发动机原理第六章.ppt
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1、第六 章发动机的特性 1 第一节 发动机工况 2 一、发动机的运行工况 n发动机的运行情况(简称工况)是以 其发出的功率Pe和转速n来表示; n只有当发动机发出的转矩与工作机械 消耗的转矩相等时,两者才能在一定 转速下按一定功率稳定工作(A点); n当工作机械阻力矩增加(TR),若发 动机油量控制机构不变,则其转速就 要降低,直至B点达到新的平衡,发 动机再次稳定工作; n由于发动机稳定工作必须满足转矩与 工作机械阻力矩相等的条件,因而发 动机工况变化规律与所带动的工作机 械的工作情况有关。 3 二、发动机的使用条件 根据内燃机的用途,其使 用条件大致可分为: n恒速工作(曲线1)。如带动发电
2、 机工作; n流体阻力负荷(曲线2)。发动机 功率与转速成一定函数关系, 如带动螺旋桨工作的船用主机 ; n陆上运输(曲线3)。发动机功率 和转速都独立地在很大范围内 变化,它们之间没有特定的关 系。如驱动汽车等陆上运输车 辆。 4 三、发动机的特性 n发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的 关系称为发动机特性; n随调整情况而变化的又称调整特性,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 、化油器调整特性等; n性能指标随运行工况而变化的又称性能特性; n特性用曲线表示称为特性曲线,它是评价发动机 性能的一种简单、方便、必不可少的形式。 5 四、发动机的有效指标 n平均有效压
3、力: n有效功率: n有效转矩: n有效燃油消耗率 : n每小时耗油量: 6 第二节 发动机台架试验 7 一、台架试验装置 n试验台架 n辅助系统 n各种测量仪 器、仪表及 操纵台 8 二、制动测功装置测功器 n测功器是用来吸收试验发动机发出的功,改变其负 荷及转速,模拟实际使用的各种工况。同时测定发 动机输出转矩; n同时发动机输出转速由各类转速表测得; n功率的计算公式为: n常用测功器有水力测功器、直流电力测功器和电涡流 测功器三种。 9 三、耗油率的测量 耗油率的测量可分容积法和质量法: n容积法:通过测定消耗一定容积的燃油所需的时间 ,通常用于汽油机的油耗测量; n计算公式: n质量
4、法:通过测量消耗一定质量的燃油所花费的时 间,通常用于柴油机的油耗测量; n计算公式: 10 1、容积法 n试验时操作如下: 打开油箱开关,三通阀处于位置A; 测量前将三通阀旋至位置B,油箱同时 向发动机和量瓶供油,直到量瓶油面高 于选定圆球容积的刻线,将三通阀仍置 于位置A等待测量; 测量时,将三通阀旋至位置C,发动机 直接由量瓶供油,量瓶油面下降,记录 燃油流过所选圆球上下部刻线间容积VT 所用时间t,同时测量功率Pe ; 将量瓶再次充满燃油(三通阀旋至位 置B)后准备下一次测量。 11 2、 质量法 n试验时操作如下: 打开油箱开关,三通阀处于位置A; 测量前将三通阀旋至位置B,油箱同时
5、 向发动机和量杯供油,直到天平接近平 衡,将三通阀仍置于位置A等待测量; 将天平调平衡; 测量时,拿去质量为m的砝码。将三通 阀旋至位置C,发动机直接由量杯供油 ,并开始计时; 量杯油面下降,直至天平再次平衡。 记录所用时间t,同时测量功率Pe 。 12 四、台架试验综述 n台架试验内容十分广泛,我国规定有统一的试验标准: 1984年颁布了机械工业部汽车发动机试验方法的标准( JB374384) 1987年制定了内燃机台架试验方法(GB1105.11105.3 87) n发动机使用中的最大功率与下列外界因素有关: 发出相应功率的持续时间 测定时的大气状况 发动机所带附件 进气管和空气滤清器阻力
6、、排气背压等 n各标准对上述问题都作了严格规定,并且对测量仪器的精 度、重要参数的测量精度等也有规定。 13 五、功率标定 标定发动机功率是根据发动机的特性,用途以及寿 命和可靠性等要求人为确定的。为了既能充分发挥发动机 的动力性,又能保证发动机的工作可靠性和合理寿命,短 期工作在最大功率附近的发动机,标定功率应定得高一些 ;长期工作在最大功率附近的发动机,标定功率应定得低 一些。 汽车用发动机,经常是在较小功率情况下工作,仅 在汽车加速和上坡等情况下,才短期使用最大功率,一般 标定功率都较高。 固定式发动机(如发电用发动机等),经常在接近 最大功率情况下工作,标定功率就定得较低。 14 n在
7、发动机铭牌上标定的功率,均为使用中允许的最大功 率。国家标准(GB1105.187)规定,按用途和使用特 点,功率可分为以下四种: n 15min功率:可用于汽车、摩托车、摩托艇等发动机 的功率标定; n 1h功率:可用于拖拉机、工程机械、船舶等发动机 的功率标定; n 12h功率:可用于拖拉机、农业排灌、电站等发动机 的功率标定; n 持续功率:可用于农业排灌、电站、船舶、铁路牵 引等发动机的功率标定。 如NJ70型汽油发动机,用于汽车时,标定功率为 51.5KW(70PS),而将它用于发电时,标定功率只有 22.1KW(30PS)。可见,同一种内燃机,用途和工作条件 不同,标定功率也不同。
8、 15 六、大气修正 n大气状况是指发动机运行地点的环境大气压力、大气温 度和相对湿度; n同一台发动机由于在不同大气状况下使用,其性能差别 很大。需要规定一种标准大气状况,并且还应有一种办 法,把在不同大气状况下试验所得的结果,换算成标准 大气状况下的数值; n国家标准(GB1105.187)规定了一般用途的往复活塞 式柴油机和汽油机的标准环境状况是: 大气压p0=100kPa,相对湿度0=30, 环境温度T0=298K或25(Page132)。 16 第三节 发动机负荷特性 17 一、发动机负荷特性 n负荷特性是指发动机转速不变,其经济性指标随负荷而 变化的关系; n以曲线表示,则称为负荷
9、特性曲线; n当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时,就是这 种情况。此时必须改变发动机油门来调整有效转矩,以 适应外界阻力矩的变化,保持发动机转速不变; n当转速不变时,有效功率Pe与有效转矩Ttq、平均有效压 力pme互为正比,因此负荷特性横坐标负荷可用Pe、 Ttq或pme表示; n纵坐标主要是每小时燃料消耗量B 或燃料消耗率be。 18 1、汽油机负荷特性 (1)定义 n汽油机保持某一转速不变,而逐渐改变节气门开度(同 时调节测功器负荷,以保持转速不变),每小时耗油量B 和耗油率be随功率Pe(或转矩Ttq、平均有效压力pme)变 化的关系称为汽油机负荷特性。 (2)测取方法 n测取
10、前应将化油器、点火提前角调整完好; n测取时应按规定保持冷却水温、润滑油温度在最佳状态 ; n由于汽油机负荷调节是靠改变节气门开度来直接改变进 入气缸的混合气量,变化不大,故这种负荷调节方法 称为“量调节” 。 19 (3)曲线形状分析 nbe的变化取决于m 和i的变化; n随着负荷增加,m 和i的变化 如右图; n逐渐增大节气门开度(负荷增加) ,be迅速下降。当节气门开度增至 全开度的80左右,为了保证最大 功率,供给=0.80.9的浓混合气 ,燃烧不完全,使be又重新上升; n汽油机负荷特性实例如右图。 1) be曲线形状分析 20 2) B曲线形状分析 根据耗油量的公式 , 可知,B取
11、决于节气门开度和混合气成分。随着节气门开度 的加大,混合气量增多,小时耗油量上升,当全负荷时, 加浓器起作用,混合气浓度变大,使得B迅速增加。 21 二、柴油机负荷特性 n柴油机保持某一转速不变,而移动喷油泵齿条或拉杆位 置,改变每循环供油量b时,每小时耗油量B 和耗油率 be随功率Pe(或转矩Ttq、平均有效压力pme)变化的关系 称为柴油机负荷特性。 2、测取方法 n测取时,应将柴油机的供油提前角、冷却水温度、润滑 油温度等调整到最佳状态; n由于柴油机只是改变循环供油量(空气量变化不大)来 调节负荷,因此,也改变了缸内混合气的浓度,即过量 空气系数,这种负荷调节方法称为“质调节”。 1、
12、柴油机负荷特性定义 22 3、曲线形状分析 nbe的变化取决于m 和i的变化; n随着负荷增加,m 和i的变化 如右图; n逐渐增加供油量,由于m迅速上升 ,be下降;再继续增加供油量时, 由于过量空气系数的减少,燃烧 恶化,不完全燃烧及补燃增加,致 使be升高; n柴油机负荷特性实例如右图。 1) be曲线形状分析 23 2) B曲线形状分析 随着负荷的增加,循环供油量加大,耗油量增加,当 接近碳烟极限时,燃烧更加恶化,小时耗油量迅速增加。 24 三、汽、柴油机负荷特性比较 n负荷特性是发动机的基本特性,用以评价发动机工作的 经济性; n由负荷特性可以看出: 由于柴油机i 较高,be 较汽油
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- 发动机 原理 第六
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