第十章 内燃机的运行特性 内燃机特性是内燃机性能指标随调整情况或运行情况而变化的关系，如一是，内燃机的调整特性二是，内燃机的运行特性9/17/20241 对内燃机的特性及其匹配进行研究，是为了评价内燃机的性能，为正确、合理地选用内燃机提供依据，同时，还可以优化整个动力装置的性能。9/17/20242101 内燃机的运行工况 内燃机工况内燃机的实际运行状况。 决定于内燃机运行时发出的功率或转矩及其相应的曲轴转速。9/17/20243一、内燃机的典型工况 内燃机应该与工作机械合理匹配。 内燃机随着所匹配的工作机械的不同，其工况变化的规律也不同，具有三种典型工况，即1、固定式工况2、螺旋桨工况3、车用工况9/17/202441、固定式工况 内燃机转速保持基本不变，功率则随工作机械负荷的大小，可以由零变到最大。9/17/202452、螺旋桨工况 内燃机的功率与转速接近于幂函数关系。9/17/202463、车用工况 内燃机的功率与转速之间没有一定的函数关系，且功率与转速都独立的在很大的范围内变化。9/17/20247二、内燃机工况的标定 工况的标定，是指制造企业根据内燃机的性能和用途，人为地规定该产品在标准大气条件下所输出的有效功率及其对应的转速，即 规定内燃机的标定功率和标定转速。9/17/20248 根据国家标准GB110587内燃机台架性能试验方法的规定，我国内燃机的标定功率依不同的用途分为四级：1、15分钟功率2、1小时功率3、12小时功率4、持续功率9/17/20249102 内燃机的基本运行特性一、负荷特性二、速度特性三、转矩特性四、调速特性五、万有特性9/17/202410一、负荷特性 负荷特性是指转速不变时，内燃机的性能指标随负荷而变化的关系。说明：1）通过内燃机台架试验测取负荷特性曲线。2）经常用来作为性能比较的依据。9/17/2024111、柴油机的负荷特性 主要性能指标的变化趋势，可通过燃油消耗率的定义式分析9/17/202412分析：1）柴油机负荷调节是“变质调节”。2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。3）排气温度随负荷增加而上升。4）燃油消耗率曲线的变化趋势。9/17/2024132、汽油机的负荷特性 主要性能指标的变化趋势，也可通过燃油消耗率的定义式分析9/17/202414分析：1）汽油机负荷调节是“变量调节”。2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。3）排气温度随负荷增加而上升。4）燃油消耗率曲线的变化趋势。9/17/2024153、结论1）同一转速下最低燃油消耗率愈小，曲线变化愈平坦，燃油经济性愈好；2）在中、低负荷区，be随负荷的增加而降低，且在低负荷区曲线变化的更快一些。在接近全负荷时， be达到最小值，之后随着负荷增大， be有所上升；3） 柴油机bemin比汽油机低1030，而且燃油消耗率曲线较平坦，部分负荷时低油耗区比汽油机宽广，因而部分负荷下柴油机更省油。9/17/202416二、速度特性 速度特性，是指内燃机在油量调节机构保持不变的情况下，其性能指标随转速而变化关系。说明：1）通过内燃机台架试验测取速度特性曲线。2）全负荷速度特性、部分负荷速度特性。9/17/2024171、柴油机的速度特性 主要性能指标的变化趋势，可通过转矩公式分析9/17/202418柴油机各参数随转速的增减而变化趋势：9/17/2024192、汽油机的速度特性 主要性能指标的变化趋势，可通过转矩公式分析9/17/202420汽油机各参数随转速的增减而变化趋势：9/17/202421三、转矩特性 内燃机工作时，经常会遇到外界阻力突然增大的情况，这就要求内燃机的转矩能够随转速的下降而增加。9/17/2024221、转矩储备系数tq 转矩储备系数最大转矩和标定转矩之差与标定转矩的相对值，即 式中，Ttqmax外特性曲线上最大转矩，Nm； Ttqn标定工况时的转矩，Nm。 9/17/2024232、转矩适应性系数Km和转速适应性系数Kn 转矩适应性系数Km外特性上最大转矩与标定转矩之比，即 式中，Ttqmax外特性曲线上最大转矩，Nm； Ttqn标定工况时的转矩，Nm。 9/17/202424 转速适应性系数Kn标定转速与外特性上最大转矩对应的转速之比，即 式中，nn标定转速； nm外特性上最大转矩对应的转速。9/17/2024253、柴油机的转矩校正 柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不换档的情况下，克服短期超载的能力不强。 措施：柴油机在全负荷工况、短时超负荷时，喷油泵自动增加每循环的供油量，以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负荷的能力。 9/17/202426四、调速特性 柴油机的调速特性，就是指在调速器起作用时，其性能指标随转速或负荷变化的关系。 柴油机的调速特性有两种表现形式：一是，速度特性形式的调速特性；二是，负荷特性形式的调速特性。 9/17/2024271、速度特性形式的调速特性 曲线1表示全负荷的速度特性； 曲线25表示调速特性。9/17/2024282、负荷特性形式的调速特性 如图所示，标定工况下各性能指标随负荷变化的关系： 从点1到点2的曲线为外特性； 从点2到点4的曲线为n、Ttq、be和B随负荷变化的调速特性。9/17/2024293、两级式调速器和全程式调速器的比较 两极式调速器，达到新平衡点的加速度小，反应快，加速性能好，操作方便，所以一般车辆上较常使用。 9/17/202430五、万有特性 为了方便、直观和全面的了解内燃机的性能，判断其适用范围，以及内燃机在各种转速和各种负荷下的动力性和经济性，将多条负荷特性或速度特性曲线综合绘在一张图上，就是内燃机的万有特性曲线。 9/17/202431返回1，返回29/17/202432万有特性的应用 1、在万有特性曲线图上，可以清晰的了解到内燃机的各种工况下的性能，很容易找到最经济的负荷和转速。 v 对于车用内燃机，最经济区域应大致在万有特性图的中间位置，并希望等燃油消耗率曲线在横向较长。v 对于工程机械用内燃机，最经济区域应在标定转速附近，并沿纵向较长。9/17/2024332、在万有特性曲线图上，可以发现汽油机与柴油机存在着明显的差异。 v 汽油机的燃油消耗率比柴油机的高。 v 汽油机的最经济区域处在高负荷区，随负荷降低，油耗增加较快。v 柴油机的最经济区比较适中，负荷改变使经济性能变化不大。 9/17/202434