第二章 发动机工作循环及性能指标08

turbo2010

本章要求：
了解：柴油机调速器的原理。
理解：发动机特性曲线变化的原因。
掌握：汽、柴油机特性曲线的意义，实验方法。

发动机工况：
   发动机的运行情况，是以其发出的功率Ne和转速n来表示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。

发动机特性：
  发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系。
其中随调整情况而变化的关系称为调整特性
如：柴油机供油提前角调整特性
     汽油机点火提前角调整特性
随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性)
发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。

第一节  负荷特性
定义：
   转速不变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。
   用曲线表示→负荷特性曲线。
   负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下最大扭矩之比，用百分数表示。

一、汽油机的负荷特性
（一）定义：
    汽油机保持某一转速不变，点火提前角，化油器调整完好时，逐步改变节气门开度，ge、Gf随负荷变化的关系。
性
能
指标

（二）曲线特性：
（2）ge=f（Ne)曲线的变化
二、柴油机的负荷特性
性
能
指标
（二）曲线特性
（2）ge=f（Ne)曲线的变化
三、负荷特性的意义
1、评价不同类型的发动机的经济性
经济性好的要求：
  （1）gemin较小；
  （2）负荷特性曲线在gemin附近要平坦。
    柴油机经济性比汽油机好，gemin大约低20-30%。
2、找出提高汽车经济性的途径
  提高汽车的负荷率。
  在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的负荷率，选用功率较小的发动机。
3、柴油机功率标定
    对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点2；
    对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点1。
第二节  速度特性
定义：
     发动机的燃油供给调节机构位置一定时，发动机的性能指标（Me、Ne、ge）随转速而变化的关系。
    节气门开度最大或喷油泵齿条位置处于最大供油位置时，发动机的速度特性称为全负荷速度特性，或外特性，其它称为部分负荷速度特性。
一、汽油机的速度特性
（一）外特性
2、Me、Ne、ge=f（n）曲线
（二）部分负荷特性


   汽油机的外特性是在节气门全开时测得的,曲线上每一点表示它在此转速下的最大功率及最大扭矩，故它代表内燃机的最高动力性能，所有汽油机均需做外特性曲线。

二、柴油机的速度特性
（一）外特性
2、Me、Ne=f（n）曲线
（二)部分负荷速度特性
Me.Ne=f(n)曲线
Me的变化主要取决于循环供油量的变化
柴油机部分负荷特性曲线，与外特性曲线平行且位于其下方.
三、外特性的意义
(一)评价发动机的动力性
  发动机的动力性指标高的要求：
1.从外特性曲线及最大功率Nemax.后备功率看:
   
2.扭矩储备系数 m  
定义：发动机的外特性曲线上最大扭矩Memax与标定工况下的扭矩Me之比值
m=(Memax-Me)/Me×100%
适应系数：
K= Memax/Me
   
3.转速储备系数 n  
定义：发动机标定工况下的转速na与最大扭矩下的转速nmax之比。
  n=na/nmax
（二）评价发动机的工作稳定性
      由扭矩储备系数m来评价，m大，意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。
    不同的车用发动机对后备功率、m、n的要求不同，轿车要求后备功率大， 对m、n不要求；载重车考虑经济性，后备功率不大，但m、n要高。
第三节 柴油机的调速特性
一、柴油机上安装调速性的必要性
1、怠速转速不稳；
2、怠速易熄火；
3、高速易飞车
   造成上述问题的根本原因是Δg随转速的增加而增加，所以调速器工作时，Δg应随转速的增加而减少。
二、全程式调速器
1、定义：
   从最低转速到最高转速都起作用的调速器。
2、调速特性
定义:在调速器起作用时,柴油机的性能指标(Ne、Me、ge)随转速或负荷而变化的关系。

三、两极式调速器
1、定义：只在最低转速和最高转速时才起作用的调速器。
2、调速特性
第四节 万有特性
1、为了能在一张图上全面表示内燃机性能，经常应用多参数特性，即万有特性。
2、应用最广的万有特性里以速度做横坐标，平均有效压力（或扭矩）做纵坐标。在坐标内做出若干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。
3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性图。
4、意义：
（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越差。
（2）等耗油率曲线的形状及分布情况对发动机的使用经济性有重要影响。对汽车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间位置，使常用转速和负荷落在最经济区域内，并希望等油耗率曲线在横向较长。




汽、柴油机万有特性比较
（1）汽油机：最低油耗偏高，经济区偏小；等ge线在低速区向大负荷收敛，说明汽油机在低速低负荷ge较高。等Ne线随转速升高而斜穿等ge线，故Ne一定时，n越高越废油。n一定, ge/Me比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。
（2）柴油机：最低ge较低，经济区宽；等ge线在高低速均不收敛，变化较平坦；等Ne线向高转速延伸时，ge变化不大。