的经济性和排气温度，据此可以得到万有待性曲线。3 fix if）6be=- 汽油低热值：44000kJ/kg;柴油低热值：42500kJ/kg 分析： 由于发动机转速n不变，所以冲量系数血基本不变 当负荷发生变化时，燃料的循坏供应量发生变化，负荷增大时，供油量增人，负荷减小,供油量减小。而电.则随着负荷的增大而减小一一质调节。 当负荷为0时，发动机输出功率prat =0
2、,所以丘二0.发动机的功率完全用于自身的消耗。从be =竺甞公式可以看出，be为无穷大。nitnniHu 当负荷逐渐增大时，Pnm】变化不大，而Pmt増大。由于】丘=Pmt +Pnmi 1+Pnmi /Pmt所以1恤上升比较快，所以be卞降。且到某一油耗时，be达到最小值，即最低油耗 点A 当负荷进一步增人时，过量空气系数卜降，此时混合气的形成与燃烧开始恶化，加（指示热效率）下降，且的下降速度要比丘的上升速度快，所以be开始上升。如果继续加人负荷，此时供油量进一步加人，过量空气系数进一步减小，即空气相 对不足，燃烧更加恶化，所以be上升很快，此时排气管会冒黑烟，活塞、燃烧室内 会产生积碳，发动
3、机过热，发动机的可靠性和寿命都下降。 增压柴油机，当负荷增大时，排气量增大，増压器的转速增大，Pk和Pk增大，所以发动机在高负荷下充量系数和指示热效率Hit基本不变。所以b亡曲线变化比较平坦，此 时限制Pmt的主要是Pz而不是排气烟度。(-)汽油机负荷特性分析： 汽油机试通过机器们开度来调节供油量的，所以是通过改变进入气缸的混合气的j=l 上mi 士 里車调TJ 与柴油机相比所具有的特点：1) b亡普遍较高，且从空负荷到中负荷的过渡中be下降的比较慢，仍然维持在 较高的水平，燃油经济性明显比较差。2) J普遍比较高，且与负荷的关系比较小。3) b亡曲线的弯曲度比较犬，即be犬，而柴油机在中小负
4、荷时的经济性要好于 汽油机。 汽油机和柴油机的be差距的主要原因：1) 柴油机的压缩比高于汽油机一一热效率高2) 柴油机的过量空气系数人于汽油机一一燃烧完全 所以柴油机的恥大于汽油机。3) 柴油机的进气量基本不变，而喷油量是随着负荷的增人而增人，所以dm随着 负荷的增人而减小，mt下降。而汽油机是量调节，满负荷时气缸内的混合气 过多导致燃烧不完全，所以叽较小，在小负荷时，节气门的开度较小，残余 废气系数Y比较人，燃烧速率低，另外泵气损失比较人，所以汽油机在中小 负荷时的油耗高于柴油机。 排气温度的差异：汽油机V柴油机，所以汽油机的排气温度高于柴油机。Tri700600Pe实线为柴油机负荷特性曲
5、线虚线为汽油机负荷特性曲线由于 _318.3P,?ie vhip = p和偏兰泸 OC qb QEm g 辛 QEm加二1欝=1驚A为常数加八盲hr62速度特性分析（一）柴油机速度特性1）当n下降时，柱塞与柱塞套之间的漏油量增大，且柱塞的有效行程由于斜槽节 流作用而减弱，所以爲下降，曲线1不安装校正器，2、3安装校正器。2）从n从最人值下降时，由于气流速度下降，节流损失卞降，所以増加，这时 燃烧得到一定的改善，久匕增人。n很小时，由于进气速度过小，进气不充分，此 时Ge卜降加卜降。3）从加公式可以看出，当n降低时，平均机械损失压力禺机下降，此时加、增 大，所以耳机升高。4）根据以上三点可以看出
6、，柴油机的外特性曲线下的7；是很平坦的（不装校正器时）5）在部分负荷特性下的速度特性：当n很小时,%和加都比较小，耳较小6）be曲线变化范闱内比较平坦，两段略有上翘。可以用be = 甞来解释。Hit H ua. be在中间某一个位置比较低（b点）。b. 当n则时，活塞转速过高，机械损失很人，同时冷匕降低，be增人。c. 当nV吗时，轨下降，燃油雾化差，涡流下降，加降低，be增人。当内燃机在油屋调节机构（油屋调节或节气门）保持不变的情况下，主要性能指标随着内燃 机转速的变化规律叫做发动机的速度特性曲线。当油量调节机构开到最人或者节气门的开度 最人时，发动机的主要性能指标随发动机转速的变化成为发动
7、机的外特性曲线，它反映了发 动机的最人功率、最人转矩和最低油耗所对应的转速。油量调节机构低于最人位置或者节气 门没有开到最大程度时，发动机的主要性能指标随发动机转速的变化规律称为发动机的部分 负荷特性曲线。柴油机速度特性分析：1）循环供油量伽曲线随n增大而增人，根据油量调节杆位置不变时，由于进油孔节流和 燃料泄露的影响，他随n的增加而增加，只有在转速很高转速时，曲线才会转平。2）知识热效率7上，两头低，中间高。低速时，燃油压力低，缸内的气流运动小，这是混 合气形成及燃烧不利，同时传热损失增大，久卜降。高速时，喷油量及燃烧持续角增 大,同时F降,爲升高，加。3）%随着n的升高而降低。柴油机无节气
8、门的流动损失，所以在各种富负荷卜人致相同, 但4）Te曲线，因为孙和加（上升、下降）的影响，故总体比较平坦，但加使其端下垂。5 ） Pe随n增人而增犬，由于Te比较平坦，所以Pe随着n持续增大，当增人到一定值后 由于机械损失的增大而降低。6） beoc丄，由于帀匕、耳尬在高速和低速时都比较小，所以be在在高速和低速时都比较咼。7）内燃机工作稳定性指标： 转矩适应性参数：& = 孕柴油机1. 15-1. 35汽油机1. 25-1. 35 转速kn =柴油机1.4-2. 0 汽油机16 2.5ntnax 总适应性k = ktxkn（二）柴油机、汽油机速度特性比较：1）柴油机在各种负荷下，其Te曲线
9、都比较平坦，在中低负荷F，Te随转速的升高而增 人。汽油机在各种负荷卞，其Te曲线都比较窄，在中低负荷下，Te随转速的升高而 降低。2）柴油机的最佳经济油耗区比较宽，汽油机节气门开度越小，be的翘起程度越人，的最 佳经济油耗区比较窄。_（cVspsPme X qb伯m加如i汽油机的基本不变，所以取决丁-加、伽以及。3）柴V疙63万有特性曲线在一副图上较全面的表现内燃机的各种特性参数的变化，即用系数的特性曲线一一万有特性 曲线64柴油机的噪声（-）发动机的噪声概述1）不同的频率，不同强度的声音无规则地组合在一起，对人造成危害的声波叫做噪 声。2）噪声分类a. 按照频率特征：有调噪声（旋转噪声）和
10、无调噪声。b. 按照噪声源：气体动力噪声（进排气噪声、增压器、风扇）、机械噪声（运动 件的振动）、电磁噪声和燃烧噪声（燃烧压力引起）。3）危害：坏境污染；使人情绪烦躁不安，注意力不集中，记忆力减退，失眠，头晕， 心率失调等。4）响度等级（-）柴油机燃烧噪声的特性和影响因素入=器 压力的升高比是发动机产生根本因素。它的大小决定于发动机滞燃期内所 d（p形成的可燃混合气的数量1. 燃烧室形式的影响1）直喷式：燃料的形式为空间雾化为主，滞燃期内形成的可燃混合气的量增 力口，入增大，Pz升高，发动机工作粗暴，噪声大，入二0.40.8MPa/CA.2）半开式：燃料的形式为空间雾化和油膜蒸发，滞燃期内形成
11、的可燃混合气 的量相对直喷式要少，入二0.40.6MPa/CA.噪声略小。球形燃烧室A二0. 2 0. IMPa/CA.工作柔和、噪声小。3）分开式：主燃烧室的入较小，涡流室入二0.20.4MPa/CA,预燃室入二0. 14 0. 4MPa/CA.2. 喷油量的影响：循坏供油量和滞燃期的喷油屋越小，发动机的压力升高比越小，噪声越底，但是喷油量不能太小，需要保证发动机的功率和冷起 动性能。3. 喷油速率的影响：a当循坏喷油量不变增人喷油率时，增加了发动机在滞燃期内的供油量，发动机的噪声升高，发动机的噪声增大。b喷油率的提高可以在一定程度上改善发动机的经济性和烟 度。4. 负荷和转速的影响：当循环
12、供油量不变负荷增大时，爆发压力升高，但A却因为滞燃期随负荷升高而虽短，所以噪声基本不变。但是当 喷油提前角增大时，负荷增大，噪声增人。对于增压柴油 机，负荷增人时，噪声反而是降低的。当n增大时，散热 损失和漏气损失下降，压缩终了的温度降低，压力升高, 压力升高比降低，噪声下降。5. 增压的影响：增压后，7；和4都升高，P下降，压力升高比下降，噪声降低。但当发动机处于低负荷时，以下降，噪声高于非增压机型。总的来说增压后发动机的噪声低。增压中冷的发动机要比没带中 冷的发动机的噪声高。6. 加速造神高的影响：n增大后，噪声升高。7. 燃料性质的影响:低十六烷值的燃料，P提高，噪声较高（三）机械噪声源
13、和表面辐射噪声柴油机各运动件之间一一间隙一一撞击一一弹性变形一一振动一一机械噪声机械噪声：主：活塞对缸套的敲击配气机构正时齿轮次：喷油泵轴承1）活塞敲击的噪声：a. 活塞与缸套之间的间隙，侧向力引起，形成活塞冲击缸套，上下两侧最严重。b. 活塞销的摆动。c. 活塞与缸壁的摩擦。d. 缸套的振动。e. 活塞的变形。其噪声大小与卞列因素有关a. 燃烧的特性。b. 活塞销孔中心位置。c. 活塞缸套间隙的犬小。d. 活塞环的张力。e. 活塞与之间缸壁的润滑状态。f. 活塞的人小形状和重量。g. 缸套的刚度2）正时齿轮和配气机构的噪声：a. 齿轮参数、结构形状、材料、加工精度和表面粗糙度。b. 支持齿轮
14、的机构、轴的刚度、齿轮室的结构（罩壳）、齿轮传动方式和润滑条件3）其他机械噪声源：喷油系统：喷油泵和高压油系统的振动、油压脉冲、油内气泡凸轮轴、调速器4）结构相应和表面噪声辐射（四）柴油机燃烧和机械噪芦的产生和传递路径AB：着火延迟期（滞燃期）BC:急燃期BC:缓燃期DE:后燃期（四）气体动力噪声和产生原理1）进排气系统 2）冷却风扇（主要）3）涡轮增压器风扇选装噪声（紊流噪声）增压器、压气机（进气噪声） 排气噪声（五）降低柴油机噪声的方法：1控制发动机噪声源控制发动机燃烧噪声源压力升高比，燃烧初期的放热率减小，预混合燃烧的比 例减小，发动机的经济性能会下降。a. 减少发动机的滞燃期喷油量（T
15、）：I. 采用增压技术II. 减小发动机的喷油提前角Q,改善燃油雾化。III. 适当增大压缩终了的压力和温度。IV. 使用着火改进剂，提高燃料的着火性能。b. 减少在滞燃期内形成的可燃混合气的量。I. 采用低噪声的燃烧系统（涡流室、预燃室、球形燃烧室）II. 改进供油系统的机构，采用电控供油系统。2控制发动机的机械噪声源：a. 控制活塞的敲击：I. 活塞销采用偏心设计，一般为1.5nunII. 减小活塞与缸套的河隙：釆用椭圆椎体活塞、组合式活塞。III. 减小活塞的质量。IV. 缸套的刚度和自振频率。V. 在保证密封和寿命的前提下减少活塞坏的数目。b. 控制正时齿轮端的噪声源：I. 选择较小的齿轮模数和压力角以及外径，提高齿轮的刚度。II. 提高齿轮的加工精度。III. 正时齿轮前最好安装在飞轮端。IV.Vc. 控制配气机构的噪声源：I. 选用性能良好的凸轮型
