第九章_內(nèi)燃機(jī)的使用特性與匹配

1、第九章內(nèi)燃機(jī)的使用特性與匹配第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)的工況第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的速度特性第四節(jié)內(nèi)燃機(jī)的萬有特性第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定及大氣校正第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)的工況(1) 點(diǎn)工況運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均保持不變(圖9-1中的A點(diǎn))的內(nèi)燃機(jī)稱為點(diǎn)工況內(nèi)燃機(jī)。(2) 線工況當(dāng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率與曲軸轉(zhuǎn)速之間有一定的函數(shù)關(guān)系時(shí)，屬于線工況內(nèi)燃機(jī)。(3) 面工況當(dāng)內(nèi)燃機(jī)作為汽車及其他陸地運(yùn)輸和作業(yè)機(jī)械的動力時(shí)，它的轉(zhuǎn)速取決于車輛的行駛速度，而它的功率則取決于車輛的行駛阻力，而行駛阻力不僅與車輛的行駛速度有關(guān)，更主要地取決于道路的情況或土壤的條件等，功率Pe和轉(zhuǎn)速n都獨(dú)立地在很大的

2、范圍內(nèi)變化。第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)的工況圖9-1內(nèi)燃機(jī)的各種工況和工作范圍A額定點(diǎn)額定轉(zhuǎn)速最高工作轉(zhuǎn)速最低工作轉(zhuǎn)速1等轉(zhuǎn)速工況線2螺旋槳工況線3外特性功率線第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性一、柴油機(jī)的負(fù)荷特性二、汽油機(jī)的負(fù)荷特性第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性圖9-2內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性a)柴油機(jī)b)汽油機(jī)一、柴油機(jī)的負(fù)荷特性對于自然吸氣柴油機(jī)來說，當(dāng)它按負(fù)荷特性運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，其充量系數(shù)?c基本保持不變。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，通過燃料量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變循環(huán)供油量以適應(yīng)負(fù)荷的變化，負(fù)荷增大時(shí)油量增加，反之則減少。這樣，可燃混合氣的過量空氣系數(shù)?a將隨負(fù)荷的增加而減小，隨負(fù)荷的減小而增大。二、汽油機(jī)的負(fù)荷特性對于預(yù)混合強(qiáng)制點(diǎn)火的汽油機(jī)

3、來說，由于對應(yīng)燃燒良好的?a在很小的范圍內(nèi)變化，負(fù)荷變化是通過改變進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門的開度，從而改變進(jìn)入氣缸的可燃混合氣數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的速度特性一、柴油機(jī)的速度特性二、汽油機(jī)的速度特性三、適應(yīng)性系數(shù)第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的速度特性圖9-3內(nèi)燃機(jī)的速度特性a)柴油機(jī)b)汽油機(jī)一、柴油機(jī)的速度特性圖9-4重型電控增壓中冷柴油機(jī)外特性曲線二、汽油機(jī)的速度特性1) 柴油機(jī)的Ttq曲線都比較平坦，在油門關(guān)小后，Ttq甚至隨n而升高(因?yàn)檫@時(shí)?a很大，Ttq基本取決于gb)；而汽油機(jī)的Ttq曲線基本上是隨著n的升高而降低，節(jié)氣門開度越小，這種降低的趨勢越強(qiáng)烈，導(dǎo)致Pe曲線在高轉(zhuǎn)速段上升趨緩，甚至開始下降

4、。2) 柴油機(jī)的be曲線都比較平坦，僅在高低速兩端略有上翹，而且當(dāng)節(jié)氣門關(guān)小時(shí)，be迅速增大，特別在高速范圍尤其劇烈，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍越來越窄。三、適應(yīng)性系數(shù)圖9-5采用電控燃油噴射和可變氣門正時(shí)的汽油機(jī)外特性曲線三、適應(yīng)性系數(shù)圖9-6內(nèi)燃機(jī)工作阻力變化時(shí)其工作點(diǎn)的過渡情況第四節(jié)內(nèi)燃機(jī)的萬有特性一、燃油經(jīng)濟(jì)性特性二、排放特性一、燃油經(jīng)濟(jì)性特性圖9-7內(nèi)燃機(jī)的油耗特性a)柴油機(jī)b)汽油機(jī)二、排放特性1.汽油機(jī)的排放特性2.柴油機(jī)的排放特性1.汽油機(jī)的排放特性圖9-8車用汽油機(jī)的排放特性a)CO排放特性b)HC排放特性c)N排放特性2.柴油機(jī)的排放特性圖9-9車用柴油機(jī)的排放特性a)CO排放特性

5、b)HC排放特性c)N排放特性d)濾紙煙度排放特性第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定及大氣校正一、功率標(biāo)定二、大氣校正一、功率標(biāo)定(1) 15min功率這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效功率，適用于需要較大功率儲備或短時(shí)間需要發(fā)出最大功率的摩托車、轎車、輕型汽車、快艇等用途的內(nèi)燃機(jī)。(2) 1h功率這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1h的最大有效功率，適用于需要一定功率儲備以克服突增負(fù)荷的工程機(jī)械、中小型拖拉機(jī)和重型汽車等用途的內(nèi)燃機(jī)。(3) 12h功率這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率，適用于需要在12h內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而又需要充分發(fā)揮功率的重型拖拉機(jī)、移動式發(fā)電機(jī)組、船舶主機(jī)和鐵道牽引

6、等用途的內(nèi)燃機(jī)。(4) 持續(xù)功率這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率，適用于需要長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的固定動力、農(nóng)業(yè)排灌、電站、內(nèi)燃機(jī)車、遠(yuǎn)洋船舶等用途的內(nèi)燃機(jī)。二、大氣校正內(nèi)燃機(jī)的功率取決于吸入氣缸的空氣質(zhì)量流量，而后者與運(yùn)行現(xiàn)場環(huán)境大氣狀態(tài)即壓力、溫度、濕度等有關(guān)。因此，進(jìn)行功率標(biāo)定時(shí)，必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)。為了對在不同大氣狀態(tài)下試驗(yàn)得出的功率進(jìn)行比較，需要進(jìn)行大氣校正，換算到與標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)功率或校正功率。在對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行性能考核或鑒定時(shí)，應(yīng)根據(jù)考核試驗(yàn)現(xiàn)場大氣狀態(tài)將實(shí)測功率值按規(guī)定的校正方法換算成校正功率值。第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配一、車用內(nèi)燃機(jī)的匹配二、發(fā)電用內(nèi)燃機(jī)的匹

7、配三、船用柴油機(jī)的匹配一、車用內(nèi)燃機(jī)的匹配(一) 動力性匹配(二) 燃油經(jīng)濟(jì)性匹配(一) 動力性匹配圖9-10汽車驅(qū)動力與行駛阻力+(汽車行駛性能曲線)(二) 燃油經(jīng)濟(jì)性匹配單純改變傳動比，使發(fā)動機(jī)在p較高而be較低的工況運(yùn)行，并不能降低汽車的q。應(yīng)設(shè)法使發(fā)動機(jī)萬有特性的低油耗區(qū)移至中等轉(zhuǎn)速、較低負(fù)荷區(qū)，也就是說，設(shè)法使發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)區(qū)位于常用擋位、常用車速區(qū)。這就要求在選擇發(fā)動機(jī)時(shí)，對其特性提出具體的要求，或者設(shè)法改變發(fā)動機(jī)的特性，以適應(yīng)與汽車配套的要求。二、發(fā)電用內(nèi)燃機(jī)的匹配內(nèi)燃機(jī)類型的選擇要根據(jù)發(fā)電設(shè)備的動力要求而定。10kW以下的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組多為便攜式，為求結(jié)構(gòu)輕巧，主要以小型汽油機(jī)(四沖程或二沖程)為動力。201 500kW移動式發(fā)電站多以四沖程中、高速柴油機(jī)為動力，作為備用、應(yīng)急或基本電源。固定式基本電源或船用常備電源以四沖程中速柴油機(jī)或二沖程中、低速柴油機(jī)為動力，最大功率可達(dá)數(shù)萬kW。三、船用柴油機(jī)的匹配運(yùn)輸用船用主機(jī)絕大部分時(shí)間在穩(wěn)定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷率較高，一般標(biāo)定為12h功率或持續(xù)功率。拖輪和渡輪由于間歇運(yùn)轉(zhuǎn)為主，一般標(biāo)定為1h功率。為了保險(xiǎn)，主機(jī)裝船功率是額定功率的85%左右，即采用“減額輸出”匹配方法。船用柴油機(jī)功率范圍很寬，可從幾十