1、研究发动机特性的意义是什么 答：发动机的特性是发动机性能的综合反映，在一定条件下，发动机性能指标或特性参数随各种可变因素的变化规律就是发动机的特性。研究发动机的特性是为了分析发动机在不同工况下运行的动力性能指标、经济性能指标、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标等。 2、分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 答：（1）汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 （2）汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系较小。 （3）汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 3、对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 答：（1）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。（2）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低很多。 （3）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽。汽油机则不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 4、衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些汽油机、柴油机有什么区别 答：（1）指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数μ，μ、KT值大表明随着转速的降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期超载能力强。 （2）区别：汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好；因此，一般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计的调速器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要调速，避免超速。 5、什么是发动机的万有特性汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点万有特性曲线常用于哪几个方面 答：（1）万有特性：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要再一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能都表达发动机多参数的特性称为万有特性。 （2）特点： 汽油机的万有特性的特点：a）最低油耗率偏高，并且经济区域偏小；b）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的油耗率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况；c）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等油耗率线，转速愈高愈废油。 柴油机的万有特性的特点：1）最低油耗偏低，并且经济区域较宽；2）等耗油率曲线在高、低速均布收敛，变化比较平坦；3）相对汽车变速工况的适应性好。 （3）应用：a）可以根据被动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线，选配特性曲线与其相近或者相似的发动机。 b）根据等转矩Ttq、等排气温度Tr、等最高爆发压力曲Pz曲线，即可以准确地确定发动机最高、最低允许使用的负荷限制线。
第七章柴油机的特性91题 第一节船舶柴油机的工况和运转特性的基本概念11题 考点1：船舶柴油机的运转工况5题 1 发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。 2 螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率（忽略轴系的传递损失情况）。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例（P p＝cn m）。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p与转速n的三次方成比例，即P p∝n３。相应柴油机功率Pe 与转速的关系可写成Pe＝cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。 3 其他工况 柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的，而功率则由运行中所遇到的阻力决定。比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时（海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等），船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。 A1.柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 B2. 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 C3. 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急发电机工况
第8章发动机特性知识点 一、选择 发动机的工况变化取决于其所带动的工作机械的（） A、运转情况 B、功率情况 C、速度情况 D、传动情况 发动机的外特性是一种（） A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 汽车发动机的工况变化范围在转速、功率坐标图上是（） A、一个点 B、一条直线 C、一条曲线 D、一个平面 按运行工况特点分类，汽车发动机的工况属于（） A、点工况型 B、线工况型 C、面工况型 D、体工况型 发动机的外特性曲线有（） A、4条 B、3条 C、2条 D、1条 发动机的工况变化取决于工作机械的（）。 A、运转情况 B、功率 C、速度 D、扭矩 在发动机试验装置中，（）是发动机试验台架的基本设备。 A、发动机 B、试验台 C、测功机 D、测量系统 万有特性是把发动机的性能参数看作是工况参数的（）函数。 A、一元 B、二元 C、三元 D、四元 按运行工况特点分类，汽车拖拉机发动机的工况属于（）。 A、点工况型 B、线工况型 C、面工况型 D、体工况型 发动机的外特性属于（）。 A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 小型车用柴油机一般装有（）调速器。 A、两速 B、全速 C、定速 D、综合 万有特性图中，最内层的区域是（）。 A、功率最高区域 B、油耗最小区域 C、转矩最大区域 D、转速最小区域 二、判断 只有当发动机转矩大于工作机械转矩时，两者才能在一定转速下稳定工作。[ ] 两极式调速器不仅在最高和最低转速时起调速作用，在中间转速也起调速作用。[ ] 由于车用发动机的功率和转速独立地在很大范围内变化，故其工况是面工况。[ ] 万有特性图中，最内层的区域是最经济区域。[ ] 由于柴油机没有节气门，所以柴油机没有外特性。[ ] 只要两台发动机的转矩储备系数和最大功率时转速相同，则它们克服阻力的潜力也相同。
第七章 发动机台架性能实验 §7-1 测量与计算参数 一 测量参数 1 转速n — 数字式转速表 [ r/min ]。 2 油耗 — 容积式油耗仪 — 测量消耗 100 [ ml ] 油所用时间 t [s]。 3 测功器读数P — 测功器 [ kgf ]。 二 计算参数 1 扭矩M e M P e =07162. [ kgf ·m ] 其中P — 测功器读数 [ kgf ] 2 有效功率N e N M n P n P n e e =?=?=?7162071627162 0001.... [ Ps ] 其中0.7162 [ m ] — 测功器常数，即测功器定子杆长。 3 有效比油耗g e g N t e e =???3600100γ [ g / Ps ·h ] 其中100 [ ml ] 所用时间 t [s]。 100t — 每秒耗油量 [ ml/s ]。 100t γ — 每秒耗油量 [ g/s ]。 γ — 燃油比重 [ g /ml ] （ 汽油: γ = 0.72 [ g/ml ] ）。 3600100??γt — 每小时耗油量 [ g/h ]。 g t N e e =???36001001γ — 每马力小时耗油量 [ g/Ps ·h ]。 4 每小时耗油量G T G t T =??36100.γ [ kg/h ]。 §7-2 参数的测量 一 转速n （一） 机械式转速表 方便, 但误差大。
（二）数字式转速仪 1 磁电式测速传感器 它由磁性材料制成的带齿旋转轮1 和内有永久磁铁的感应线圈组成。永久 磁铁距齿轮顶端间距为0.5～1 [ mm ]。 轮1随被测轴旋转, 每当1个齿通过感 应线圈时, 感应线圈就会输出一个电脉 冲信号。若轮1有60个齿, 则被测轴每转一周, 感应线圈就送出60个脉冲信号。若此时将电子计数器的计数时间定为 1 [ s ], 则在电子计数器上显示的数据即 为被测轴的转速[ r/min ]。因为当旋转 轮上仅有一个齿时, 电脉冲讯号的频率 为f n 060 =[1/s], n —被测轴转速。而 当旋转轮上齿数为60个时, 则此时电脉冲频率为 f n n =?= 60 60[ 1/s ] 磁电式测速传感器应用非常广泛。其结构简单, 易于制作和安装。缺点是产生电脉冲波型不规则, 干扰信号的振幅随转速的提高而增大, 当其达到一定值后, 可能引起电子计数器的误计。 2 电子计数器 电子计数器接受测速传感器送来的脉冲信号, 并对脉冲信号进行放大、整形、控制、记数显示等。其原理见图。 （1）放大整形器—用以将传感器送来电脉冲信号幅值放大, 并对其不规则图形整型为稳定方波。 （2）主门—当控制端加有时基信号时, 主门打开允许脉冲信号通过并送至计数器。而当控制端没有时基信号时, 则主门不开, 计数器不计数。 （3）主振荡器—用以产生振荡信号。 （4）分频器—将振荡信号变成时基信号, 以显示一定时间间隔内的脉冲数。 如: 1 [ s ] 一个时基信号波。
【知识】柴油机与螺旋桨特性（一） 重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。难点：推进特性和限制特性。 单元一概述 一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=Cn3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。 二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指 标和工作参数（如排气温度Tr、最高爆发压力pz、增压压力pk等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这 种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为 柴油机的特性曲线。2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类Ne=Cpeni 1)速度特性pe不变，n改变2)负荷特性n不变，pe改3)推进特性n和pe均改变化 单元二速度特性 1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油 机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me （或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随
转速的变化规律。根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同， 有全负荷速度特性（亦称外特性）。部分负荷速度特性和超 负荷速度特性。2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变 其转速，测量各转速下的功率Ne、扭矩Me（或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等随转速的变化规律。（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标 准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的 功率。可作为军用车辆和舰艇的追击功率。1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。可作为商船的超 负荷功率。是最大持续功率的110％。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工 程机械的正常使用功率。持续功率：柴油机允许长期连期运 行的最大有效功率。船舶柴油机就用它来标定功率，并同时 标定其相应转速。我们通常所说的标定功率就是指这种功率， 标定工况就是指这种功率及其相应转速。国外船用柴油机常 用的几种功率（工况）名称MCR：最大持续功率，同时标 有相应的转速。原含义相当于国家标准的持续功率标定工况， 是设计选配螺旋桨的依据。OR：超负荷功率工况。其功率
为了使静止的发动机进入工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动曲轴旋转，发动机才能自动地进入工作循环。发动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自动怠速运转的全过程，称为发动机的起动过程。 完成起动所需要的装置叫起动系 第一节 起动系统概述 第二节 起动机 第三节 减速起动机和永磁起动机 思考题 １、为什么发动机低温起动困难？为使发动机在低温下迅速可靠地起动，常采用哪些辅助起动装置？ ２、起动机的直流电动机由哪些基本部分构成？ ３、车用起动机为什么采用串激直流电动机？ ４、为什么必须在起动机中安装离合机构？常用的起动机离合机构有哪几种？ ５、试述滚柱式单向离合器的结构及工作原理。 ６、为什么电磁操纵式起动机的电磁开关必须有吸引和保持两个线圈？
第一节 概述 发动机起动时，必须克服气缸内被压缩气体的阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件之间的摩擦阻力，克服这些阻力所需的力矩称为起动转矩。 能使发动机顺利起动所必需的曲轴转速，称为起动转速。车用汽油发动机在温度为0～20℃时，最低起动转速一般为30～40r/min。为了使发动机能在更低的温度下迅速起动，要求起动转速不低于50～70r/min。若起动转速过低，压缩行程内的热量损失过多，气流的流速过低，将使汽油雾化不良，导致气缸内的混合气不易着火。 对于车用柴油机的起动，为了防止气缸漏气和热量散失过多，保证压缩终了时气缸内有足够的压力和温度，还要保证喷油泵能建立起足够的喷油压力，使气缸内形成足够强的空气涡流，要求的起动转速较高，可达150～300r/min，否则柴油雾化不良，混合气质量不好，发动机起动困难。此外，柴油发动机的压缩比较汽油机大，因此起动转矩也大，所以起动柴油发动机所需要的起动机功率也比汽油机大。 一、起动方式 发动机常用的起动方式有人力起动、电力起动机起动和辅助汽油机起动等多种形式。 1)人力起动即手摇起动或绳拉起动。其结构十分简单，主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的起动，或在有些装用中、小功率汽油发动机的车辆上作为后备起动装置。手摇起动装置由安装在发动机前端的起动爪和起动摇柄组成。 2)辅助汽油机起动 起动装置的体积大、结构复杂，只用于大功率柴油发动机的起动。 3)电力起动机起动 以电动机作为动力源。当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转时产生的电磁转矩通过飞轮传递给发动机的曲轴，使发动机起动。电力起动机简称起动机。它以蓄电池为电源，结构简单、操作方便、起动迅速可靠。目前，几乎所有的汽车发动机都采用电力起动机起动。 二、起动预热 １、进气预热装置 为了改善发动机的起动性能，一些化油器式发动机的进气道上装有进气预热装置，它在进气温度或冷却水的温度低于一定值时通电，使进气管中的空气迅速加热，以利于发动机起动和混合气燃烧。进气预热装置一般由电混合气预热器、进气预热温控开关、进气预热继电器等组成。 中、小功率柴油发动机常用冷起动预热装置的进气预热器。起动发动机时，接通预热器开关后，电热丝通
1、研究发动机特性的意义是什么？ 答：发动机的特性是发动机性能的综合反映，在一定条件下，发动机性能指标或特性参数随各种可变因素的变化规律就是发动机的特性。研究发动机的特性是为了分析发动机在不同工况下运行的动力性能指标、经济性能指标、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标等。 2、分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 答：（1）汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 （2）汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系较小。 （3）汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 3、对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 答：（1）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。（2）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低很多。 （3）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽。汽油机则不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 4、衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些？汽油机、柴油机有什么区别？答：（1）指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数μ，μ、KT值大表明随着转速的降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期超载能力强。 （2）区别：汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好；因此，一般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计的调速器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要调速，避免超速。 5、什么是发动机的万有特性？汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点？万有特性曲线常用于哪几个方面？ 答：（1）万有特性：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要再一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能都表达发动机多参数的特性称为万有特性。 （2）特点： 汽油机的万有特性的特点：a）最低油耗率偏高，并且经济区域偏小；b）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的油耗率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况；c）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等油耗率线，转速愈高愈废油。 柴油机的万有特性的特点：1）最低油耗偏低，并且经济区域较宽；2）等耗油率曲线在高、低速均布收敛，变化比较平坦；3）相对汽车变速工况的适应性好。 （3）应用：a）可以根据被动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线，选配特性曲线与其相近或者相似的发动机。 b）根据等转矩Ttq、等排气温度Tr、等最高爆发压力曲Pz曲线，即可以准确地确定发动机最高、最低允许使用的负荷限制线。
第七章柴油机特性及选型 柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。 第一节概述 一、船舶柴油机的工况 柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械时，其功率 和转速是按照工作机械所需的功率和转速而变化的。柴油机在 各种不同条件下运转的工作状况(功率和转速)称为柴油机运转 工况。在船舶上，柴油机主要作为推进主机、发电原动机和应图７-１船用柴油机的各种工况
第七章柴油机特性213 急发动机(应急发电机、空压机和消防泵的原动机)。根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机工况、螺旋桨工况和其他工况。 1发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。如图7-1中直线2所示。 2螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例(P p=cn m)。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p与转速n的三次方成比例，即P p∝n３。相应柴油机功率Pe与转速的关系可写成Pe=cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况
第八章柴油机特性 2020 柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2021 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2022 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急发电机工况 2023*固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的方法来改变柴油机转速，这样，测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律称为_______。 A．调速特性B．速度特性 C．推进特性D．负荷特性 2024*在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2025*柴油机按照螺旋桨特性工作时，各主要性能指标和工作参数随转速而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2026*直接带动螺旋桨的柴油机，其运转特性为_______。 A．推进特性B．负荷特性 C．速度特性D．调速特性 2027 柴油机的负荷特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2028 柴油机的速度特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2029 用于驱动应急空压机的柴油机工况为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2030 在船舶上按面工况工作的柴油机有_______。 ①主机；②发电柴油机；③驱动应急空压机的柴油机； ④应急发电机；⑤救生艇柴油机。 A．①＋②＋③B．①＋③＋⑤ C．①＋③＋④＋⑤D．①＋②＋③＋④＋⑤ 2031 喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，用改变负荷的方法来改变转速，这样测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律，称为_______。 A．超负荷速度特性B．全负荷速度特性
161 161 第11章 发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与维修发动机，都有很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1．发动机特性 发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等； 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响；运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2．特性曲线 为了直观显示发动机的特 性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi （奥迪） 2.4L 四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。 （1）调节特性 指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 （2）性能特性 指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性）
162 162 特性等。 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台（俗称发动机台架）上进 行，图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况，使 其在要求的转速和负荷下工 作，并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验，国家已 有标准，需按有关标准，在规 定的条件下进行。 11.2发动机调节特性 发动机调节特性对发动机 的正确调整、使用与维修关系 密切，值得重视。 11.2.1 柴油机供油提前角 调节特性 它是指在发动机转速一定和油量控制机构（如喷油泵的供油拉杆）位置一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供 油提前角变化而变化的关系。 图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲 线。由曲线可见，随着供油提前角θ的改变， 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时，应注 意按照使用说明书要求，检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的，它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机，则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-油压传感器 11-排温传感器 12-气缸压力传感器 13-油压传感器 14-针阀升程仪 15-电荷放大器 16-电荷放大器 17-霍尔针阀传感器 18-示波器 19-水力测功器 20-转角信号发生器 21-电荷放 大器 22-Ａ/Ｄ转换板 23-微机 24-打印机 25-显示器 图11-3 柴油机供油提前角调
第七章 柴油机特性及选型 柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。 第一节 概 述 一、船舶柴油机的工况 柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械 时，其功率和转速是按照工作机械所需的功率和转速 而变化的。柴油机在各种不同条件下运转的工作状况 (功率和转速)称为柴油机运转工况。在船舶上，柴油 机主要作为推进主机、发电原动机和应急发动机(应急 发电机、空压机和消防泵的原动机)。根据柴油机在船 上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机 工况、螺旋桨工况和其他工况。 1 发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运 行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。如图7-1中直线2所示。 2 螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其 转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m 次方成比例(P p =cn m )。通常在稳定 运转时，螺旋桨吸收功率P p 与转速n 的三次方成比例，即P p ∝n ３。相应柴油机功率Pe 与转 速的关系可写成Pe=cn ３。我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。如图 7-1中曲线1所示。 3 其他工况 柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的。而功率则由运行中所遇到的阻力决定。比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时(海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等)，船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。如此，柴油机在一定的负荷和一定的转速范围内的任何工况下工作，即柴油机在一定的转速下工作，要求有不同的输出功率，或在某一功率下工作时可以有不同的转速。如图7-1阴影线所示区域。此类工况亦称面工况。 二、柴油机特性及其分类 1 柴油机特性 在上述各种工况下运行的柴油机有其对应的性能指标和工作参数。表征柴油机性能指标的主要有平均有效压力p e 、有效功率P e 、有效转矩M e 、有效热效率ηe 和有效油耗率b e 等。柴油 图７-１ 船用柴油机的各种工况
第七章柴油机特性 第一节概述 一、船舶柴油机的工况 柴油机在不同条件下运转的功率与转速称柴油机运转工况。 船舶柴油机的运转工况及工作特点： (1)发电机工况。柴油机转速保持恒速而运转功率随航行条件或船舶耗电量 而变。 电力传动的主机和发电柴油机均按此工况运转。 (2)螺旋桨工况。在稳定运转时，柴油机的功率与转速按三次方关系变化。 即有效功率Pe=Cn3(C一常数)。 如直接驱动定距桨的柴油主机。 (3)面工况(其他工况)。功率与转速之间没有一定的关系。 在某一定转速时可有不同的运转功率， 或在某一定运转功率时可有不同的转速。 如驱动调距桨的柴油主机，在不同螺距时运转； 定距桨船舶在不同的航行条件运转，如(污底，重载与轻载，海面状态) 驱动应急救火泵，应急空压机的柴油机等。 二、柴油机特性及研究柴油机特性的目的 1．柴油机特性 柴油机主要性能指标：p e、Pe、Me、ηe、b e、ηm、Pi、ηi、p i、b i、 柴油机工作参数：n、p k、p z、t r、n k、t T、α、 柴油机主要性能指标与工作参数随运转工况变化的规律称柴油机特性。 2．研究柴油机特性的目的 (1)评价柴油机的性能。判断柴油机的动力性、经济性、可靠性和使用 的可能性等； (2)确定柴油机的工况。决定柴油机在船舶条件下的极限允许使用范 围，选择最佳工作点，使柴油机具有较好的工 作性能；
(3)分析影响特性的因素。以便找到改善发动机特性的途径； (4)检测柴油机的状态。判断出柴油机运转中的技术状态，以便进行调 整与检修。 三、柴油机特性分类 根据功率公式Pe=C·p e·n·i，可决定柴油机三类特性： (1)速度特性：p e不变(即固定喷油泵油量调节机构)，Pe与n间的变化规律。 (2)负荷特性：n不变，改变p e来改变Pe (3)推进特性：p e与n同时改变，且Pe＝Cn3。 第二节速度特性 速度特性——柴油机的有效功率与其转速间变化规律。 速度特性只能在制造厂试验台上测定的。 速度特性本质上反映出柴油机所具有的潜在的最大工作能力。 根据喷油泵油量调节机构固定位置的不同，柴油机的速度特性可分为： 全负荷、超负荷和部分负荷速度特性。 一、全负荷速度特性（处特性） 油量调节机构固定在标定供油位置(在标定转速n b发出标定功率Pe)。 全负荷速度特性测定方法如下： (1)柴油机空车运行，通过调速器逐渐增速至标定转速n b，并稳定运转； (2)逐加负荷(通过水力测功器)，使柴油机输出功率达到标定功率P b，然后 固定此油门(即全负荷标定油门)，并与调速器脱开。测量该运转点的有关性能参数与运转参数并记录。图7-2-1 6ESDZ75/160B型柴油机的全负荷速度特性
机电工程学院交通专升本 1304004041 张明
柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。这些曲线称为柴油机的特性曲线。在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。 负荷特性。当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命
。
速度特性。柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。和耗油率g。随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。 如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性
曲线。如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH 为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax以前就受到限制。一般是将调速器开始起调速作用点c定在耗油率ge 曲线上的最低油耗点上。此时c点的功率称为额定功率NH，相应的转速称为额定转速nH，相应的扭矩称为额定扭矩MH。 由图1-14中的有效扭矩Me曲线得知，在低速区，扭矩的变化很小，由nl到nH之间的扭矩变化也不大。最大扭矩Me,max与额定扭矩MH的比值称为内燃机的适应性系数，它是内燃机的动力性能指标，表示内燃机具有克服短暂过载的能力。柴油机的适应系数一般为1.05-1.15。
第七章柴油机运转特性 【学习目标】 了解柴油机的主要有效性能指标和工作参数、工况类型和特性。 一、柴油机的有效性能指标和工作参数 1、柴油机的有效性能指标 表征柴油机性能的有效指标主要有平均有效压力p e、有效功率P e、有效转矩M e、有效效率ηe和有效耗油率g e，其中，有效功率N e和有效转矩M e为柴油机动力性指标，有效效率ηe和有效耗油率g e为柴油机经济性指标。 2、柴油机的工作参数 表征柴油机运行状态的工作参数主要有转速n、进气压力p a、增压压力p k、最高爆发压力p z、排气温度t r、冷却水温度t w、增压器转速n T等。 二、柴油机工况 柴油机工况是指柴油机的工作状况或运行状况，如转速高低、负荷大小等。柴油机工况可分为三类 1、第一类工况 柴油机的转速不变或变化很小，而柴油机输出的功率发生变化，即负荷可根据需要从零变化到最大，该类工况称为第一类工况。柴油机带动发电机工作时，按此工况工作。 2、第二类工况 柴油机的功率和转速都在一定的范围内变化，而它们之间的变化有一定的规律（具有一定的函数关系），该类工况称为第二类工况。柴油机作主机带动螺旋桨工作时，按此工况工作。 3、第三类工况 柴油机的负荷和转速在较大的范围内各自任意变化，它们之间没有相互的依赖关系，该类工况称为第三类工况。柴油机带动应急空压机或应急消防泵工作时，按此工况工作。 三、柴油机的特性 对于运转中的柴油机，其有效性能指标和工作参数是随柴油机运转条件的不同而变化的。 柴油机的主要性能指标和工作参数随柴油机工况变化的规律，称为柴油机的特性。通常将这种变化规律用曲线（试验测绘）的形式来表示，这种曲线称为柴油机的特性曲线。 柴油机的特性是柴油机固有的性能，是合理使用柴油机的重要依据。可用于评价柴油机