内燃机学-周龙保-课件第九章_内燃机的使用特性与匹配

二、大气校正
内燃机的功率取决于吸入气缸的空气质量流量， 而后者与运行现场环境大气状态即压力、温度、 湿度等有关。因此，进行功率标定时，必须规定 标准大气状态。为了对在不同大气状态下试验得 出的功率进行比较，需要进行大气校正，换算到 与标准大气状态相对应的标准功率或校正功率。 在对内燃机进行性能考核或鉴定时，应根据考核 试验现场大气状态将实测功率值按规定的校正方 法换算成校正功率值。
二、发电用内燃机的匹配
内燃机类型的选择要根据发电设备的动力要求而定。 10 kW以下的应急发电机组多为便携式，为求结构轻巧， 主要以小型汽油机(四冲程或二冲程)为动力。20～1 500 kW移动式发电站多以四冲程中、高速柴油机为动力， 作为备用、应急或基本电源。固定式基本电源或船用常 备电源以四冲程中速柴油机或二冲程中、低速柴油机为 动力，最大功率可达数万 kW。
第一节 内燃机的工况
图9-1 内燃机的各种工况和工作范围 A—额定点 —额定转速 —最高工作转速 —最低工作转速 1—等转速工况线 2—螺旋桨工况线 3—外特性功率线
第二节 内燃机的负荷特性 一、柴油机的负荷特性 二、汽油机的负荷特性
第二节 内燃机的负荷特性
Hale Waihona Puke Baidu
图9-2 内燃机的负荷特性 a)柴油机 b)汽油机
对于预混合强制点火的汽油机来说，由于对应燃 烧良好的ϕa在很小的范围内变化，负荷变化是 通过改变进气系统中的节气门的开度，从而改变 进入气缸的可燃混合气数量来实现的。
第三节 内燃机的速度特性 一、柴油机的速度特性 二、汽油机的速度特性 三、适应性系数
第三节 内燃机的速度特性
图9-3 内燃机的速度特性 a)柴油机 b)汽油机
一、功率标定
(1) 15min 功率 这一功率为内燃机允许连续运转15min的最大有效功率，适用 于需要较大功率储备或短时间需要发出最大功率的摩托车、轿车、轻型汽车、 快艇等用途的内燃机。 (2) 1h功率 这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有效功率，适用于需要 一定功率储备以克服突增负荷的工程机械、中小型拖拉机和重型汽车等用途 的内燃机。 (3) 12h 功率 这一功率为内燃机允许连续运转12h的最大有效功率，适用于需 要在12h内连续运转而又需要充分发挥功率的重型拖拉机、移动式发电机组、 船舶主机和铁道牵引等用途的内燃机。 (4) 持续功率 这一功率为内燃机允许长期连续运转的最大有效功率，适用于 需要长期连续运转的固定动力、农业排灌、电站、内燃机车、远洋船舶等用 途的内燃机。
三、适应性系数
图9-5 采用电控燃油喷射和可变气门正时 的汽油机外特性曲线
三、适应性系数
图9-6 内燃机工作阻力变化时 其工作点的过渡情况
第四节 内燃机的万有特性 一、燃油经济性特性 二、排放特性
一、燃油经济性特性
图9-7 内燃机的油耗特性 a)柴油机 b)汽油机
二、排放特性
1.汽油机的排放特性 2.柴油机的排放特性
第六节 内燃机与工作机械的匹配 一、车用内燃机的匹配 二、发电用内燃机的匹配 三、船用柴油机的匹配
一、车用内燃机的匹配
(一) 动力性匹配 (二) 燃油经济性匹配
(一) 动力性匹配
图9-10 汽车驱动力与行驶阻力++ (汽车行驶性能曲线)
(二) 燃油经济性匹配
单纯改变传动比，使发动机在p较高而be较低的 工况运行，并不能降低汽车的q。应设法使发动 机万有特性的低油耗区移至中等转速、较低负荷 区，也就是说，设法使发动机的经济区位于常用 挡位、常用车速区。这就要求在选择发动机时， 对其特性提出具体的要求，或者设法改变发动机 的特性，以适应与汽车配套的要求。
三、船用柴油机的匹配
运输用船用主机绝大部分时间在稳定工况下运转，负荷 率较高，一般标定为12h功率或持续功率。拖轮和渡轮 由于间歇运转为主，一般标定为 1h功率。为了保险，主 机装船功率是额定功率的 85%左右，即采用“减额输出” 匹配方法。船用柴油机功率范围很宽，可从几十到几万 kW，转速范围从最低的56r/min到2 000r/min左右。因 为一般船用螺旋桨的转速不超过 300r/min，所以低速船 用主机直接驱动螺旋桨，而中、高速柴油机都通过减速 器驱动。减速器应有倒车挡。当采用双机驱动时，要求 装备左、右机型配对。
第九章 内燃机的使用特性与匹配 第一节 内燃机的工况 第二节 内燃机的负荷特性 第三节 内燃机的速度特性 第四节 内燃机的万有特性 第五节 内燃机的功率标定及大气校正 第六节 内燃机与工作机械的匹配
第一节 内燃机的工况 (1) 点工况 运行过程中转速和负荷均保持不变 (图9-1中的A点)的内 燃机称为点工况内燃机。 (2) 线工况 当内燃机发出的功率与曲轴转速之间有一定的函数关 系时，属于线工况内燃机。 (3) 面工况 当内燃机作为汽车及其他陆地运输和作业机械的动力 时，它的转速取决于车辆的行驶速度，而它的功率则取决于车辆的 行驶阻力，而行驶阻力不仅与车辆的行驶速度有关，更主要地取决 于道路的情况或土壤的条件等，功率 Pe和转速n都独立地在很大的 范围内变化。
一、柴油机的负荷特性
对于自然吸气柴油机来说，当它按负荷特性运行 时，由于转速不变，其充量系数ϕc基本保持不变。 当负荷变化时，通过燃料量调节机构改变循环供 油量以适应负荷的变化，负荷增大时油量增加， 反之则减少。这样，可燃混合气的过量空气系数 ϕa将随负荷的增加而减小，随负荷的减小而增 大。
二、汽油机的负荷特性
一、柴油机的速度特性
图9-4 重型电控增压中冷柴油机外特性曲线
二、汽油机的速度特性
1) 柴油机的Ttq曲线都比较平坦，在油门关小后，Ttq甚至随n而升高(因为这时ϕ
a很大，Ttq基本取决于gb)；而汽油机的Ttq曲线基本上是随着n的升高而降低，
节气门开度越小，这种降低的趋势越强烈，导致Pe曲线在高转速段上升趋 缓，甚至开始下降。 2) 柴油机的be曲线都比较平坦，仅在高低速两端略有上翘，而且当节气门关 小时，be迅速增大，特别在高速范围尤其剧烈，经济运行的转速范围越来越 窄。
1.汽油机的排放特性
图9-8 车用汽油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性
2.柴油机的排放特性
图9-9 车用柴油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性 d)滤纸烟度排放特性
第五节 内燃机的功率标定及大气校正 一、功率标定 二、大气校正