07第七章发动机特性.ppt

第一节 发动机的特性概述 第 二节 发动机的负荷特性 第 三节 发动机的速度特性 第四节 发动机的转矩适应性 第五节 车用柴油机的调速特性 第六节 发动机的万有特性 作业题 2．功率曲线变化趋势 根据公式(2-9) 3．燃油消耗率曲线变化趋势 根据公 式(2-23) 第五节 车用柴油机的调速特性 定义:喷油泵调速手柄固定，在调速器起作用时，柴油机的性能指标随转速的变化关系。 表达形式：负荷特性形式 速度特性形式 第六节 发动机的万有特性 负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一油量控制机构位置时，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范围很广，要分析各种工况下的性能，就需要多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种性能参数的变化，经常应用多参数的特性曲线，这种特性就是万有特性。 有时，也用最大转矩与标定转矩之差与标定转矩的相对值，来表示发动机克服阻力能力的大小，并将其定义为转矩储备系数μ. 范 围 汽油机的转矩适应性系数KT较大，一般在1.2—1.4之间， 转速适应性系数Kn约为1.6—2.5。 柴油机转矩曲线平坦，适应性系数小，KT值一般不超过1.05(无校正时)。Kn约为1.4—2.0 。 汽油机的外特性比柴油机的外特性的动力适应性好。 汽油机的转矩特性，特别适合车用的需要，也就是说，自动适应道路阻力变化的能力较强，行驶速度比较稳定。对此，可以用图7—10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下稳定工作。如遇上坡等阻力增加的情况，内燃机从工况a过渡到工况1、沿速度特性1工作的内燃机驱动转矩增大了ΔTtq1，转速相应降低了Δn1。这说明驾驶员不用操作，发动机自动进行了调整，转速降低而转矩增大，以克服外界阻力的变化。 对于另一发动机(柴油机)，其速度特性如图中曲线Ⅱ，由于其转矩曲线较平坦，则从工况a过渡到工况2时，转速降低较多(Δn2＞Δn1)而转矩增大的幅度并不大(ΔTtq2＜ΔTtq1)。 这一结果说明，内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和操纵性能就越好。因此，汽油机一般不需要配备调速装置，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。柴油机的调节过程与装置则与汽油机有明显的不同，需要采用专门设计的调速器。 当柴油机用于汽车动力时，驾驶员可以按照路面的情况，随时改变油门踏板的位置或者行车挡位，改变发动机克服阻力的能力，以调整车速。然而，当用于拖拉机及工程机械时，发动机所要克服的阻力矩变化很大，经常会遇到过载的情况。由于柴油机的适应性系数小，加上这类机械行走速度低，无动能储备，以致在遇到阻力矩突然增大时，转速下降很快，往往驾驶员来不及换挡发动机就可能熄火。对于这类用途的柴油机，要求有较大的转矩储备，以克服短期过载。 一、调速特性 图7-12 调速特性曲线有调速器起作用的调速阶段和调速器不起作用的外特性段组成。 图7-13 有效燃油消耗率be随负荷的变化取决于ηit和ηm的变化 ⑴指示热效率:随负荷的增加而先缓慢增加，然后略有下降。 ⑵机械效率：随负荷的增加而增加。 当发动机空转时，机械效率ηm为零，这样燃油消耗率be为无穷大。随节气门开度的增加，指示热效率和机械效率均上升，故燃油消耗率急剧下降，在大负荷需要浓混合气，不完全燃烧加剧，指示热效率下降，燃油消耗率上升。 1.有效燃油消耗率be曲线 2.燃油消耗量B曲线 转速一定时，汽油机燃油消耗量B曲线的变化主要决定于节气门开度（决定充量系数）和混合气成分（过量空气系数）。 随负荷增加，节气门开度的增加，汽油机充量系数增大，进入气缸的混合气量增多；过量空气系数先缓慢上升（混合气变稀），然后缓慢下降（混合气变浓），但总体变化不是很大。 所以，B一直上升；全负荷时，混合气浓度变大，由于燃烧恶化，B上升得更快。 三、柴油机与汽油机负荷特性的区别 1)汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中、小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 2)汽油机排温普遍较高，且与负荷关系较小。 3)汽油机的燃油消耗量曲线弯曲度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 特性差别的解释 因为两种类型发动机的机械效率变化情况基 本类似，造成汽油机与柴油机燃油消耗率差异 的主要原因就在于指示热效率的差异。 由于柴油机的压缩比比汽油机高出较多，其过 量空气系数也要比汽油机大，燃烧大部分是在 空气