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發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線【青苗教育】

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發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線【青苗教育】

一、發(fā)動(dòng)機(jī)工況 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況簡稱為工況。發(fā)動(dòng)機(jī)的工況可以用一組表征其某種性能的參數(shù)來描述,其中主要的參數(shù)時(shí)轉(zhuǎn)速n和有效功率Pe(或扭矩Te)kWn/9550TPee 一、發(fā)動(dòng)機(jī)工況 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況簡稱為工況。發(fā)動(dòng)機(jī)的工況可以用一組表征其某種性能的參數(shù)來描述,其中主要的參數(shù)時(shí)轉(zhuǎn)速n和有效功率Pe(或扭矩Te)。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況時(shí)多種多樣的,但一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在PePen n工況圖上的工作區(qū)域時(shí)有限的,如圖所示。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及標(biāo)定功率 根據(jù)使用條件不同,發(fā)動(dòng)機(jī)工況。大致可以分為三類:1.恒轉(zhuǎn)速(固定式)工況 發(fā)動(dòng)機(jī)功率變化,但曲軸轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。如帶動(dòng)發(fā)電機(jī)、水泵等的發(fā)動(dòng)機(jī)。2.流體阻力(螺旋槳)工況 發(fā)動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速之間呈一定的函數(shù)關(guān)系,常見的為接近三 次冪函數(shù)關(guān)系,即:Pekn3 如帶動(dòng)螺旋槳工作的船用發(fā)動(dòng)機(jī)即屬此類。螺旋槳吸收的功率與螺旋槳轉(zhuǎn)速的三次方成正比。3.面工況 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速在很大范圍內(nèi)各自獨(dú)立的變化,二者沒有特定的關(guān)系。汽車和拖拉機(jī)等陸上運(yùn)輸車輛所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)屬此類。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及標(biāo)定功率第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及標(biāo)定功率二、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率 發(fā)動(dòng)機(jī)所允許運(yùn)轉(zhuǎn)的最大功率時(shí)有一定限制的,要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性、用途、使用特點(diǎn)和壽命要求在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上人為確定。同一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī),在不同使用條件及壽命要求下,銘牌上所標(biāo)定的功率及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速可以不同。發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)定的功率,均為使用中允許的最大功率,稱為標(biāo)定功率。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率分為以下四級(jí):1.15min功率 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下,允許發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效功率。2.1h功率 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下,允許發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1h的最大有效功率。3.12h功率 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下,允許發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率。4.持續(xù)功率 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下,允許發(fā)動(dòng)機(jī)長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。一、柴油機(jī)調(diào)整特性 1.柴油機(jī)供油提前角調(diào)整特性 柴油機(jī)供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定,維持一定轉(zhuǎn)速,測定有效功率Pe、小時(shí)燃料消耗量Gf、燃油消耗率ge隨供油提前角的變化關(guān)系,即 Pe=f()、Gf=f()、ge=f(),稱為供油提前角調(diào)整特性。發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整特性。如柴油機(jī)供油提前角調(diào)整特性、燃料調(diào)整特性、汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、燃料(化油器)調(diào)整特性等。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第二節(jié) 調(diào)整特性 2.柴油機(jī)燃料調(diào)整特性 制取柴油機(jī)燃料調(diào)整特性時(shí),應(yīng)使供油提前角調(diào)整在最佳位置,保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定(一般為標(biāo)定轉(zhuǎn)速),將調(diào)速器與噴油泵供油拉桿的聯(lián)結(jié)脫開,發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程中冷卻水溫、機(jī)油壓力和溫度在正常范圍內(nèi)。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第二節(jié) 調(diào)整特性 二、汽油機(jī)調(diào)整特性 1.汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性 當(dāng)汽油機(jī)節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速和混和氣濃度不變條件下,汽油機(jī)有效功率Pe和燃油消耗率ge隨點(diǎn)火提前角變化的關(guān)系,稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第二節(jié) 調(diào)整特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第二節(jié) 調(diào)整特性 在汽油機(jī)轉(zhuǎn)速及節(jié)氣門開度不變的條件下,點(diǎn)火提前角最佳,有效功率、燃油消耗率隨混合氣成分的變化關(guān)系為該轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度的燃料調(diào)整特性。2.汽油機(jī)的燃料調(diào)整特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第二節(jié) 調(diào)整特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí),其性能指標(biāo)(主要是經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)Gf、ge)隨負(fù)荷(如Pe 或Te)變化的規(guī)律。一、汽油機(jī)負(fù)荷特性 點(diǎn)火提前角最佳、化油器調(diào)整完好情況下,保持汽油機(jī)轉(zhuǎn)速一定,每小時(shí)耗油量、燃油消耗率隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱為汽油機(jī)負(fù)荷特性。1.燃油消耗率曲線 2.每小時(shí)耗油量曲線第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第三節(jié) 負(fù)荷特性 二、柴油機(jī)負(fù)荷特性 柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速一定,每小時(shí)耗油量、有效燃油消耗率隨負(fù)荷變化的關(guān)系為柴油機(jī)的負(fù)荷特性。1.燃油消耗率曲線 2.每小時(shí)耗油量曲線第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第三節(jié) 負(fù)荷特性 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(噴油泵調(diào)節(jié)齒桿或化油器節(jié)氣門)位置一定時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)(Te、Pe、Gf、ge 等)隨轉(zhuǎn)速的變化的規(guī)律。發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率是在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下發(fā)揮的功率。確定合理的標(biāo)定轉(zhuǎn)速和常用的轉(zhuǎn)速范圍,是研究發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性的意義所在。同時(shí),轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)基本的工況參數(shù)之一。許多工作機(jī)械對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有所要求。當(dāng)供油量固定在標(biāo)定功率位置時(shí)所測得的速度特性稱為外速度特性,簡稱外特性,它表示該發(fā)動(dòng)機(jī)能工作的最大功率界限,當(dāng)供油量固定在標(biāo)定功率以下任意位置時(shí)所測得的速度特性稱為部分速度特性,簡稱部分特性。一、柴油機(jī)速度特性 制取柴油機(jī)速度特性時(shí)應(yīng)將調(diào)速器與噴油泵的聯(lián)結(jié)脫開,使調(diào)速器不起調(diào)速作用;供油提前角調(diào)整在最佳位置;冷卻水溫、機(jī)油溫度及壓力正常。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性1.柴油機(jī)的外速度特性及工作性能 (1)扭矩曲線 (2)功率曲線 (3)燃油消耗率曲線第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性 當(dāng)噴油泵供油調(diào)節(jié)桿固定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油量位置時(shí)測得的部分速度特性。2.柴油機(jī)的部分速度特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性3.扭矩特性(1)扭矩適應(yīng)系數(shù)k kTemax/Teb 一般汽油機(jī)k1.21.4 柴油機(jī)k值只有1.05左右 (2)柴油機(jī)扭矩特性 的改善(3)轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù) n2/nb 第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性 二、汽油機(jī)速度特性 汽油機(jī)節(jié)氣門開度固定不變,點(diǎn)火提前角調(diào)整在最佳位置及化油器調(diào)整完好(汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及進(jìn)氣系統(tǒng)工作正常),冷卻水溫,機(jī)油溫度和壓力正常。節(jié)氣門全開時(shí)的速度特性稱為外特性;節(jié)氣門部分打開時(shí)的速度特性為部分負(fù)荷速凍特性。1.汽油機(jī)外特性(1)扭矩曲線 扭矩與、u、i、m的乘積成正比。當(dāng)節(jié)氣門越大時(shí),值變化不大,因此,扭矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律主要取決于u、i、m隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。(2)功率曲線 功率與扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積成正比。(3)燃油消耗率曲線 油耗率的大小主要取決于熱效率和機(jī)械效率,并與i、m的乘積成反比。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性 汽油機(jī)的速度特性與柴油機(jī)的速度特性比較,有以下特點(diǎn):(1)由于受uf(n)的影響,曲線變化較陡;(2)Pemax和Gfmax值比較明顯;(3)部分速度特性時(shí),由于節(jié)氣門處進(jìn)氣節(jié)流,曲線更陡。所以汽油機(jī)在維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定和負(fù)荷適應(yīng)性方面比柴油機(jī)優(yōu)越。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性2.汽油機(jī)的部分速度特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第四節(jié) 速度特性 當(dāng)節(jié)氣門部分開啟時(shí),功率和扭矩曲線總是低于外特性的。且節(jié)氣門開度越小,扭矩曲線下降越快,扭矩和功率最大值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速越低。當(dāng)節(jié)氣門開度為75時(shí),此時(shí),加濃裝置停止工作,耗油率曲線的位置達(dá)到最低。節(jié)氣門開度再減小時(shí),由于殘余廢氣相對(duì)增多。燃燒速率下降,熱效率下降,耗油率增加。一、調(diào)速特性 1.全程式調(diào)速器調(diào)速特性 在調(diào)速器起作用時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的變化規(guī)律,即 Te、n、Gf、ge=f(Pe),或Pe、Te、Gf、ge=f(n),稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性。制取調(diào)速特性時(shí),應(yīng)保持噴油泵調(diào)速器調(diào)整正常,調(diào)速器操作手柄放在最大位置,供油提前角調(diào)整到最佳位置,水溫、油溫和油壓正常。制取調(diào)速特性的目的在于了解當(dāng)負(fù)荷變化時(shí),在調(diào)速器和校正器起作用下發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的變化規(guī)律及特征值,并可檢查和評(píng)價(jià)調(diào)速器和校正器的工作質(zhì)量。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性 在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)到標(biāo)定工況階段(低負(fù)荷階段),調(diào)速器起調(diào)速作用。在此階段,隨著負(fù)荷的逐漸加大,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有下降。超過標(biāo)定工況后(超負(fù)荷階段),隨著負(fù)荷的加大,轉(zhuǎn)速下降很多,調(diào)速器已經(jīng)不起作用。而校正器正在起作用,噴油泵供油拉桿行程稍稍加大。整體上看,調(diào)速特性是一段特殊的負(fù)荷特性(轉(zhuǎn)速稍有變化)和一段特殊的速度特性(供油拉桿行程稍有變化)的組合。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性 1.兩極式調(diào)速器調(diào)速特性 兩極式調(diào)速器只在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速時(shí)起作用,以防止發(fā)動(dòng)機(jī)低速熄火或高速飛車,在中間各轉(zhuǎn)速調(diào)速器不起作用。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性bb0max1nnnbnnn122 二、調(diào)速器的工作指標(biāo) 1.調(diào)速率 (1)穩(wěn)定調(diào)速率1(2)瞬時(shí)調(diào)速率2第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性 穩(wěn)態(tài)調(diào)速率表明了發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)與最高空轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍。如果穩(wěn)定調(diào)速率太大,不僅對(duì)工作機(jī)械的穩(wěn)定工作不利,而且對(duì)于空轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損也是有害的。一般規(guī)定,農(nóng)業(yè)排灌和工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)要求18;汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)110;交流發(fā)電機(jī)組用發(fā)電機(jī)要求高一些,15。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 調(diào)速特性2.不靈敏度nnn12 瞬時(shí)調(diào)速率是評(píng)定調(diào)速器過渡過程的指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)速也隨之突變,并經(jīng)過波動(dòng)后又重新穩(wěn)定,這個(gè)過程稱為過渡過程。瞬時(shí)調(diào)速率表示過渡過程中轉(zhuǎn)速波動(dòng)的瞬時(shí)增長百分比。一般規(guī)定,212;對(duì)于發(fā)電機(jī)組用發(fā)動(dòng)機(jī)要求28。不靈敏度過大時(shí),會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn),而且加劇噴油泵供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)的摩擦,結(jié)果調(diào)速器不靈敏度顯著增加。一般規(guī)定在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)不超過1.22,最低轉(zhuǎn)速時(shí)不超過1013。一、萬有特性的意義 車用發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況是極其復(fù)雜的,其轉(zhuǎn)速與負(fù)荷都在很大的范圍內(nèi)變化,要分析發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的性能,僅用12條速度特性和負(fù)荷特性曲線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要用一系列的速度特性和負(fù)荷特性曲線才能全面的評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能狀況,這樣既不方便也不直觀。為了能在一張圖上,較全面的表示發(fā)動(dòng)機(jī)工況面上的性能,經(jīng)常應(yīng)用多參數(shù)特性,即萬有特性。它是建立在負(fù)荷特性或速度特性基礎(chǔ)上的特性。通過萬有特性能全面的表示發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的變化規(guī)律。最常用的萬有特性是以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo),平均有效壓力(或扭矩)為縱坐標(biāo)。因此,圖上的每一點(diǎn)都代表發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工況,由于每一工況都有確定的功率和燃油消耗率,因此可以在圖上畫出若干條等功率曲線、等燃油消耗率曲線。如圖1029、1030所示。第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 萬有特性 二、萬有特性的制取 1.等燃油消耗率曲線 2.等功率曲線第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 萬有特性 三、汽油機(jī)與柴油機(jī)萬有特性的比較 1.汽油機(jī)萬有特性的特征 2.柴油機(jī)萬有特性的特征第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性第五節(jié) 萬有特性

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