内燃机的特性与匹配(上)

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1、内燃机学第八章内燃机的特性与匹配山东大学能源与动力工程学院程勇第八章内燃机的特性与匹配常用Ttq、n或Pe、n表征稳定运行的工况点。内燃机工作区域限定在一定范围内，上边界线为最大供油量时，不同转速下内燃机所能发出的最大功率；左侧为最低稳定工作转速限制线；右侧为最高转速限制线，高于它，惯性力增大、机械摩擦损失加剧、充量系数下降、工作过程恶化。内燃机工况分类第一类工况，负荷变化时，转速几乎保持不变；又被称为固定式内燃机工况。在工况图上是一条垂线，称为线工况。灌溉用内燃机，在运行过程中负荷与转速均保持不变，称为点工况。第二类工况，功率与转速接近于幂函数关系，当内燃机

2、作为船用主机驱动螺旋桨时，螺旋桨吸收功率与转速成幂函数关系。该类工况常被称为螺旋桨工况或推进工况，也属于线工况。第三类工况，功率与转速都在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系，汽车及其他陆地运输用内燃机，都属于这种工况。二、内燃机的负荷特性负荷特性是指当转速不变时，内燃机的性能指标随负荷而变化的关系。用曲线的形式表示出来，就称为负荷特性曲线。负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取的。试验时，调整测功器负荷的大小，并相应调整油量调节机构位置，以保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。负荷特性的横坐标通常是Ttq、Pe

3、、pme三个参数之一，纵坐标主要是燃油消耗量B、燃油消耗率be以及排温、烟度、机械效率m等。图8-2内燃机负荷特性a)柴油机b)汽油机负荷特性曲线提示内燃机的最低燃油消耗率越小，经济性越好；油耗曲线变化越平坦，表示在宽广的负荷范围内，能保持较好的燃油经济性，这对于负荷变化较大的车用发动机尤为重要。无论柴油机还是汽油机，在低负荷区，燃油消耗率均显著升高。为使内燃机在使用时具有良好的经济性，不仅要求油耗低，更希望常用负荷接近经济负荷，这对于节省燃料具有很大的意义。性能分析依据(一)非增压柴油机的负荷特性转速不变，c基本不变，pmm变化不大。当负荷变化时，gb变

4、化。负荷，gb，a。负荷为零时，pme=0，m=0，be=负荷，pme，m，be，某一负荷达到最低值。(一)非增压柴油机的负荷特性负荷，a，混合气形成与燃烧开始恶化，it，其速度逐渐超过m速度，be。若负荷继续，空气相对不足，燃料无法完全燃烧，be，且大量冒黑烟，若负荷再，Pe。柴油机存在一个“冒烟界限”，一般不允许超过冒烟界限工作。Gb取决于每循环供油量，它随负荷的而，在中、小负荷段近似呈线性，在接近冒烟界限前后，由于燃烧的恶化，Gb。增压柴油机的负荷特性随负荷增大，排气能量加大，增压器转速上

5、升。增压压力变大、进气密度提高，所以在高负荷时，其过量空气系数以及指示热效率变化不大。燃油消耗率曲线较为平坦。与非增压内燃机所不同的是，限制增压内燃机平均指示压力提高的主要因素是最高燃烧压力，而不是排气烟度。增压柴油机的最大烟度一般出现在平均有效压力较低时。(二)汽油机的负荷特性汽油机改变进入气缸的混合气数量改变负荷，a变化不大。与柴油机相比：1)汽油机的be普遍较高，从空负荷向中、小负荷段过渡时下降缓慢，仍维持在较高水平。2)汽油机排温普遍较高，且与负荷关系较小。3)汽油机的be曲线弯曲度较大。造成汽油机与柴油机be差异的主要原因是it的差异。柴油机c

6、高，a大，it高，因而be低。柴油机、汽油机it的变化趋势在转速不变的前提下：柴油机进人气缸的空气量基本上不随负荷大小而变化，gb随负荷而，这样a就随负荷的而，因此，it也就随负荷的而；汽油机采用定质变量的负荷调节方法，在接近满负荷时采取加浓混合气导致it明显，而在低负荷时，由于节气门开度小，r较大，燃烧速率，需采用浓混合气，加之当负荷减小时pp，导致it；这样、汽抽机的be在中、小负荷区远高于柴油机。柴油机、汽油机排气温度曲线的差异汽油机的c低，相应的膨胀比也低，排温就要比柴油机高。负荷变化时，混合气总量的增加引起进入气

7、缸总热量增加，使排温随负荷的提高而上升，但由于在大部分区域内a保持不变，故排温上升幅度不大。在柴油机中，随着负荷的提高，a随之降低，排温显著上升。三、内燃机的速度特性内燃机速度特性，是指内燃机在油量调节机构保持不变的情况下，主要性能指标随内燃机转速的变化规律。测量时，将油量调节机构位置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，记录有关数据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标。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。图8-3内燃机的速度特性a)柴油机b)汽

8、油机图8-4柴油机外特性上有关参数的变