内燃机特性
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第十二章 内燃机特性
内燃机的各种性能指标(Ne 、g e 、Me 、G )随工况(n 、负荷)不同而变化的关系,称为内燃机的特性。
目的:根据其特性合理调整,配套,使用内燃机;客观、准确地评价内燃机的动力性和经济性;了解特性曲线的变化规律及其影响因素,寻求改善发动机性能的途径。
特性:负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性,燃料调节特性、供油点火提前角调整特性等。
曲线:将各种指标,随工况变化的关系,用曲线在直角坐标系中表示出来,叫内燃机的特性曲线。
第一节 速度特性
当油门固定不变时,内燃机各性能指标,随n 变化而变化的关系,称为速度特性。
目的:研究n 与各指标的变化规律;找出Nemax 、Memax 、g emax 所对应的转速,确定常用转度范围;为调整调速器提供依据。
将油门固定在标定功率位置时,测得的特性,称为外特性或全负荷特性。 外特性确定内燃机的最大功率。
将油门在标定功率以内的任何位置所测得的特性称为部分特性。
部分特性确定车用发动机的经济转速范围。P 192图12-3
n min :怠速下的最低稳定转速,称为最低空转转速。
n min :满负荷下的最低稳定转速。
n Me :最大扭矩转速。
n ge :最低燃油消耗转速。
n en :标定转速。
n r :调速器起作用转速。
n rmax :最高空转速。
车用机的稳定范围是:n Me---- n en
中速g e 最低,低速和高速g e 高。
一 汽油机速度特性
1 汽油机的外特性
制作:将油门置于最大位置。不断增大负荷至满负荷。测取8-10个点,同时记录,g e 、n 、 Ne 。
Me 曲线:∵e h
kp Pe iV Me =⨯=τ3.318,m i CH c Pe ηα
ηη= 式中:C-常数,充气系数-CH η,指示热效率-i η,
空气过量系数-α,机械效率-m η
最初随着↓↑↑m n ηη,,CH
当以↑CH η为主时,↑Me ,随↑↑CH n η,速度减慢,↓m η加快。
当两作用相等时,Me 最大。
当↑n 到一定,↓↓↓Me m CH ,,ηη
Ne 曲线:∵n Me C Ne **=
当↑n 起主导作用时,↑Ne 。随↓Me 的加快;↑Ne 减慢,当↓Me 与↑n 作用相等,Ne 最大。
e g 曲线:∵ 310⨯=Ne
G g e 最初↑Ne 快,↓e g 。随负荷↑G ↑Ne ↑。当两者作用相等时,e g 最小。随后Ne ↑减慢,g e 开始↑。
2 汽油机的部分速度特性
由图可见,随↓n 最大Ne 内移,Me ↑。故光数负荷能力上升。但注意:不同工油点,Memax 和Nemax 的数值不同。
二柴油机的速度特性
1柴油机的外特性
Me 随n 的变化,决定于Δg,i n ,m η.
随n ↑,∵泵油速度特性,Δg ↑;涡流增强,燃烧好↑i η慢。但↑n ,摩擦损失↓↑m η,故Me 变化较小。
Ne :n Me C Ne **=起初Me,↑n ,↑Ne 。
当Me 开始↓,↑Ne 减慢。当Me ↓与↑n 作用相等时,Ne 最大。
g e 起初↑Ne 快,g e ↓
当↑↑G 与Ne 作用相等时,g e 最小,后↑Ne 减慢,↑e g 。
2 柴油机部分速度特性
可见:随Δg ↑↓↓↓e g Ne ,Memax max ,和;
n 变化范围较大时,Me 变化较小。
满负荷下g e 最低。
第二节 负荷特性
内燃机的转速保持不变,各性能指标随负荷变化而变化的关系,称为负荷特性。
目的:确定内燃机各种负荷的经济性,从而标定其功率和油耗。
制作:在改变负荷的同时,改变供油量(油门大小),使转速保持不变。测8-10点,记录 n ,Ne,g e
一 柴油机的负荷特性
∵ 怠速Ne =0 =e g ∝
随负荷增加,Δg ↑,↑m η,↑Ne ,↓e g
在1点min e g ,再增加负荷Δg ↑,1〈α,燃烧恶化↑↓e i g ,η。
2点,排气冒烟,再Δg ↑,冒烟严重,3点出现最大功率。
1点为经济功率,2点为冒烟功率点,3点为极限功率点。
二 汽油机负荷特性
g e : 随负荷增加,节气门开大,↓↑e g Ne ,。当80-90%负荷g emin 。接近满负荷时。因加浓↑↑〈G g e ,,1α。
小负荷下g e 高,
选车时,在动力满足的情况下,应选小马力发动机,使其在80-90%负荷下工作经济,即小马拉小车,比大马拉小车经济。
结论:
1,内燃机在满负荷下工作,比部分负荷工作经济。
2 柴油机因质调节,曲线变化大,e g α慢,范围广,经济性好。
柴油机因量调节,近满负荷加浓曲线变化快,范围小,经济性差。
汽油机比柴油机多20-30%,∴车用柴油机经济性好。
3 汽油机部分负荷的经济范围小,↑e g 快,而车用发动机常在部分负荷较大的范围内工作,为提高负荷程度,用加拖车,高档行驶和滑行、节油。
第三节 万有特性(综合特性或参数特性)
以n 为横坐标,以Pe 为纵坐标,以g e 、Ne 为参数在坐标系中所画出的特性曲线,为万有特性。
有万有特性曲线可知,全面观察各工况下的指标变化,选择有利工况范围。P199图2-12-17为奥迪5缸万有特性。可见:bar Pe g g e 5.13max ,198min ==低于250克油耗的范围广,在1000-4000r/min ;Pemax 在2250 r/min 时为13.5bar 。
第四节 调速特性
在调速器作用下,柴油机各性能指标,随转速或负荷变化而变化的关系,称为调速特性。 目的:了解发动机在调速器作用下各性能指标之间关系,变化规律及调速器和校u
m i u e e H H Ne G g ηηη663106.3106.310⨯=⨯=⨯=