第八章 发动机的特性汇总

二、发动机特性
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、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


所谓发动机的特性，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。
第八章
第一节 第二节 第三节 第四节
发动机的特性
发动机工况、性能指标与工作过程参数的关系 发动机的负荷特性 发动机的速度特性 柴油机的调速特性
第五节
第六节 第七节
发动机的万有特性
发动机有效功率和燃油消耗率的大气修正 发动机与动力装置的匹配
第一节
发动机工况、性能指标与工作过程参数的关系
一、发动机的工况 发动机实际运行的工作状况，速，即
标定功率与标定转速。世界各国对标定方法 的规定有所不同。按照国家标准GBll05—— 87《内燃机台架性能试验方法》规定，我国 内燃机的功率可以分为四级：
(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 或瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载 货汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。
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。


用来表示特性的曲线称为特性曲线，它是
评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少
的形式。
通过特性曲线可以分析在不同适用工况下 ，
发动机特性变化的规律及影响因素,评价发动机
性能，从而提出改善发动机性能的途径．
三、发动机性能指标与工作过程参数的关系 发动机输出的有效指标通常用平均有效
压力 pme、有效扭矩 Ttq 、有效功率 Pe、有效燃 油消耗率be、每小时耗油量B表示。这些指标 与发动机工作过程参数的关系。 发动机性能指标分析式
定功率值，其中，15min功率最高，持续功率 最低。

车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的 两种作为铭牌功率。
除持续功率外，其他几种功率均具有间歇
性工作的特点，故常被称为间歇功率。对
间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率
运转时，超出上述限定的时间并不意味着
内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿
有效功率 c Pe K1 itm n a
有效输出转矩
c Ttq K 2 itm a
燃油消耗率
be K 3 1
itm
小时耗油量
c B K4 n a
四、发动机功率标定

内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃 机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件 等要求，人为地规定该产品在标准大气条件
图8-1 发动机各种工况
1.发动机的工况分类
第—类工况，其特点是发动机 的功率变化时，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)。
(1)恒速工况 n=常数，如发电机组中的发动机，其转速基本保 持不变，功率Pｅ随负荷而变化，称为线工况。 (2)螺旋桨工况 作为船舶主机的柴油机按推进特性工作，柴油 机功率与转速的立方成正比Ｐｅ＝ｋｎ３，ｋ为比例常数，见图 8-1中的曲线2。 (3)面工况 汽车在运输作业时，发动机的功率Ｐｅ和转速ｎ都 在很大的范围内变化。 (4)点工况 内燃机的转速ｎ及功率Ｐｅ均近似不变，如内燃机 作为排灌动力。
(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、排灌、电站、船舶等用途的内燃机。

根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭 牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功 率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供 油量限定在标定功率的位置上。对于同一种
发动机，用于不同场合时，可以有不同的标
命与可靠性受到影响。
第二节 发动机的负荷特性
负荷特性：转速不变，其经济性指标随负 荷（可用功率 Pe 、扭矩 Ttq 或平均有效压力 Pme 表示）的变化关系。 如 ：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扭矩，以适应外界阻力矩 的变化，以保持发动机转速不变。
(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、船舶主机、大型载货汽 车和机车等用途的内燃机。
(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 要充分发挥功率的拖拉机、移动式发电机组、 铁道牵引等用途的内燃机。
表征内燃机运行工况的参数可由下式给出
Pe Ttq n
式中，Pe为有效功率，Ttq为转矩，
n为工作转速。
有效功率Pe和转速n 决定了发动机的 工作运行情况。工况以功率Pe和转速n来 表示，此功率、转速应该与发动机所带动 的工作机械要求的功率、转速相适应。
只有当发动机发出的扭矩与工作机械 消耗的扭矩相等时，两者才能在一定转速 下按一定功率稳定工作。
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。
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( Pe n3 )。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。