内燃机学第九章ppt课件

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1、第九章第九章 内燃机的运用特性与匹配内燃机的运用特性与匹配oo内燃机的特性是内燃机性能的内燃机的特性是内燃机性能的综综合反映。特性的方式有很合反映。特性的方式有很多，除了前几章曾多，除了前几章曾经经引引见见的内燃机的内燃机调调速特性与速特性与调调整特性整特性( (如点火提早角如点火提早角调调整特性、供油提早角整特性、供油提早角调调整特性整特性) )外，本章外，本章将重点引将重点引见见内燃内燃饥饥的根本特性，如的根本特性，如负负荷特性、速度特性、荷特性、速度特性、万有特性等。由于内燃机是万有特性等。由于内燃机是为为其他其他动动力安装或任力安装或任务务机械提机械提供供动动力的，相互之力的，相互之间

2、间的配合特性不的配合特性不仅仅涉及到任涉及到任务务机械的性机械的性能，也与内燃机本身的特性能，也与内燃机本身的特性亲亲密相关，密相关，为为此，本章将引此，本章将引见见内燃机与任内燃机与任务务机械的匹配方法。机械的匹配方法。 oo对对内燃机的特性及其匹配内燃机的特性及其匹配进进展研展研讨讨，不，不仅仅是是为为了了评评价内燃价内燃机的性能，机的性能，为为正确、合理地正确、合理地选选用内燃机提供根据，同用内燃机提供根据，同时时，还还可以可以经过对经过对影响内燃机特性各种要素的分析。提出改良影响内燃机特性各种要素的分析。提出改良特性以特性以顺应顺应匹配要求的各种技匹配要求的各种技术术措施，以措施，以优

3、优化整个化整个动动力安力安装的性能。装的性能。主要内容主要内容o第一第一节 内燃机的工况内燃机的工况 o第二第二节 内燃机的内燃机的负荷特性荷特性 o第三第三节 内燃机的速度特性内燃机的速度特性 o第四第四节 内燃机的万有特性内燃机的万有特性 o第五第五节 内燃机的功率内燃机的功率标定及大气修正定及大气修正 o第六第六节 内燃机与任内燃机与任务机械的匹配机械的匹配第一节第一节 内燃机的工况内燃机的工况内燃机工况就是指内燃机内燃机工况就是指内燃机实践运践运转的任的任务情况。情况。工况的定工况的定义表示任表示任务频率的率的转速速n表示任表示任务负荷的荷的转矩矩Ttq、功率、功率Pe， Ttq与与p

4、me成正比成正比内燃机的任内燃机的任务区域区域上边境限上边境限上边境限上边境限3 3为内燃机油为内燃机油为内燃机油为内燃机油量控制机构处于最大量控制机构处于最大量控制机构处于最大量控制机构处于最大位置时，不同转速下位置时，不同转速下位置时，不同转速下位置时，不同转速下内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最大功率大功率大功率大功率 左侧边境限为内燃机最低稳定左侧边境限为内燃机最低稳定左侧边境限为内燃机最低稳定左侧边境限为内燃机最低稳定任务转速任务转速任务转速任务转速nminnmin限制线，低于此限制线，低于此限制线，低于此限制线，低于此转速时，由于曲轴飞轮等运动

5、转速时，由于曲轴飞轮等运动转速时，由于曲轴飞轮等运动转速时，由于曲轴飞轮等运动部件储存能量较小，导致转速部件储存能量较小，导致转速部件储存能量较小，导致转速部件储存能量较小，导致转速动摇大，内燃机无法稳定任务动摇大，内燃机无法稳定任务动摇大，内燃机无法稳定任务动摇大，内燃机无法稳定任务 右侧边境限为最高转右侧边境限为最高转右侧边境限为最高转右侧边境限为最高转速速速速nmaxnmax限制线，遭限制线，遭限制线，遭限制线，遭到转速过高所导致的到转速过高所导致的到转速过高所导致的到转速过高所导致的惯性力增大、机械摩惯性力增大、机械摩惯性力增大、机械摩惯性力增大、机械摩擦损失加剧、充量系擦损失加剧、充

6、量系擦损失加剧、充量系擦损失加剧、充量系数下降、任务过程恶数下降、任务过程恶数下降、任务过程恶数下降、任务过程恶化等各种不利要素的化等各种不利要素的化等各种不利要素的化等各种不利要素的限制限制限制限制 内燃机的工况分内燃机的工况分类点工况：运转过程中，转点工况：运转过程中，转速和负荷坚持不变，如排速和负荷坚持不变，如排灌所用的水泵的动力灌所用的水泵的动力点工况：运转过程中，转点工况：运转过程中，转速和负荷坚持不变，如排速和负荷坚持不变，如排灌所用的水泵的动力灌所用的水泵的动力线工况线工况线工况线工况2 2：其特点是内燃机的：其特点是内燃机的：其特点是内燃机的：其特点是内燃机的功率与转速接近于幂

7、函数关功率与转速接近于幂函数关功率与转速接近于幂函数关功率与转速接近于幂函数关系，如图中的曲线系，如图中的曲线系，如图中的曲线系，如图中的曲线2 2示的三次示的三次示的三次示的三次幂函数幂函数幂函数幂函数( )( )。当内燃机。当内燃机。当内燃机。当内燃机作为船用主机驱动螺旋桨时，作为船用主机驱动螺旋桨时，作为船用主机驱动螺旋桨时，作为船用主机驱动螺旋桨时，内燃机所发出的功率必需与内燃机所发出的功率必需与内燃机所发出的功率必需与内燃机所发出的功率必需与螺旋桨吸收的功率相等，而螺旋桨吸收的功率相等，而螺旋桨吸收的功率相等，而螺旋桨吸收的功率相等，而吸收功率又取决于螺旋桨转吸收功率又取决于螺旋桨转

8、吸收功率又取决于螺旋桨转吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低，且与转速成幂函速的高低，且与转速成幂函速的高低，且与转速成幂函速的高低，且与转速成幂函数关系，这样，内燃机功率数关系，这样，内燃机功率数关系，这样，内燃机功率数关系，这样，内燃机功率就呈现一种非常有规律的变就呈现一种非常有规律的变就呈现一种非常有规律的变就呈现一种非常有规律的变化。该类工况常被称为螺旋化。该类工况常被称为螺旋化。该类工况常被称为螺旋化。该类工况常被称为螺旋桨工况或推进工况，也属于桨工况或推进工况，也属于桨工况或推进工况，也属于桨工况或推进工况，也属于线工况。线工况。线工况。线工况。 面工况：其特点是功率与转面工况：其特点

9、是功率与转面工况：其特点是功率与转面工况：其特点是功率与转速都在很大范围内变化，它速都在很大范围内变化，它速都在很大范围内变化，它速都在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系。汽们之间没有特定的关系。汽们之间没有特定的关系。汽们之间没有特定的关系。汽车及其他陆地运输用内燃机，车及其他陆地运输用内燃机，车及其他陆地运输用内燃机，车及其他陆地运输用内燃机，都居于这种工况。此时，内都居于这种工况。此时，内都居于这种工况。此时，内都居于这种工况。此时，内燃机的转速决议于行驶速度、燃机的转速决议于行驶速度、燃机的转速决议于行驶速度、燃机的转速决议于行驶速度、可以从最低稳定转速不断变可以从最低稳定转速不断

10、变可以从最低稳定转速不断变可以从最低稳定转速不断变到最高转速；负荷取决于行到最高转速；负荷取决于行到最高转速；负荷取决于行到最高转速；负荷取决于行驶阻力，在同一转速下，可驶阻力，在同一转速下，可驶阻力，在同一转速下，可驶阻力，在同一转速下，可以从零变到全负荷。内燃机以从零变到全负荷。内燃机以从零变到全负荷。内燃机以从零变到全负荷。内燃机能够的任务区域就是该种类能够的任务区域就是该种类能够的任务区域就是该种类能够的任务区域就是该种类型内燃机的实践任务区域，型内燃机的实践任务区域，型内燃机的实践任务区域，型内燃机的实践任务区域，相应的上况区域称为面工况。相应的上况区域称为面工况。相应的上况区域称为

11、面工况。相应的上况区域称为面工况。研讨内燃机特性的必要性研讨内燃机特性的必要性 为了评价内燃机在不同工况下运转的动力性目的(如功率、转矩、平均有效压力等)、经济性目的(燃油耗费率)、排放目的以及反映任务过程进展的完善程度目的(如指示热效率、充量系数以及机械效率)等，就必需研讨内燃机的特性。 有关定有关定义o所谓内燃机的特性，就是指上述性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。 o性能目的随调整情况变化的特性称为调整特性，如点火提早角调整特性、供油提早角调整特性等； o性能目的随运转工况变化的特性称为性能特性，如负荷特性、速度特性和调速特性等。 o用来表示特性的曲线称为特性曲线，它是评价内燃机

12、的一种简单、直观、方便的方式。第二第二节 内燃机的内燃机的负荷特性荷特性o定义 o测试方法 o作用 o曲线及阐明 o 定定义 负荷特性是指当转速不变时，内燃机的性能目的随负荷而变化的关系，用曲线的方式表示出来，就称为负荷特性曲线。驱动发电机、紧缩机、风机、水泵等动力安装的内燃机，就是按负荷特性运转的。 测试方法方法 负荷特性曲线是在发动机实验台架上测取的。实验时，调整测功器负荷的大小，并相应调整油量调理机构位置，以坚持发动机的转速不变，待工况稳定后，依次记录不同负荷下的有关数据，并整理得到性能曲线。 作作 用用 由了负荷特性可以直观地显示发动机在不同负荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较容易

13、测定，因此在内燃机的调试过程中，经常用来作为性能比较的根据。由于每一 条负荷特性仅对应内燃机的一种转速，为了满足实践运用的要求，需求侧出不同转速下的多个负荷特性曲线。同时，根据这些特性曲线，可以得到发动机的另外一个重要的特性万有特性。 利用负荷特性评价内燃机的燃油经济性利用负荷特性评价内燃机的燃油经济性 o在负荷特性曲线图上，最低燃油耗费率越小，内燃在负荷特性曲线图上，最低燃油耗费率越小，内燃机的经济性越好；机的经济性越好； o燃油耗费率曲线变化越平坦，表示在广大的负荷范燃油耗费率曲线变化越平坦，表示在广大的负荷范围内，能坚持较好的燃油经济性，这对于负荷变化围内，能坚持较好的燃油经济性，这对于

14、负荷变化大的内燃机来说非常重要。大的内燃机来说非常重要。 o此外，无论是汽油机还是柴油机，都是在中等偏大此外，无论是汽油机还是柴油机，都是在中等偏大的负荷范围下，燃油耗费率最低。全负荷时，虽然的负荷范围下，燃油耗费率最低。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。内燃机功率输出最大，但燃料经济性并不是最好。在低负荷区，燃油耗费率显著升高。在低负荷区，燃油耗费率显著升高。 o为使内燃机在实践运用时节约燃料，希望负荷接近为使内燃机在实践运用时节约燃料，希望负荷接近中等负荷。中等负荷。 对对于一条特定的于一条特定的于一条特定的于一条特定的负负荷特性曲荷特性曲荷特性曲荷特性曲线线而而而

15、而言，言，言，言，转转速是固定速是固定速是固定速是固定不不不不变变的，的，的，的，这样这样有有有有效功率效功率效功率效功率PePe、有效、有效、有效、有效转转矩矩矩矩TtqTtq与平均有与平均有与平均有与平均有效效效效压压力力力力pmepme互成互成互成互成比例关系，均可比例关系，均可比例关系，均可比例关系，均可用来表示用来表示用来表示用来表示负负荷的荷的荷的荷的大小。大小。大小。大小。 负负荷特性的横坐荷特性的横坐荷特性的横坐荷特性的横坐标标通常是上述三个参数之一，通常是上述三个参数之一，通常是上述三个参数之一，通常是上述三个参数之一，较为较为常用常用常用常用的是有效功率的是有效功率的是有效

16、功率的是有效功率PePe或平均有效或平均有效或平均有效或平均有效压压力力力力pmepme。纵纵坐坐坐坐标标主要是燃主要是燃主要是燃主要是燃油耗油耗油耗油耗费费量量量量B B、燃油耗、燃油耗、燃油耗、燃油耗费费率率率率bebe以及排温、烟度、机械效率以及排温、烟度、机械效率以及排温、烟度、机械效率以及排温、烟度、机械效率mm等。等。等。等。图图8282所示的就是典型的所示的就是典型的所示的就是典型的所示的就是典型的负负荷特性曲荷特性曲荷特性曲荷特性曲线线。 一、柴油机的负荷特性燃油耗费率曲线的变化趋势，经过燃油耗费率曲线的定义式分析如下 (92) 对于非增压柴油机而吉，当柴油机按负荷特性运转时，

17、由于转速不变，其充量系数根本坚持不变。当负荷变化时，经过燃料调理机构调整循环供油量以顺应负荷的变化，负荷增大时油量添加，反之那么减少。这样，过量空气系数随负荷的添加而减小，这一负荷调理过程被称为“蜕变调理。柴油机的柴油机的负荷特性走荷特性走势分析分析 当当当当负负荷荷荷荷为为零零零零( (空空空空载载) )时时，因无，因无，因无，因无动动力力力力输输出，平均有效出，平均有效出，平均有效出，平均有效压压力力力力pmepme为为零，故机械效率零，故机械效率零，故机械效率零，故机械效率mm为为零，意味着内燃机所零，意味着内燃机所零，意味着内燃机所零，意味着内燃机所发发出的功率完全用于出的功率完全用于

18、出的功率完全用于出的功率完全用于本身耗本身耗本身耗本身耗费费，这样这样从式从式从式从式(92)(92)可知燃油耗可知燃油耗可知燃油耗可知燃油耗费费率率率率bebe为为无无无无穷穷大。当大。当大。当大。当负负荷荷荷荷逐逐逐逐渐渐增大增大增大增大时时，由于平均机械，由于平均机械，由于平均机械，由于平均机械损损失失失失压压力力力力pmmpmm在在在在转转速不速不速不速不变时变变时变化不化不化不化不大，而平均有效大，而平均有效大，而平均有效大，而平均有效压压力力力力pmepme那么随那么随那么随那么随负负荷提高而增大，因此机械效荷提高而增大，因此机械效荷提高而增大，因此机械效荷提高而增大，因此机械效率

19、率率率 随随随随负负荷的增大荷的增大荷的增大荷的增大而上升得而上升得而上升得而上升得较较快。因此，燃油耗快。因此，燃油耗快。因此，燃油耗快。因此，燃油耗费费率率率率bebe，曲，曲，曲，曲线线在在在在负负荷添加荷添加荷添加荷添加时时下降下降下降下降得很快。并且，到达某一得很快。并且，到达某一得很快。并且，到达某一得很快。并且，到达某一负负荷荷荷荷时时，bebe到达最低到达最低到达最低到达最低值值。 随着随着随着随着负负荷的荷的荷的荷的进进一步添加，一步添加，一步添加，一步添加，过过量空气系数量空气系数量空气系数量空气系数aa变变得更小，混合气构成与熄得更小，混合气构成与熄得更小，混合气构成与熄

20、得更小，混合气构成与熄灭灭开开开开场恶场恶化，指示化，指示化，指示化，指示热热效率效率效率效率itit开开开开场场明明明明显显下降，其下降速度逐下降，其下降速度逐下降，其下降速度逐下降，其下降速度逐渐渐超超超超越机械效率上升的速度，燃油耗越机械效率上升的速度，燃油耗越机械效率上升的速度，燃油耗越机械效率上升的速度，燃油耗费费率开率开率开率开场场上升。假上升。假上升。假上升。假设继续设继续添加添加添加添加负负荷，那么空气相荷，那么空气相荷，那么空气相荷，那么空气相对对缺乏，燃料无法完全熄缺乏，燃料无法完全熄缺乏，燃料无法完全熄缺乏，燃料无法完全熄灭灭，从而使燃油耗，从而使燃油耗，从而使燃油耗，从

21、而使燃油耗费费率上升很快，且柴油机大量冒黑烟，率上升很快，且柴油机大量冒黑烟，率上升很快，且柴油机大量冒黑烟，率上升很快，且柴油机大量冒黑烟，导导致活塞、熄致活塞、熄致活塞、熄致活塞、熄灭灭室室室室积积碳碳碳碳. .，发动发动机机机机过热过热，可靠性以及寿命遭到影响。如超越，可靠性以及寿命遭到影响。如超越，可靠性以及寿命遭到影响。如超越，可靠性以及寿命遭到影响。如超越该该极限再极限再极限再极限再进进一步增大一步增大一步增大一步增大负负荷，柴油机大量冒黑烟，功率反而下降。荷，柴油机大量冒黑烟，功率反而下降。荷，柴油机大量冒黑烟，功率反而下降。荷，柴油机大量冒黑烟，功率反而下降。 二、汽油机的负荷

22、特性二、汽油机的负荷特性与柴油机不同的是，在与柴油机不同的是，在测取取汽油机的汽油机的负荷特性荷特性时，油量，油量是是经过改改动节气气门的开度来的开度来调整的，整的，这样相相应地改地改动了了进入气缸的混合气数量，而入气缸的混合气数量，而混合气的混合气的浓度度变化不大，故化不大，故称称为“变量量调理。理。 图882b2b是汽油机的是汽油机的负荷特性。初荷特性。初看起来，汽油机的看起来，汽油机的负荷特性荷特性与柴油机与柴油机负荷特性似乎没什荷特性似乎没什么区么区别。 柴油机与汽油机负荷特性的区别1)汽油机的燃油耗汽油机的燃油耗费率普遍率普遍较高，且高，且在从空在从空负荷向中、荷向中、小小负荷段荷段

23、过渡渡时，燃油耗燃油耗费率下降率下降缓慢，仍慢，仍维持在持在较高高程度，燃油程度，燃油经济性性明明显较差。差。2)汽油机排温汽油机排温普遍普遍较高，高，且与且与负荷关荷关系系较小。小。3)3)汽油机的燃汽油机的燃汽油机的燃汽油机的燃油耗油耗油耗油耗费费量曲量曲量曲量曲线线弯曲度弯曲度弯曲度弯曲度较较大，大，大，大，而柴油机的燃而柴油机的燃而柴油机的燃而柴油机的燃油耗油耗油耗油耗费费量曲量曲量曲量曲线线在中、小在中、小在中、小在中、小负负荷荷荷荷段的段的段的段的线线性性性性较较好。好。好。好。特性差特性差别的解的解释1 由于两种由于两种由于两种由于两种类类型型型型发动发动机的机械效率机的机械效率

24、机的机械效率机的机械效率变变化情况根本化情况根本化情况根本化情况根本类类似，根据式似，根据式似，根据式似，根据式(82)(82)，呵斥汽油机与柴油机燃油耗，呵斥汽油机与柴油机燃油耗，呵斥汽油机与柴油机燃油耗，呵斥汽油机与柴油机燃油耗费费率差率差率差率差别别的主要的主要的主要的主要缘缘由就在由就在由就在由就在于指示于指示于指示于指示热热效率的差效率的差效率的差效率的差别别。由于柴油机的。由于柴油机的。由于柴油机的。由于柴油机的紧缩紧缩比比汽油机高出比比汽油机高出比比汽油机高出比比汽油机高出较较多，多，多，多，其其其其过过量空气系数也要比汽油机大，熄量空气系数也要比汽油机大，熄量空气系数也要比汽油

25、机大，熄量空气系数也要比汽油机大，熄灭灭大部分是在空气大部分是在空气大部分是在空气大部分是在空气过过量的量的量的量的情况下情况下情况下情况下进进展的，所以柴油机的指示展的，所以柴油机的指示展的，所以柴油机的指示展的，所以柴油机的指示热热效率要比汽油机要高。效率要比汽油机要高。效率要比汽油机要高。效率要比汽油机要高。这这样样，从数，从数，从数，从数值值上看，汽油机的燃油耗上看，汽油机的燃油耗上看，汽油机的燃油耗上看，汽油机的燃油耗费费率数率数率数率数值值高于柴油机。另一高于柴油机。另一高于柴油机。另一高于柴油机。另一方面，从指示方面，从指示方面，从指示方面，从指示热热效率曲效率曲效率曲效率曲线线

26、的的的的变变化化化化趋势趋势上来看，两者也有比上来看，两者也有比上来看，两者也有比上来看，两者也有比较较明明明明显显的差的差的差的差别别。在。在。在。在转转速不速不速不速不变变的前提下，柴油机的前提下，柴油机的前提下，柴油机的前提下，柴油机进进人气缸的空气量根人气缸的空气量根人气缸的空气量根人气缸的空气量根本上不随本上不随本上不随本上不随负负荷大小而荷大小而荷大小而荷大小而变变化，而每循化，而每循化，而每循化，而每循环环供油量那么随供油量那么随供油量那么随供油量那么随负负荷的增大荷的增大荷的增大荷的增大而增大，而增大，而增大，而增大，这样过这样过量空气系数就随量空气系数就随量空气系数就随量空气

27、系数就随负负荷的增大而减小，因此，指荷的增大而减小，因此，指荷的增大而减小，因此，指荷的增大而减小，因此，指示示示示热热效率也就随效率也就随效率也就随效率也就随负负荷的增大而降低；汽油机采用定量荷的增大而降低；汽油机采用定量荷的增大而降低；汽油机采用定量荷的增大而降低；汽油机采用定量变变量的量的量的量的负负荷荷荷荷调调理方法，在接近理方法，在接近理方法，在接近理方法，在接近满负满负荷荷荷荷时时采取加采取加采取加采取加浓浓混合气混合气混合气混合气导导致指示致指示致指示致指示热热效率效率效率效率明明明明显显下降，而在低下降，而在低下降，而在低下降，而在低负负荷荷荷荷时时，由于，由于，由于，由于节节

28、气气气气门门开度小，剩余开度小，剩余开度小，剩余开度小，剩余废废气系数气系数气系数气系数较较大，熄大，熄大，熄大，熄灭灭速率降低，需采用速率降低，需采用速率降低，需采用速率降低，需采用浓浓混合气，加之当混合气，加之当混合气，加之当混合气，加之当负负荷减小荷减小荷减小荷减小时泵时泵气气气气损损失增大，失增大，失增大，失增大，导导致指示致指示致指示致指示热热效率下降。效率下降。效率下降。效率下降。这样这样, , 汽油机的燃油耗汽油机的燃油耗汽油机的燃油耗汽油机的燃油耗费费率率率率在中、小在中、小在中、小在中、小负负荷区荷区荷区荷区远远高于柴油机。高于柴油机。高于柴油机。高于柴油机。特性差特性差别的

29、解的解释2 排气温度曲线的差别也可以用上述缘由来解释。汽油机的紧缩比比柴油机低，相应的膨胀比也低，排温就要比柴油机高出许多。在负荷变化时，虽然由于混合气总量的添加引起参与气缸总热量的添加，使排温随负荷的提高而上升，但由于在大部分区域内过量空气系数坚持不变，故排温上升幅度不大。在柴油机中，随着负荷的提高，过量空气系数随之降低，排温显著上升。第三节第三节 内燃机的速度特性内燃机的速度特性 内燃机速度特性，是指内燃机在油量内燃机速度特性，是指内燃机在油量调理机构理机构(油量油量调理理齿条、拉杆或条、拉杆或节气气门开度开度)坚持不持不变的的情况下，主要性能目的情况下，主要性能目的(转矩、油耗、功率、排

30、矩、油耗、功率、排温、烟度等温、烟度等)随内燃机随内燃机转速的速的变化化规律。当汽律。当汽车沿阻力沿阻力变化的道路行化的道路行驶时，假，假设油油门位置不位置不变，转速会因路况的改速会因路况的改动而而发生生变化，化，这时内燃机是内燃机是沿速度特性任沿速度特性任务。 定义定义测试方法测试方法 速度特性也是在内燃机速度特性也是在内燃机实验台架上台架上测出的。丈出的。丈量量时，将油量，将油量调理机构位置固定不理机构位置固定不动，调整整测功功器的器的负荷，内燃机的荷，内燃机的转速相速相应发生改生改动，然后，然后记录有关数据并整理有关数据并整理绘制出曲制出曲线，普通是以，普通是以发动机机转速作速作为横坐横

31、坐标。 部分速度特性与外特性部分速度特性与外特性 当油量控制机构在标定位置时，测得的特性为全负荷速度特性(简称外特性)；油量低于标定位置时的速度特性，称为部分负荷速度特性。由于外特性上反映了内燃机所能到达的最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及对应的转速，因此是非常重要的，一切发动机出厂时都必需提供该特性。 特性曲线一、柴油机的速度特性 图83a是柴油机的速度特性。对图中主要参数(如有效转矩与燃油耗费率)的变化趋势，可作如下分析。 由于转矩Ttq正比于平均有效压力pme，而pme可以表示为 (93) 式中，gb为每循环供油量。 可见，在柴油机中，转矩的大小取决于每循环供油量gb，指示热效率it

32、以及机械效率m，图84给出了外特性上主要参数的变化情况，其趋势可分别论述如下。 1) 1)对对于常用的柱塞式供油于常用的柱塞式供油于常用的柱塞式供油于常用的柱塞式供油泵泵，当油量当油量当油量当油量调调理机构位置固定且无理机构位置固定且无理机构位置固定且无理机构位置固定且无特殊的油量校正安装特殊的油量校正安装特殊的油量校正安装特殊的油量校正安装时时，随柴，随柴，随柴，随柴油机油机油机油机转转速的下降，速的下降，速的下降，速的下降，经过经过柱塞与柱塞与柱塞与柱塞与柱塞套柱塞套柱塞套柱塞套间间的燃油走漏增多，且的燃油走漏增多，且的燃油走漏增多，且的燃油走漏增多，且柱塞有效行程由了斜槽柱塞有效行程由了

33、斜槽柱塞有效行程由了斜槽柱塞有效行程由了斜槽节节流作流作流作流作用的减弱而降低，用的减弱而降低，用的减弱而降低，用的减弱而降低，导导致每循致每循致每循致每循环环供油量供油量供油量供油量gbgb有所减少，如有所减少，如有所减少，如有所减少，如图图8484中的曲中的曲中的曲中的曲线线1 1。加装校正安装后。加装校正安装后。加装校正安装后。加装校正安装后的油的油的油的油泵泵，其，其，其，其gbgb随随随随转转速的速的速的速的变变化化化化趋趋势势如如如如图图中的曲中的曲中的曲中的曲线线2 2和曲和曲和曲和曲线线3 3，即，即，即，即在在在在转转速降低速降低速降低速降低时时可以可以可以可以坚坚持供油量持

34、供油量持供油量持供油量的根本不的根本不的根本不的根本不变变或略有上升。曲或略有上升。曲或略有上升。曲或略有上升。曲线线的的的的详细详细外形取决于校正方法。外形取决于校正方法。外形取决于校正方法。外形取决于校正方法。 根据机械效率的分析式，根据机械效率的分析式，根据机械效率的分析式，根据机械效率的分析式， 式中，式中，式中，式中，A A为一常数。为一常数。为一常数。为一常数。 当内燃机的转速降低当内燃机的转速降低当内燃机的转速降低当内燃机的转速降低时，平均机械损失压力时，平均机械损失压力时，平均机械损失压力时，平均机械损失压力pmmpmm将逐渐减少，将逐渐减少，将逐渐减少，将逐渐减少，itit及

35、及及及cc有适当的添加，特别有适当的添加，特别有适当的添加，特别有适当的添加，特别是是是是pmmpmm的下降占主导位的下降占主导位的下降占主导位的下降占主导位置，故机械效率置，故机械效率置，故机械效率置，故机械效率mm将随将随将随将随转速的降低而提高。转速的降低而提高。转速的降低而提高。转速的降低而提高。 2)2)在在在在发动发动机机机机转转速从最高速从最高速从最高速从最高转转速逐速逐速逐速逐渐渐降低降低降低降低时时，柴油，柴油，柴油，柴油机的充量系数机的充量系数机的充量系数机的充量系数cc由于气由于气由于气由于气流速度的下降、流速度的下降、流速度的下降、流速度的下降、节节流流流流损损失的降低

36、而逐失的降低而逐失的降低而逐失的降低而逐渐渐提高，提高，提高，提高，这对这对改善熄改善熄改善熄改善熄灭灭、提高指、提高指、提高指、提高指示示示示热热效率效率效率效率itit有益有益有益有益处处。然。然。然。然而，在而，在而，在而，在转转速速速速过过低低低低时时，出，出，出，出于不能利用气流于不能利用气流于不能利用气流于不能利用气流惯惯性性性性进进展展展展过过后充气，后充气，后充气，后充气，cc出出出出现现下下下下降降降降趋势趋势，会使得指示，会使得指示，会使得指示，会使得指示热热效率效率效率效率itit下降下降下降下降 o根据以上分析可知，对于无油量校正安装的柴油机，在转速降低时，由于每循环供

37、油量的减少，相应抵消了机械效率m和热效率it提高的影响。综协作用的结果是使得柴油机外特性上的转矩Ttq曲线很平坦。 o在部分负荷速度特性上，在转速很低时充量系数c下降，导致了it的下降，且每循环供油量gb随转速下降的幅度较大，使得it下降幅度超越了机械效率m随转速降低而增长的幅度，因此转矩曲线出现了如图83所示的随转速下降而降低的趋势。柴油机的燃油耗柴油机的燃油耗柴油机的燃油耗柴油机的燃油耗费费率率率率bebe曲曲曲曲线线在整个速在整个速在整个速在整个速度特性的度特性的度特性的度特性的变变化范化范化范化范围围内比内比内比内比较较平坦，两端平坦，两端平坦，两端平坦，两端略有上略有上略有上略有上翘

38、翘，同，同，同，同样样可利用式可利用式可利用式可利用式(82)(82)来解来解来解来解释释。bebe在某一中在某一中在某一中在某一中间转间转速速速速时时最低，当最低，当最低，当最低，当转转速高于此速高于此速高于此速高于此转转速速速速时时，因，因，因，因mm和和和和itit同同同同时时下下下下降而使降而使降而使降而使bebe上升；而当上升；而当上升；而当上升；而当转转速低于此速低于此速低于此速低于此转转速速速速时时，由于充量系数，由于充量系数，由于充量系数，由于充量系数cc下降，加上燃下降，加上燃下降，加上燃下降，加上燃油油油油雾雾化差，化差，化差，化差，涡涡流减弱，使得流减弱，使得流减弱，使得

39、流减弱，使得mm的上的上的上的上升弥升弥升弥升弥补补不了不了不了不了itit的下降幅度，的下降幅度，的下降幅度，的下降幅度，bebe同同同同样样上升。在部分上升。在部分上升。在部分上升。在部分负负荷速度特性上，燃油荷速度特性上，燃油荷速度特性上，燃油荷速度特性上，燃油耗耗耗耗费费率整体程度由于率整体程度由于率整体程度由于率整体程度由于mm较较低而低而低而低而较较外外外外特性上的燃油耗特性上的燃油耗特性上的燃油耗特性上的燃油耗费费率曲率曲率曲率曲线线有所上升，有所上升，有所上升，有所上升，但随但随但随但随转转速的速的速的速的变变化化化化趋势趋势根本与外特性根本与外特性根本与外特性根本与外特性类类

40、似。似。似。似。 二、汽油机的速度特性汽、柴速度特性的差别汽、柴速度特性的差别 1)柴油机在各种柴油机在各种负荷的速度特性下的荷的速度特性下的转矩曲矩曲线都比都比较平坦，在中、低平坦，在中、低负荷区，荷区，转矩甚至随矩甚至随转速升高而增速升高而增大；而汽油机的速度特性那么不同，大；而汽油机的速度特性那么不同，转矩曲矩曲线的的总趋势是随是随转速升高而降低，速升高而降低，节气气门开度越小，开度越小，这种降低种降低的斜率越大，并的斜率越大，并导致功率曲致功率曲线呈上凸形呈上凸形(图中曲中曲线3与与4)，随着，随着节气气门开度减小，相开度减小，相应的最大功率和的最大功率和对应的的转速降低。速降低。 2

41、)柴油机的燃油耗费率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽；汽油机那么有所不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而猛烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 特性差别之分析走势分析特性差别之分析走势分析o对于上述景象，可以于上述景象，可以经过转矩的分析式来解矩的分析式来解释。与柴油。与柴油机不同的是，汽油机采用定量机不同的是，汽油机采用定量变量的量的负荷荷调理方法，故理方法，故转矩的矩的变化与吸入气缸的混合气数量有化与吸入气缸的混合气数量有亲密的关系。密的关系。为此，根据充量系数的定此，根据充量系数的定义式，可得式，可得 o o o将其代入式将其代入式

42、(83)，并化，并化简为 o o 85 o 由前所述可知，汽油机的由前所述可知，汽油机的过量空气系数量空气系数a根本上不根本上不随随转速而速而变化，故可将其看成一个定化，故可将其看成一个定值。这样，转矩就矩就取决于指示取决于指示热效率效率it、充量系数、充量系数c和机械效率和机械效率m的的乘乘积。 o 以下分析三者随以下分析三者随转速速变化的化的规律律(1)指示指示热效率效率it 在在节气气门全开的情况下全开的情况下(外特性曲外特性曲线)，发动机低速机低速运运转时，由于气缸内气流，由于气缸内气流扰动减弱，火焰减弱，火焰传播速播速度降低，度降低，传热损失以及漏气失以及漏气损失相失相对添加，添加，

43、导致致it略有下降；而高略有下降；而高转速速时，由于以曲，由于以曲轴转角角计的的熄熄灭继续期增大，以及期增大，以及泵吸功添加，吸功添加，对it也会也会产生不利的影响，故曲生不利的影响，故曲线整体呈整体呈现马鞍形的上凸状。鞍形的上凸状。当当节气气门开度减小后开度减小后(部分部分负荷荷)，随，随转速的提高，速的提高，节气气门的的节流作用大大加流作用大大加强，泵气气损失所占比重失所占比重增大，增大，导致指示致指示热效率效率it大大下降，而且随大大下降，而且随节气气门开度的降低，下降幅度更大。开度的降低，下降幅度更大。(2)充量系数充量系数c 图85a是汽油机充量系数是汽油机充量系数c随随转速的速的变

44、化情况。化情况。图中中的数字的数字15是表示是表示节气气门不同开度下的不同开度下的c曲曲线，数字越，数字越大，那么开度越小。汽油机沿速度特性运大，那么开度越小。汽油机沿速度特性运转而而节气气门全开全开(即外特性下即外特性下)时，c曲曲线在某一中在某一中间转速速处呈上凸状，呈上凸状，低于或高于此低于或高于此转速那么有一定幅度的下降速那么有一定幅度的下降(图中曲中曲线1)。同同样沿速度特性运沿速度特性运转而而节气气门处于部分开度于部分开度时，由于，由于进气气节流流严重，重，进气阻力添加，气阻力添加，c减小，而且随减小，而且随转速升高，速升高，c下降的斜率也增大；下降的斜率也增大；转速降低速降低时，

45、进气阻力减小，气阻力减小，节气气门的的节流作用减弱，流作用减弱，c添加添加(图中的曲中的曲线2、3、4、5)。(3)机械效率机械效率m o机械效率机械效率m随随节气气门开度的开度的变化化规律，如律，如图85b所示。根据式所示。根据式(84)可知，当汽油机按外特性运可知，当汽油机按外特性运转时，由于，由于转速越高，机械速越高，机械损失失压力力pmm越大，故机械效率越大，故机械效率m随随转速的添加而下降。当沿部分速的添加而下降。当沿部分负荷速度特性任荷速度特性任务时，节气气门处于部分开度，于部分开度，m随随转速的添加而下降速的添加而下降的斜率比的斜率比节气气门全开全开时大大(比比较图中曲中曲线1与

46、与3)，这是由于是由于pmm与与节气气门全开全开时一一样随随转速添加而添加，而充量系数速添加而添加，而充量系数c和指示和指示热效率效率it那么随那么随转速添加而下降很快，相速添加而下降很快，相应导致平均指示致平均指示压力力pmi随随转速速添加而急添加而急剧降低。当降低。当转速高于某一速高于某一值后，就会出后，就会出现pmipmm的情的情况，而使机械效率况，而使机械效率为零，意味着内燃机在相零，意味着内燃机在相应转速下空速下空车运运转(无功无功率率输出，出，图中曲中曲线4)。节气气门开度越小，出开度越小，出现m0的的转速就越低速就越低(比比较曲曲线4与与5)。 根据以上分析可知，根据以上分析可知

47、，根据以上分析可知，根据以上分析可知，对对于汽油机而于汽油机而于汽油机而于汽油机而言，当言，当言，当言，当节节气气气气门门全开全开全开全开时时，转转矩曲矩曲矩曲矩曲线线将将将将是一条上凸的曲是一条上凸的曲是一条上凸的曲是一条上凸的曲线线，且上凸的位置，且上凸的位置，且上凸的位置，且上凸的位置在低速区；而在部分开度在低速区；而在部分开度在低速区；而在部分开度在低速区；而在部分开度时时，转转矩矩矩矩随随随随转转速升高而下降，开度越小，曲速升高而下降，开度越小，曲速升高而下降，开度越小，曲速升高而下降，开度越小，曲线线越陡越陡越陡越陡 。三、顺应性系数三、顺应性系数汽油机的转矩特性，特别适宜车用的需

48、求，也就是说，自动顺应道路阻力变化的才干较强，行驶速度比较稳定。对此，可以用图86来解释。内燃机转矩与外界阻力矩在a点是平衡的，内燃机将在a点对应的转速na下稳定任务。如遇上坡等阻力添加的情况，内燃机从工况a过渡到工况1、沿速度特性1任务的内燃机驱动转矩增大了Ttq1，转速相应降低了n1。这阐明驾驶员不用操作，发动机自动进展了调整，转速降低而转矩增大，以抑制外界阻力的变化。对于另一发动机，其速度特性如图中曲线，由于其转矩曲线较平坦，那么从工况a过渡到工况2时，转速降低较多(n2n1)而转矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。这一结果阐明，内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和支配性能就越好。因此

49、，汽油机普通不需求配备调速安装，即使当阻力矩突变到零时，汽油机的转速也不会超速或飞车。柴油机的调理过程与安装那么与汽油机有明显的不同，需求采用专门设计的调速器。 概念引入概念引入o定义 o范围定定 义义o衡量内燃机任衡量内燃机任务稳定性能的目的是定性能的目的是转矩矩顺应性系数性系数Tq和和转速速顺应性系数性系数n。转矩矩贮藏系数是指外特性上最大藏系数是指外特性上最大转矩矩Ttqmax与与标定定转矩矩Ttqn之比，即之比，即 o o o相相应地，地，转速速顺应性系数性系数n是目的定是目的定转速速n n与外特性上与外特性上最大最大转矩矩对应的的转速速ntq之比，即之比，即 o o o o衡量内燃机

50、衡量内燃机动力性能力性能对外阻力外阻力变化的化的顺应才干的目的称才干的目的称为顺应系数系数Tqn o Tqn= Tq. n o 范范 围围汽油机汽油机tq=1.251.35n=1.62.5柴油机柴油机tq=1.051.25n=1.42.0阐明：明： 1、汽油机、汽油机顺应性性优于柴油机；于柴油机； 2、近年来、近年来贮藏功率提高，外特性运用概率减小，藏功率提高，外特性运用概率减小，顺应系数重要性下降。系数重要性下降。第四节第四节 内燃机的万有特性内燃机的万有特性 负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一油量控制机构位置时，内燃机各种参数的变某一油量控

51、制机构位置时，内燃机各种参数的变化规律，而内燃机特别是车用内燃机的工况变化化规律，而内燃机特别是车用内燃机的工况变化范围很广，要分析各种工况下的性能，就需求多范围很广，要分析各种工况下的性能，就需求多张负荷特性或速度特性图，这样既不方便，也不张负荷特性或速度特性图，这样既不方便，也不直观。为了能在一张图上较全面地表示内燃机各直观。为了能在一张图上较全面地表示内燃机各种性能参数的变化，经常运用多参数的特性曲线，种性能参数的变化，经常运用多参数的特性曲线，这种特性就是万有特性。这种特性就是万有特性。万有特性曲线普通是以转速n为横坐标，以负荷(平均有效压力pme)为纵坐标。在图上绘出假设干条等油耗曲

52、线和等功率曲线。两种类型内燃机典型的万有特性如图87所示。根据需求，还可在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。一万有特性的绘制方法 根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即负荷特性法和速度特性法。 对于柴油机， 普通是根据不同转速下的负荷特性，用作图法求出； 对于汽油机，那么根据不同节气门位置的速度特性，用作图法求得。 近年来，由于计算机测试技术以及计算技术的运用，也可采用数值计算方法对大量的实验数据进展回归及等值线的插值运算，从而直接得到万有特性。1、负荷特性法 等油耗线作法1)将各种转速下的负荷特性以平均有效压力pme为横坐标，be为纵坐标，以同一比例尺

53、绘出特性曲线假设干张。 2)根据内燃机任务转速范围，标出万有特性横坐标n的标尺，纵坐标pme的标尺那么与整理得到的负荷特性上的pme标尺一样。 3)将某一转速的负荷特性旋转90。后置于万有特性纵坐标轴的左侧，使同样是平均有效压力的两个坐标对齐。在负荷特性图上引假设干条等燃油耗费率线与be线相交，每条线各有一至二个交点；再从每一个交点引程度线至万有特性上与负荷特性线一样转速的位置上，获得假设干新交点。在每一交点上标注出燃油耗费率的数值。 4)然后，改换另一转速下的内燃机负荷特性，按照与上述同样的方法，得到另转速位置下的假设干交点。在交点上同样标上相应的燃油耗费率数值。5)5)5)5)一切一切一切

54、一切转转速下的速下的速下的速下的负负荷特性都荷特性都荷特性都荷特性都经过经过这样这样的的的的转换转换后，依次将后，依次将后，依次将后，依次将bebebebe值值相等相等相等相等的点的点的点的点连连成光滑曲成光滑曲成光滑曲成光滑曲线线，即可得到万，即可得到万，即可得到万，即可得到万有特性上的等燃油耗有特性上的等燃油耗有特性上的等燃油耗有特性上的等燃油耗费费率率率率线线。1、负荷特性法等功率线作法等功率曲线是根据式(81)的变化方式 作出，其中K对于一个给定的内燃机为常数，这样，在pmen坐标中，等功率曲线是一族双曲线。 将内燃机全负荷的速度特性线pmef(n)的关系画在万有特性图上，就构成了万有

55、特性的上边境限。2、速度特性法1)在第一象限中绘出不同节气门开度下的速度特性上的转矩曲线(以平均有效压力pme，表示)，在曲线尾端标出相应的节气门开度。2)在第四象限绘出相应节气门开度下的燃油耗费率be曲线，同样注明节气门开度的百分数。 3)在be的坐标轴上，引假设干条等燃油耗费率的程度线与曲线相交，每一程度线与be曲线族均有一组交点。经过交点引铅垂线向上至第一象限，与相应开度的转矩曲线相交，得到一组新交点，并注明燃油耗费率数值。此时，同组交点的be值是相等的。4)将等be值的各点连成光滑的等值线，并标上相应的数值，从而得到万有特性上的等燃油耗费率曲线。这样，不同节气门开度下的速度特性全部反映

56、在一张图中，这对于车用发动机而言，运用非常方便。二万有特性的运用二万有特性的运用oo在万有特性在万有特性在万有特性在万有特性图图上，最内上，最内上，最内上，最内层层的等燃油耗的等燃油耗的等燃油耗的等燃油耗费费率曲率曲率曲率曲线线相当于内燃机运相当于内燃机运相当于内燃机运相当于内燃机运转转的最的最的最的最经济经济区域，等区域，等区域，等区域，等值值曲曲曲曲线线越向外，越向外，越向外，越向外，经济经济性越差。性越差。性越差。性越差。 oo等燃油耗等燃油耗等燃油耗等燃油耗费费率曲率曲率曲率曲线线的外形与位置的外形与位置的外形与位置的外形与位置对对内燃机的内燃机的内燃机的内燃机的实实践运用践运用践运用

57、践运用经济经济性能有性能有性能有性能有重要的影响。重要的影响。重要的影响。重要的影响。 oo假假假假设该设该曲曲曲曲线线的外形在横向上的外形在横向上的外形在横向上的外形在横向上较长较长，那么表示内燃机在，那么表示内燃机在，那么表示内燃机在，那么表示内燃机在负负荷荷荷荷变变化不化不化不化不大而大而大而大而转转速速速速变变化化化化较较大的情况下任大的情况下任大的情况下任大的情况下任务时务时，燃油耗，燃油耗，燃油耗，燃油耗费费率率率率变变化化化化较较小。小。小。小。 oo假假假假设设曲曲曲曲线线外形在外形在外形在外形在纵纵向向向向较长较长，那么表示内燃机在，那么表示内燃机在，那么表示内燃机在，那么表

58、示内燃机在负负荷荷荷荷变变化化化化较较大而大而大而大而转转速速速速变变化不大的情况下任化不大的情况下任化不大的情况下任化不大的情况下任务时务时，油耗率，油耗率，油耗率，油耗率变变化化化化较较小。小。小。小。 oo对对于汽于汽于汽于汽车车用内燃机，最用内燃机，最用内燃机，最用内燃机，最经济经济区域区域区域区域应应大致在万有特性的中大致在万有特性的中大致在万有特性的中大致在万有特性的中间间位置，位置，位置，位置，这样这样常用常用常用常用转转速和速和速和速和负负荷就可以落在最荷就可以落在最荷就可以落在最荷就可以落在最经济经济区域内，并希望等燃油梢区域内，并希望等燃油梢区域内，并希望等燃油梢区域内，并

59、希望等燃油梢耗率曲耗率曲耗率曲耗率曲线线在横向在横向在横向在横向较长较长。对对于迁延机以及工程机械用内燃机，其于迁延机以及工程机械用内燃机，其于迁延机以及工程机械用内燃机，其于迁延机以及工程机械用内燃机，其转转速速速速变变化范化范化范化范围较围较小而小而小而小而负负荷荷荷荷变变化范化范化范化范围较围较大，最大，最大，最大，最经济经济区域区域区域区域应应在在在在标标定定定定转转速速速速附近，并沿附近，并沿附近，并沿附近，并沿纵纵向向向向较长较长。 二万有特性的运用二万有特性的运用 从万有特性上可以从万有特性上可以从万有特性上可以从万有特性上可以发现发现，两种，两种，两种，两种类类型内燃机存在着明

60、型内燃机存在着明型内燃机存在着明型内燃机存在着明显显的的的的差差差差别别 首先，汽油机的燃油耗首先，汽油机的燃油耗首先，汽油机的燃油耗首先，汽油机的燃油耗费费率比柴油机高；率比柴油机高；率比柴油机高；率比柴油机高； 其次，汽油机的最其次，汽油机的最其次，汽油机的最其次，汽油机的最经济经济区域区域区域区域处处在偏上的位置，即高在偏上的位置，即高在偏上的位置，即高在偏上的位置，即高负负荷区，荷区，荷区，荷区，随随随随负负荷降低，油耗添加荷降低，油耗添加荷降低，油耗添加荷降低，油耗添加较较快，而柴油机的最快，而柴油机的最快，而柴油机的最快，而柴油机的最经济经济区那么比区那么比区那么比区那么比较较适中

61、，适中，适中，适中，负负荷改荷改荷改荷改动时经济动时经济性能性能性能性能变变化不大。化不大。化不大。化不大。 由于由于由于由于车车用汽油机常在用汽油机常在用汽油机常在用汽油机常在较较低低低低负负荷下任荷下任荷下任荷下任务务，燃油耗，燃油耗，燃油耗，燃油耗费费率率率率较较大，故大，故大，故大，故其运用其运用其运用其运用经济经济性能不佳。性能不佳。性能不佳。性能不佳。 对对于于于于车车用柴油机而言，由于多数用于用柴油机而言，由于多数用于用柴油机而言，由于多数用于用柴油机而言，由于多数用于载货载货汽汽汽汽车车、工程机械、工程机械、工程机械、工程机械、矿矿山山山山车辆车辆等等等等场场所，所，所，所，负

62、负荷率高，从万有特性上可以看出其运荷率高，从万有特性上可以看出其运荷率高，从万有特性上可以看出其运荷率高，从万有特性上可以看出其运用用用用经济经济性性性性较较好。好。好。好。 二万有特性的运用 如何提高实践运用条件下的燃料经济性，对于实现汽车的节能具有很大的实践意义，而提高负荷率是提高汽油机燃料经济性最有效的措施，另一个重要的措施就是实现内燃机与传动安装的合理匹配 二万有特性的运用二万有特性的运用 假假设内燃机的万有特性不能内燃机的万有特性不能满足运用要求，那么足运用要求，那么应重新重新选择内燃机，或者内燃机，或者对内燃机内燃机进展适当的展适当的调整，整，以改以改动万有特性。万有特性。 例如，

63、适当改例如，适当改动配气相位来改配气相位来改动充量系数特性，充量系数特性，或或选择对转速不太敏感的熄速不太敏感的熄灭系系统，可以影响万有，可以影响万有特性最特性最经济区域在横坐区域在横坐标方向的方向的宽度；度； 降低内燃机的机械降低内燃机的机械损失，提高低速、低失，提高低速、低负荷荷时冷冷却水温暖机油温度，都可以降低部分却水温暖机油温度，都可以降低部分负荷荷时的燃油的燃油耗耗费率，在率，在纵坐坐标方向方向扩展最展最经济区。区。第五第五节 内燃机的功率内燃机的功率标定及大气修正定及大气修正o一一 功率功率标定定 o二二 大气修正大气修正 一一 功率功率标定定o内燃机的功率内燃机的功率标定，是指制

64、造企定，是指制造企业根据内燃机的根据内燃机的用途、寿命、可靠性、用途、寿命、可靠性、维修与运用条件等要求，修与运用条件等要求，人人为地地规定定该产品在品在规范大气条件下所范大气条件下所输出的有出的有效功率以及所效功率以及所对应的的转速，即速，即标定功率与定功率与标定定转速。世界各国速。世界各国对标定方法的定方法的规定有所不同。按照定有所不同。按照国家国家规范范GBll0587GBll0587 规定，我国内燃机的功率可以分定，我国内燃机的功率可以分为四四级；(1)15min(1)15min功率功率 ；(2)1h(2)1h功率功率 ；(3)12h(3)12h功率功率 ；(4)(4)继续功率功率 (

65、1)15min(1)15min功率功率 这一功率一功率为内燃机允内燃机允许延延续运运转15min15min的最大有的最大有效功率，适用于需求效功率，适用于需求较大功率大功率贮藏或瞬藏或瞬时需求需求发出最大功率的出最大功率的轿车、中小型、中小型载货汽汽车、军用用车辆、快艇等用途的内燃机。快艇等用途的内燃机。 (2)1h(2)1h功率功率o这一功率一功率为内燃机允内燃机允许延延续运运转1h1h的最大有的最大有效功率，适用于需求一定功率效功率，适用于需求一定功率贮藏以抑制突藏以抑制突增增负荷的工程机械、船舶主机、大型荷的工程机械、船舶主机、大型载货汽汽车和机和机车等用途的内燃机。等用途的内燃机。 (

66、3)12h(3)12h功率功率o这一功率一功率为内燃机允内燃机允许延延续运运转12h12h的最大有的最大有效功率，适用于需求在效功率，适用于需求在12h12h内延内延续运运转而又需而又需求充分求充分发扬功率的迁延机、挪功率的迁延机、挪动式式发电机机组、铁道道牵引等用途的内燃机。引等用途的内燃机。 (4)(4)继续功率功率o这一功率一功率为内燃机允内燃机允许长期延期延续运运转的最大有效的最大有效功率，适用于需求功率，适用于需求长期延期延续运运转的固定的固定动力、排力、排灌、灌、电站、船舶等用途的内燃机。站、船舶等用途的内燃机。 oo根据内燃机根据内燃机根据内燃机根据内燃机产产品的运用特点，在内燃

67、机的品的运用特点，在内燃机的品的运用特点，在内燃机的品的运用特点，在内燃机的铭铭牌上普通牌上普通牌上普通牌上普通应应标标明上述四种功率的一或两种功率及其明上述四种功率的一或两种功率及其明上述四种功率的一或两种功率及其明上述四种功率的一或两种功率及其对应对应的的的的转转速。同速。同速。同速。同时时，内燃机的最大供油量限定在，内燃机的最大供油量限定在，内燃机的最大供油量限定在，内燃机的最大供油量限定在标标定功率的位置上。定功率的位置上。定功率的位置上。定功率的位置上。对对于同一种于同一种于同一种于同一种发动发动机，用于不同机，用于不同机，用于不同机，用于不同场场所所所所时时，可以有不同的，可以有不

68、同的，可以有不同的，可以有不同的标标定定定定功率功率功率功率值值，其中，其中，其中，其中，15min15min15min15min功率最高，功率最高，功率最高，功率最高，继续继续功率最低。功率最低。功率最低。功率最低。 oo除除除除继续继续功率外，其他几种功率均具有功率外，其他几种功率均具有功率外，其他几种功率均具有功率外，其他几种功率均具有间间歇性任歇性任歇性任歇性任务务的特点，的特点，的特点，的特点，故常被称故常被称故常被称故常被称为间为间歇功率。歇功率。歇功率。歇功率。对间对间歇功率而言，内燃机在歇功率而言，内燃机在歇功率而言，内燃机在歇功率而言，内燃机在实实践践践践按按按按标标定功率运

69、定功率运定功率运定功率运转时转时，超出上述限定的，超出上述限定的，超出上述限定的，超出上述限定的时间时间并不意味着内并不意味着内并不意味着内并不意味着内燃机将被燃机将被燃机将被燃机将被损损坏，但无疑将使内燃机的寿命与可靠性遭到坏，但无疑将使内燃机的寿命与可靠性遭到坏，但无疑将使内燃机的寿命与可靠性遭到坏，但无疑将使内燃机的寿命与可靠性遭到影响。影响。影响。影响。二、二、 大气修正大气修正oo内燃机所内燃机所内燃机所内燃机所发发出的功率取决于吸入气缸的空气量，而吸入出的功率取决于吸入气缸的空气量，而吸入出的功率取决于吸入气缸的空气量，而吸入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

70、大气密度有关。例如，一台配气缸的空气量直接与大气密度有关。例如，一台配气缸的空气量直接与大气密度有关。例如，一台配气缸的空气量直接与大气密度有关。例如，一台配备备非非非非增增增增压压柴油机的汽柴油机的汽柴油机的汽柴油机的汽车车，从沿海行，从沿海行，从沿海行，从沿海行驶驶到海拔到海拔到海拔到海拔2200m2200m2200m2200m的西宁市，的西宁市，的西宁市，的西宁市，大气密度下降了大气密度下降了大气密度下降了大气密度下降了212121215 5 5 5，在，在，在，在坚坚持持持持过过量空气系数不量空气系数不量空气系数不量空气系数不变变的的的的前提下，柴油机的指示功率也将下降前提下，柴油机的

71、指示功率也将下降前提下，柴油机的指示功率也将下降前提下，柴油机的指示功率也将下降21212121左右。由于左右。由于左右。由于左右。由于负负荷减少引起的机械效率下降，荷减少引起的机械效率下降，荷减少引起的机械效率下降，荷减少引起的机械效率下降，导导致有效功率下降的幅度致有效功率下降的幅度致有效功率下降的幅度致有效功率下降的幅度更大，更大，更大，更大，约为约为25252525一一一一27272727。同。同。同。同样样，大气相，大气相，大气相，大气相对对湿度的湿度的湿度的湿度的变变化也化也化也化也会影响到会影响到会影响到会影响到实实践践践践进进入气缸内的干空气量，入气缸内的干空气量，入气缸内的干

72、空气量，入气缸内的干空气量，对对任任任任务过务过程程程程产产生生生生影响。影响。影响。影响。这这意味着大气形状意味着大气形状意味着大气形状意味着大气形状变变化将全面影响内燃机性能。化将全面影响内燃机性能。化将全面影响内燃机性能。化将全面影响内燃机性能。因此，在功率因此，在功率因此，在功率因此，在功率标标定定定定时时，必需，必需，必需，必需规规定定定定规规范大气形状条件。范大气形状条件。范大气形状条件。范大气形状条件。 ( (二二) ) 大气修正大气修正o由于内燃机运由于内燃机运转现场的大气条件普通都是非的大气条件普通都是非规范大气条件，在范大气条件，在对内燃机内燃机产品品进展性能考展性能考核核

73、实验时，应根据不同的考核工程，将根据不同的考核工程，将实测的功率、油耗、的功率、油耗、转矩等矩等值按按对应的修正方法的修正方法换算成以算成以规范大气条件作基准的范大气条件作基准的规范范值；或；或是根据是根据现场大气条件将大气条件将标定功率定功率值按按对应的的修正方法修正方法换算成算成实践功率践功率值，并以此，并以此值来来调定内燃机定内燃机实验的运的运转工况点。工况点。 有关修正参数见课本和有关参考资料第六节第六节 内燃机与任务机械的匹配内燃机与任务机械的匹配E本节重点引见内燃机与动力机械匹配过程中应遵照的根本原那么和主要方法。 由于任务机械的方式各异、方式不同，匹配的方法也不尽一样。其中，汽车

74、的运转工况比较复杂，其匹配问题在内燃机与任务机械的匹配中具有一定的代表性，所以本节引见的重点是汽车与发动机的合理匹配。 E 一、车用内燃机的匹配一、车用内燃机的匹配一动力性匹配一动力性匹配 二经济性匹配二经济性匹配一动力性匹配一动力性匹配o内燃机转矩内燃机转矩Ttq在汽车在汽车驱动轮上产生的驱动力驱动轮上产生的驱动力Ft为：为：o内燃机转速内燃机转速n与汽车车与汽车车速的关系：速的关系：ik、i0分分别为汽汽车变速器、主减速器速器、主减速器传动比；比；t为传动系系效率，效率，r为驱动轮任任务半径。半径。于是，可以得到发动机外特性转矩曲线于是，可以得到发动机外特性转矩曲线Ttq(n)得出变速器得

75、出变速器不同档位汽车驱动特性曲线。不同档位汽车驱动特性曲线。不同档位不同档位驱动力力最大爬坡度最大爬坡度最高最高最高最高车车速速速速最高运用转速后备驱动力用于加速 二燃油二燃油经济性匹配性匹配 o汽车的运用油耗q100(L/100km)可以根据发动机的负荷功率Pe或阻力Fr和燃油耗费率be计算运用油耗运用油耗阻力阻力比油耗比油耗传动系效率燃油密度运用运用 油耗油耗发动机发动机 油耗油耗汽车汽车汽车汽车车速车速车速车速发动机发动机 排量排量平均有平均有效压力效压力比油耗比油耗 主传动器主传动器 传动比传动比 驱动轮任驱动轮任驱动轮任驱动轮任务半径务半径务半径务半径冲程数冲程数冲程数冲程数运用运用

76、 油耗油耗变速器变速器 传动比传动比 L由上式可由上式可见，在其他条件不，在其他条件不变的条件下，汽的条件下，汽车的运用油耗的运用油耗q100与与 成正比，只需当其乘成正比，只需当其乘积为最小最小时， q100才才干到达最小。干到达最小。发动机在机在bemin下任下任务时，汽，汽车的的q100不一不一定最低，只需在定最低，只需在车速和功率都不速和功率都不变，汽，汽车的的q100才与才与发动机机的的be变化化趋势一一样。 L单纯改改动传动比，使比，使发动机在机在pme较高而高而be较低的工况运低的工况运转，并不能降低汽并不能降低汽车的的q100。应该设法使法使发动机的万有特性的最机的万有特性的最

77、低油耗区移至中等低油耗区移至中等转速、速、较低符合区域，即低符合区域，即设法是法是发动机的机的经济区位于常用档位、常用区位于常用档位、常用车速区。速区。这就要求就要求选择发动机机时，对其特性提出其特性提出详细要求，或要求，或设法改法改动特性，特性，顺应与汽与汽车匹配的要匹配的要求。求。o汽汽车用不同的用不同的变速器档位行速器档位行驶时，q100差差别较大。在同一道大。在同一道路条件与路条件与车速下，速下，虽然然发动机机发出的功率不出的功率不变，但档位越低，但档位越低传动比越大，后比越大，后备驱动力越大，力越大，发动机的机的负荷率越低，荷率越低，be越高，越高， q100也越大。运用高档位的情况

78、那么与此相反。也越大。运用高档位的情况那么与此相反。因此添加因此添加变速器的速器的挡位，加大位，加大经过选用适宜用适宜挡位使位使发动机机处于于经济工况的概率，有利于汽工况的概率，有利于汽车的的节油。近年来，汽油。近年来，汽车变速速器档位有逐器档位有逐渐添加的添加的趋势，轿车变速器已有速器已有5挡，重型，重型货车甚甚至达至达10挡以上。自以上。自动控制的无控制的无级变速在速在这方面可到达最方面可到达最优化。化。 o汽汽车在中低速行在中低速行驶时， q100最低。高速行最低。高速行驶时虽然然发动机机负荷率荷率较高，但汽高，但汽车行行驶阻力由于空气阻力与扎成正比而急阻力由于空气阻力与扎成正比而急剧增

79、大，增大，导致致q100上升。但低速行上升。但低速行车呵斥消呵斥消费率下降，所以率下降，所以真正的真正的经济车速速应使小使小q100 va最小。最小。二、发电用内燃机的匹配o当内燃机用于发电时，内燃机普通与发电机直接相连，不需中间传动安装。这时，发电机输出频率 f H z与内燃机转速 n rmin之间有如下关系o由于我国的电网频率f=50Hz，而p只能为整数，因此我国发电用内燃机的转速只能是3000,1500, 1000, 750,500rmin等有限几种，对应发电机的 p 1， 2， 3， 4， 6等。内燃机类型的选择要根据发电设备的动力要求内燃机类型的选择要根据发电设备的动力要求而定。而定

80、。10kW以下的应急发电机组多为便携式，以下的应急发电机组多为便携式，为求构造轻巧，主要以小型汽油机四冲程或为求构造轻巧，主要以小型汽油机四冲程或二冲程为动力。二冲程为动力。201500kW挪动式发电站挪动式发电站多以四冲程中、高速柴油机为动力，作为备用、多以四冲程中、高速柴油机为动力，作为备用、应急或根本电源。固定式根本电源或船用常备应急或根本电源。固定式根本电源或船用常备电源以四冲程中速柴油机或二冲程中、低速柴电源以四冲程中速柴油机或二冲程中、低速柴油机为动力，最大功率可达数万油机为动力，最大功率可达数万kW。 发电用内燃机普通在稳定工况下运转，负荷率发电用内燃机普通在稳定工况下运转，负荷

81、率较高。因此，应急和备用电源普通标定为较高。因此，应急和备用电源普通标定为12h功率，根本电源应标定为继续功率。为了抑制功率，根本电源应标定为继续功率。为了抑制发电机的励磁损失以及顺应短期超负荷的需求，发电机的励磁损失以及顺应短期超负荷的需求，内燃机功率要大于发电机功率，两者之比就是内燃机功率要大于发电机功率，两者之比就是电站的匹配比。对于小型挪动式柴油发电机组，电站的匹配比。对于小型挪动式柴油发电机组，功率匹配比在功率匹配比在 1.181.32之间，对大型固定之间，对大型固定式电站在式电站在 1.03 1.18之间。发电柴油机应尽之间。发电柴油机应尽量在量在bemin的最经济点附近运转，以节

82、省能源。的最经济点附近运转，以节省能源。 为了坚持发电机电流频率的稳定性，内燃机要为了坚持发电机电流频率的稳定性，内燃机要有高性能的调速安装，电控调速系统已广泛采有高性能的调速安装，电控调速系统已广泛采用。用。三、船用柴油机的匹配三、船用柴油机的匹配o运运输用船用主机用船用主机绝大部分大部分时间在在稳定工况下运定工况下运转，负荷率荷率较高，普通高，普通标定定为12h功率或功率或继续功率。拖功率。拖轮和渡和渡轮由于由于间歇运歇运转为主，普通主，普通标定定为lh功率。功率。为了保了保险，主机装船功率是，主机装船功率是标定功率的定功率的85左右，左右，即采用即采用“减减额输出匹配方法。船用柴油机功率

83、范出匹配方法。船用柴油机功率范围很很宽，可从几十到几万，可从几十到几万kW，转速范速范围从最低的从最低的56rmin到到2000rmin左右。由于普通船用螺左右。由于普通船用螺旋旋桨的的转速不超越速不超越300rmin，所以低速船用主，所以低速船用主机直接机直接驱动螺旋螺旋桨，而中、高速柴油机都，而中、高速柴油机都经过减速减速器器驱动。减速器。减速器应有倒有倒车挡。当采用双机。当采用双机驱动时，要求配要求配备左、右机型配左、右机型配对。 进进展船机匹配展船机匹配时时，首先，首先应应根据船舶根据船舶类类型、吨位、航速等，加型、吨位、航速等，加上必要的上必要的贮贮藏功率，确定船舶要求的最大延藏功率

84、，确定船舶要求的最大延续输续输出功率及其出功率及其相相应应的的转转速。速。 主机主机选选定后，就要定后，就要进进展柴油机与螺旋展柴油机与螺旋桨桨的合理匹配。普通来的合理匹配。普通来说说，船舶螺旋，船舶螺旋桨桨所吸收的功率大致与所吸收的功率大致与转转速的立方成正比速的立方成正比图图9-19-1曲曲线线2 2。可。可见见，螺旋，螺旋桨桨工况工况线线与柴油机本身的速度特性，与柴油机本身的速度特性，例如外特性例如外特性3 3是很不一致的。只需在两曲是很不一致的。只需在两曲线线的交点的交点A A处处，柴油，柴油机功率才与螺旋机功率才与螺旋桨桨功率相等，并到达功率相等，并到达稳稳定定转转速。在一切低于速。

85、在一切低于标标定定转转速速nnnn的情况下运的情况下运转时转时，必需减小柴油机的循，必需减小柴油机的循环环供油量，供油量，也就是也就是说说柴油机是在一系列部分柴油机是在一系列部分负负荷点上运荷点上运转转。这这意味着，意味着，只需在低于只需在低于标标定定转转速的情况下运速的情况下运转转，柴油机的才干就不能充，柴油机的才干就不能充分分发扬发扬，尚有一定功率，尚有一定功率贮贮藏。藏。为为使船用柴油机在使船用柴油机在实实践运用践运用时时省油，希望其万有特性上的低油耗区与螺旋省油，希望其万有特性上的低油耗区与螺旋桨桨特性比特性比较较重合。重合。o普通普通12h标定或定或继续标定的柴油机在部分定的柴油机在部分负荷荷运运转时经济性性变差，差，为了充分利用船舶主机了充分利用船舶主机在低速运在低速运转时的的贮藏功率，提供机藏功率，提供机桨结合运合运转更好的更好的经济性，可采用可性，可采用可调理距型螺旋理距型螺旋桨调距距桨。它是一种。它是一种桨叶螺旋面可相叶螺旋面可相对桨叶叶轴线转动的螺旋的螺旋桨，借助一套，借助一套转叶机构改叶机构改动桨叶螺距。叶螺距。这样一来可使船机在航行中沿一来可使船机在航行中沿外特性任外特性任务，而不再沿螺旋，而不再沿螺旋桨特性任特性任务。节距从正距从正值调到到负值，即可，即可实现船舶的倒航。船舶的倒航。