内燃机学-周龙保-课件第九章_内燃机的使用特性与匹配

三、适应性系数
图9-5 采用电控燃油喷射和可变气门正时 的汽油机外特性曲线
三、适应性系数
图9-6 内燃机工作阻力变化时 其工作点的过渡情况
第四节 内燃机的万有特性 一、燃油经济性特性 二、排放特性
一、燃油经济性特性
图9-7 内燃机的油耗特性 a)柴油机 b)汽油机
二、排放特性
1.汽油机的排放特性 2.柴油机的排放特性
三、船用柴油机的匹配
运输用船用主机绝大部分时间在稳定工况下运转，负荷 率较高，一般标定为12h功率或持续功率。拖轮和渡轮 由于间歇运转为主，一般标定为 1h功率。为了保险，主 机装船功率是额定功率的 85%左右，即采用“减额输出” 匹配方法。船用柴油机功率范围很宽，可从几十到几万 kW，转速范围从最低的56r/min到2 000r/min左右。因 为一般船用螺旋桨的转速不超过 300r/min，所以低速船 用主机直接驱动螺旋桨，而中、高速柴油机都通过减速 器驱动。减速器应有倒车挡。当采用双机驱动时，要求 装备左、右机型配对。
一、柴油机的速度特性
图9-4 重型电控增压中冷柴油机外特性曲线
二、汽油机的速度特性
1) 柴油机的Ttq曲线都比较平坦，在油门关小后，Ttq甚至随n而升高(因为这时ϕ
a很大，Ttq基本取决于gb)；而汽油机的Ttq曲线基本上是随着n的升高而降低，
节气门开度越小，这种降低的趋势越强烈，导致Pe曲线在高转速段上升趋 缓，甚至开始下降。 2) 柴油机的be曲线都比较平坦，仅在高低速两端略有上翘，而且当节气门关 小时，be迅速增大，特别在高速范围尤其剧烈，经济运行的转速范围越来越 窄。
一、柴油机的负荷特性
对于自然吸气柴油机来说，当它按负荷特性运行 时，由于转速不变，其充量系数ϕc基本保持不变。 当负荷变化时，通过燃料量调节机构改变循环供 油量以适应负荷的变化，负荷增大时油量增加， 反之则减少。这样，可燃混合气的过量空气系数 ϕa将随负荷的增加而减小，随负荷的减小而增 大。
二、汽油机的负荷特性
1.汽油机的排放特性
图9-8 车用汽油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性
2.柴油机的排放特性
图9-9 车用柴油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性 d)滤纸烟度排放特性
第五节 内燃机的功率标定及大气校正 一、功率标定 二、大气校正
对于预混合强制点火的汽油机来说，由于对应燃 烧良好的ϕa在很小的范围内变化，负荷变化是 通过改变进气系统中的节气门的开度，从而改变 进入气缸的可燃混合气数量来实现的。
第三节 内燃机的速度特性 一、柴油机的速度特性 二、汽油机的速度特性 三、适应性系数
第三节 内燃机的速度特性
图9-3 内燃机的速度特性 a)柴油机 b)汽油机
第九章 内燃机的使用特性与匹配 第一节 内燃机的工况 第二节 内燃机的负荷特性 第三节 内燃机的速度特性 第四节 内燃机的万有特性 第五节 内燃机的功率标定及大气校正 第六节 内燃机与工作机械的匹配
第一节 内燃机的工况 (1) 点工况 运行过程中转速和负荷均保持不变 (图9-1中的A点)的内 燃机称为点工况内燃机。 (2) 线工况 当内燃机发出的功率与曲轴转速之间有一定的函数关 系时，属于线工况内燃机。 (3) 面工况 当内燃机作为汽车及其他陆地运输和作业机械的动力 时，它的转速取决于车辆的行驶速度，而它的功率则取决于车辆的 行驶阻力，而行驶阻力不仅与车辆的行驶速度有关，更主要地取决 于道路的情况或土壤的条件等，功率 Pe和转速n都独立地在很大的 范围内变化。
第一节 内燃机的工况
图9-1 内燃机的各种工况和工作范围 A—额定点 —额定转速 —最高工作转速 —最低工作转速 1—等转速工况线 2—螺旋桨工况线 3—外特性功率线
第二节 内燃机的负荷特性 一、柴油机的负荷特性 二、汽油机的负荷特性
第二节 内燃机的负荷特性
图9-2 内燃机的负荷特性 a)柴油机 b)汽油机
第六节 内燃机与工作机械的匹配 一、车用内燃机的匹配 二、发电用内燃机的匹配 三、船用柴油机的匹配
一、车用内燃机的匹配
(一) 动力性匹配 (二) 燃油经性匹配
(一) 动力性匹配
图9-10 汽车驱动力与行驶阻力++ (汽车行驶性能曲线)
(二) 燃油经济性匹配
单纯改变传动比，使发动机在p较高而be较低的 工况运行，并不能降低汽车的q。应设法使发动 机万有特性的低油耗区移至中等转速、较低负荷 区，也就是说，设法使发动机的经济区位于常用 挡位、常用车速区。这就要求在选择发动机时， 对其特性提出具体的要求，或者设法改变发动机 的特性，以适应与汽车配套的要求。
二、大气校正
内燃机的功率取决于吸入气缸的空气质量流量， 而后者与运行现场环境大气状态即压力、温度、 湿度等有关。因此，进行功率标定时，必须规定 标准大气状态。为了对在不同大气状态下试验得 出的功率进行比较，需要进行大气校正，换算到 与标准大气状态相对应的标准功率或校正功率。 在对内燃机进行性能考核或鉴定时，应根据考核 试验现场大气状态将实测功率值按规定的校正方 法换算成校正功率值。
一、功率标定
(1) 15min 功率 这一功率为内燃机允许连续运转15min的最大有效功率，适用 于需要较大功率储备或短时间需要发出最大功率的摩托车、轿车、轻型汽车、 快艇等用途的内燃机。 (2) 1h功率 这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有效功率，适用于需要 一定功率储备以克服突增负荷的工程机械、中小型拖拉机和重型汽车等用途 的内燃机。 (3) 12h 功率 这一功率为内燃机允许连续运转12h的最大有效功率，适用于需 要在12h内连续运转而又需要充分发挥功率的重型拖拉机、移动式发电机组、 船舶主机和铁道牵引等用途的内燃机。 (4) 持续功率 这一功率为内燃机允许长期连续运转的最大有效功率，适用于 需要长期连续运转的固定动力、农业排灌、电站、内燃机车、远洋船舶等用 途的内燃机。
二、发电用内燃机的匹配
内燃机类型的选择要根据发电设备的动力要求而定。 10 kW以下的应急发电机组多为便携式，为求结构轻巧， 主要以小型汽油机(四冲程或二冲程)为动力。20～1 500 kW移动式发电站多以四冲程中、高速柴油机为动力， 作为备用、应急或基本电源。固定式基本电源或船用常 备电源以四冲程中速柴油机或二冲程中、低速柴油机为 动力，最大功率可达数万 kW。