内燃机的特性与匹配

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1、第八章内燃机的特性与匹配内燃机的特性是内燃机性能的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已经介绍的内燃机调速特性与调整特性(如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性)外，本章将重点介绍内燃饥的基本特性，如负荷特性、速度特性、万有特性等。由于内燃机是为其他动力装置或工作机械提供动力的，相互之间的配合特性不仅涉及到工作机械的性能，也与内燃机本身的特性密切相关，为此，本章将介绍内燃机与工作机械的匹配方法。对内燃机的特性及其匹配进行研究，不仅是为了评价内燃机的性能，为正确、合理地选用内燃机提供依据，同时，还可以通过对影响内燃机特性各种因素的分析。提出改进特性以适应匹配要求的各种技术措施，以

2、优化整个动力装置的性能。主要内容第一节内燃机的特性第二节内燃机与工作机械的匹配第一节内燃机的特性一、内燃机的工况二、内燃机的负荷特性三、内燃机的速度特性四、万有特性五、内燃机的功率标定及大气修正一、内燃机的工况内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。表征内燃机运行工况的参数可由下式给出（8—1）式中，Pe为有效功率，Ttq为内燃机的转矩，n为内燃机的工作转速。式(8—1)中的三个参数中，只有两个是独立变量，换句话说，当任意两个参数固定后，第三个参数就可以通过该式求出。比较常用的是用Ttq与n或者Pe与n两组参数来表征内燃机稳定运行的工况点，原因在于转速n表示内燃机工作过程进行的速

3、度快慢，而Ttq或Pe说明内燃机发出功率或承受负荷能力的大小。内燃机的负荷，通常是指内燃机所遇到的阻力矩的大小，由于平均有效压力pme正比于转矩，故有时也用pme来表示负荷的高低。内燃机的工作区域上边界线3为内燃机油量控制机构处于最大位置时，不同转速下内燃机所能发出的最大功率左侧边界线为内燃机最低稳定工作转速nmin限制线，低于此转速时，由于曲轴飞轮等运动部件储存能量较小，导致转速波动大，内燃机无法稳定工作右侧边界线为最高转速nmax限制线，受到转速过高所导致的惯性力增大、机械摩擦损失加剧、充量系数下降、工作过程恶化等各种不利因素的限制内燃机的工况分类第—类工况，其特点是内燃机的功

4、率变化时，转速几乎保持不变。该工况又被称为固定式内燃机工况。例如，发电用内燃机，其负荷呈阶跃式突变，并没有一定的规律、然而内燃机的转速必须保持稳定，以保证输送电压和频率的恒定，反映在工况图上就是—条垂直线(图8—1中的曲线1)，称为线工况。灌溉用内燃机，除了起动和过渡工况外，在运行过程中负荷与转速均保持不变，称为点工况(图8—1中的A点)。第二类工况，其特点是内燃机的功率与转速接近于幂函数关系，如图8—1中的曲线2示的三次幂函数()。当内燃机作为船用主机驱动螺旋桨时，内燃机所发出的功率必须与螺旋桨吸收的功率相等，而吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低，且与转速成幂函数关系，这样，内燃机

5、功率就呈现一种十分有规律的变化。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，其特点是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，都居于这种工况。此时，内燃机的转速决定于行驶速度、可以从最低稳定转速一直变到最高转速；负荷取决于行驶阻力，在同一转速下，可以从零变到全负荷。内燃机可能的工作区域就是该种类型内燃机的实际工作区域，相应的上况区域称为面工况。研究内燃机特性的必要性为了评价内燃机在不同工况下运行的动力性指标(如功率、转矩、平均有效压力等)、经济性指标(燃油消耗率)、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标(如指示热效率、

6、充量系数以及机械效率)等，就必须研究内燃机的特性。有关定义所谓内燃机的特性，就是指上述性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。性能指标随调整情况变化的特性称为调整特性，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；性能指标随运行工况变化的特性称为性能特性，如负荷特性、速度特性和调速特性等。用来表示特性的曲线称为特性曲线，它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。二、内燃机的负荷特性定义测试方法作用曲线及说明定义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。驱动发电机、压缩机、风机、水泵等动力装置的内燃机，就是按负荷特性运

7、行的。测试方法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。作用由了负荷特性可以直观地显示发动机在不同负荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较容易测定，因而在内燃机的调试过程中，经常用来作为性能比较的依据。由于每一条负荷特性仅对应内燃机的一种转速，为了满足实际应用的要求，需要侧出不同转速下的多个负荷特性曲线。同时，根据这些特性曲线