万有特性曲线

当内燃机在油量调节机构（油量调节或节气门）保持不变的情况下，主要性能指标随着内燃 机转速的变化规律叫做发动机的速度特性曲线。 当油量调节机构开到最大或者节气门的开度 最大时， 发动机的主要性能指标随发动机转速的变化成为发动机的外特性曲线， 它反映了发 动机的最大功率、 最大转矩和最低油耗所对应的转速。 油量调节机构低于最大位置或者节气 门没有开到最大程度时， 发动机的主要性能指标随发动机转速的变化规律称为发动机的部分 负荷特性曲线。 柴油机速度特性分析： 1） 循环供油量������������ 曲线随 n 增大而增大，根据油量调节杆位置不变时，由于进油孔节流和 燃料泄露的影响，������������ 随 n 的增加而增加，只有在转速很高转速时，曲线才会转平。 2） 知识热效率������������������ ，两头低，中间高。低速时，燃油压力低，缸内的气流运动小，这是混 合气形成及燃烧不利，同时传热损失增大，������������������ 下降。高速时，喷油量及燃烧持续角增 大，同时ϕc 下降，������������ 升高，������������������ 。 3） ������������ 随着 n 的升高而降低。 柴油机无节气门的流动损失,所以在各种富负荷下大致相同， 但 4） Te 曲线，因为������������ 和������������ （上升、下降）的影响，故总体比较平坦，但������������������ 使其端下垂。 5） Pe 随 n 增大而增大，由于 Te 比较平坦，所以 Pe 随着 n 持续增大，当增大到一定值后 由于机械损失的增大而降低。 6） be∝ ������
（二） 柴油机、汽油机速度特性比较: 1) 柴油机在各种负荷下，其 Te 曲线都比较平坦，在中低负荷下，Te 随转速的升高而增 大。汽油机在各种负荷下，其 Te 曲线都比较窄，在中低负荷下，Te 随转速的升高而 降低。 2) 柴油机的最佳经济油耗区比较宽，汽油机节气门开度越小，be 的翘起程度越大，的最 佳经济油耗区比较窄。 ������1 ϕc ������ ������ ������������ ������������ = = ϕ������ ������0 ϕ������ ������������������ ∝ ������������ ������������������ ������������ ∝ ϕc ������ ������ ϕ������ ������������ ������
实线为柴油机负荷特性曲线
虚线为汽油机负荷特性曲线
由于 ������������ = ������������ =1-
318.3������������������ ������ℎ ������ ������
������������������ = ������������������ ������������ =
64 柴油机的噪声 （一） 发动机的噪声概述 1） 不同的频率，不同强度的声音无规则地组合在一起，对人造成危害的声波叫做噪 声。 2） 噪声分类 a. 按照频率特征：有调噪声（旋转噪声）和无调噪声。 b. 按照噪声源：气体动力噪声（进排气噪声、增压器、风扇） 、机械噪声（运动 件的振动） 、电磁噪声和燃烧噪声（燃烧压力引起） 。 3） 危害：坏境污染；使人情绪烦躁不安，注意力不集中，记忆力减退，失眠，头晕， 心率失调等。 4） 响度等级 （二） 柴油机燃烧噪声的特性和影响因素 λ = dφ
柴油机负荷特性变化曲线Fra bibliotek（二）汽油机负荷特性分析： ①汽油机试通过机器们开度来调节供油量的，所以是通过改变进入气缸的混合气的 量——量调节 ② 与柴油机相比所具有的特点： 1） be 普遍较高，且从空负荷到中负荷的过渡中 be 下降的比较慢，仍然维持在 较高的水平，燃油经济性明显比较差。 2） t r 普遍比较高，且与负荷的关系比较小。 3） be 曲线的弯曲度比较大，即 be 大，而柴油机在中小负荷时的经济性要好于 汽油机。 ③ 汽油机和柴油机的 be 差距的主要原因： 1） 柴油机的压缩比高于汽油机——热效率高 2） 柴油机的过量空气系数大于汽油机——燃烧完全 所以柴油机的ηit 大于汽油机。 3） 柴油机的进气量基本不变，而喷油量是随着负荷的增大而增大，所以ϕa 随着 负荷的增大而减小，ηit 下降。而汽油机是量调节，满负荷时气缸内的混合气 过多导致燃烧不完全，所以ηit 较小，在小负荷时，节气门的开度较小，残余 废气系数γ比较大，燃烧速率低，另外泵气损失比较大，所以汽油机在中小 负荷时的油耗高于柴油机。 ④ 排气温度的差异：ε汽油机 < ε柴油机，所以汽油机的排气温度高于柴油机。
dp
压力的升高比是发动机产生根本因素。它的大小决定于发动机滞燃期内所
形成的可燃混合气的数量 1. 燃烧室形式的影响 1） 直喷式：燃料的形式为空间雾化为主，滞燃期内形成的可燃混合气的量增 加，λ增大，������������ 升高，发动机工作粗暴，噪声大，λ=0.4～0.8MPa/CA. 2） 半开式：燃料的形式为空间雾化和油膜蒸发，滞燃期内形成的可燃混合气 的量相对直喷式要少，λ=0.4～0.6MPa/CA.噪声略小。球形燃烧室λ=0.2～ 0.4MPa/CA. 工作柔和、噪声小。 3） 分开式：主燃烧室的λ 较小，涡流室λ =0.2～ 0.4MPa/CA ，预燃室λ =0.14 ～ 0.4MPa/CA. 2. 喷油量的影响： 循环供油量和滞燃期的喷油量越小， 发动机的压力升高比越小， 噪声越底 ，但是喷油量不能太小，需要保证发动机的功率和冷起 动性能。 3. 喷油速率的影响：a 当循环喷油量不变增大喷油率时，增加了发动机在滞燃期 内的供油量，发动机的噪声升高，发动机的噪声增大。 b 喷油率的提高可以在一定程度上改善发动机的经济性和烟 度。 4. 负荷和转速的影响：当循环供油量不变负荷增大时，爆发压力升高，但λ却因 为滞燃期随负荷升高而虽短，所以噪声基本不变。但是当 喷油提前角增大时，负荷增大，噪声增大。对于增压柴油 机，负荷增大时，噪声反而是降低的。当 n 增大时，散热 损失和漏气损失下降，压缩终了的温度降低，压力升高， 压力升高比降低，噪声下降。 5. 增压的影响：增压后，������������ 和������������ 都升高，τ下降，压力升高比下降，噪声降低。但 当发动机处于低负荷时，������������ 下降，噪声高于非增压机型。 总的来说增压后发动机的噪声低。增压中冷的发动机要比没带中 冷的发动机的噪声高。 6. 加速造神高的影响：n 增大后，噪声升高。 7. 燃料性质的影响:低十六烷值的燃料，τ提高，噪声较高
3.6×10 6
it η m Η u
公式可以看出，be 为无穷大。
p mt
mt +p mm
④当负荷逐渐增大时，pmm 变化不大，而pmt 增大。由于ηm = p
= 1+p
1
mm
p mt
所以ηm 上升比较快，所以 be 下降。且到某一油耗时，be 达到最小值，即最低油耗 点A ⑤当负荷进一步增大时，过量空气系数ϕa 下降，此时混合气的形成与燃烧开始恶化，ηit（指 示热效率）下降，且ηit 的下降速度要比ηm 的上升速度快，所以 be 开始上升。 如果继续加大负荷，此时供油量进一步加大，过量空气系数进一步减小，即空气相 对不足，燃烧更加恶化，所以 be 上升很快，此时排气管会冒黑烟，活塞、燃烧室内 会产生积碳，发动机过热，发动机的可靠性和寿命都下降。 ⑥增压柴油机，当负荷增大时，排气量增大，增压器的转速增大，pk 和ρk 增大，所以发动机 在高负荷下充量系数ϕa 和指示热效率ηit 基本不变。所以 be 曲线变化比较平坦，此 时限制pmt 的主要是pz 而不是排气烟度。
������������ ������ ������������ ������������
∝ ������������ ������������������ ������������ ∝ ϕ c ������������������ ������������
a
ϕ
������������������ ������ ������������
be = η
分析：
3.6×10 6
it η m Η u
汽油低热值：44000kJ/kg;柴油低热值：42500kJ/kg
①由于发动机转速 n 不变，所以冲量系数ϕc 基本不变 ②当负荷发生变化时，燃料的循坏供应量发生变化，负荷增大时，供油量增大，负荷减小， 供油量减小。而ϕa 则随着负荷的增大而减小——质调节。 ③当负荷为 0 时，发动机输出功率pmt =0，所以ηm =0.发动机的功率完全用于自身的消耗。 从be = η
61 柴油机负荷特性分析 62 柴油机速度特性分析 63 万有特性分析 64 柴油机噪声
61 柴油机负荷特性分析 （一）柴油机负荷特性特性 当发动机转速 n 不变时，内燃机的性能参数随负荷而变化的关系（由试验得到） ，可以 直接反映出发动机在不同的负荷下的经济性和排气温度，据此可以得到万有特性曲线。
1
������������ ������ ������
，由于������������������ 、������������ 在高速和低速时都比较小，所以 be 在在高速和低速时都比较
高。 7） 内燃机工作稳定性指标： ①转矩适应性参数：������������ = ②转速 ������������ = ������
=1−
������������������ A
ϕc ������ ϕ a ������������
A 为常数
62 速度特性分析 （一） 柴油机速度特性 1） 当 n 下降时，柱塞与柱塞套之间的漏油量增大，且柱塞的有效行程由于斜槽节 流作用而减弱，所以������������ 下降，曲线 1 不安装校正器，2、3 安装校正器。 2） 从 n 从最大值下降时，由于气流速度下降，节流损失下降，所以ϕc 增加，这时 燃烧得到一定的改善，������������������ 增大。n 很小时，由于进气速度过小，进气不充分，此 时ϕc 下降，������������������ 下降。 3） 从������������ 公式可以看出，当 n 降低时，平均机械损失压力������������������ 下降，此时������������������ 、ϕc 增 大，所以������������ 升高。 4） 根据以上三点可以看出， 柴油机的外特性曲线下的������������ 是很平坦的 （不装校正器时） 5） 在部分负荷特性下的速度特性： 当 n 很小时，ϕc 和������������������ 都比较小，������������ 较小 6） be 曲线变化范围内比较平坦，两段略有上翘。可以用be = η