第七章发动机特性详解.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 3．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。 3．燃油消耗率曲线 由于柴油机压缩比高，ηi较高，曲线比汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应值低。当ηi、ηm达到最大值时，出现bmin值。 三、柴油机和汽油机的速度特性对比 1、柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。 2、汽油机的有效功率外特性曲线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低得多。 3、柴油机的燃油消耗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。汽油机则不同，其油耗曲线翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应经济区的转速范围越来越窄。 要求发动机的转矩随转速的降低而增加。 如：当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的扭矩仍感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而发出更大扭矩，以克服爬坡阻力。 衡量内燃机工作稳定性能的指标是转矩适应性系数KT和转速适应性系数Kn。 第四节 发动机的转矩适应性 转矩适应性系数是指外特性上最大转矩Ttqmax与标定转矩Ttqn之比。 相应地，转速适应性系数是指标定转速n n与外特性上最大转矩对应的转速nm之比。 定 义 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 随着负荷的进一步增加，过量空气系数Φa变得更小，混合气形成与燃烧开始恶化，指示热效率ηit开始明显下降，其下降速度逐渐超过机械效率上升的速度，燃油消耗率开始上升。如果继续增加负荷，则空气相对不足，燃料无法完全燃烧，从而使燃油消耗率上升很