发动机工况类型及特点简介

发动机的运行情况简称“工况”，取决于其输出的扭矩（或功率）和曲轴的转速。发动机实际运行时的工况多种多样，大致可分为以下三类。

图2－1　发动机工况类型

第一类工况：发动机功率变化，而曲轴的转速几乎保持不变。例如，发动机带动发电机、压气机和水泵等工作机械一起工作时，其转速由调速器保持基本不变，功率则随工作机械使用负荷的大小可以由零变到最大，工况变化如图2－1中垂直线1所示，这种工况称为线工况。在特殊工作场合的发动机（如在水库、江河上排灌用的发动机）不仅转速恒定，而且功率也因水流量和扬程不变而保持常值（图2－1中的点A），这种工况称为点工况。

第二类工况：发动机发出的功率Pe与曲轴转速n之间具有一定的函数关系，Pe＝f（n）。例如，发动机作为船用主机，通过联轴节及齿轮传动或直接与螺旋桨相连接时，发动机转速与螺旋桨转速一致或为倍数关系。在稳定工况下，发动机发出的功率与螺旋桨吸收的功率相等，因此它的工况变化规律取决于螺旋桨特性：Pe＝kn3，式中k是比例系数，对螺距不变、结构一定、工作于同一介质中的螺旋桨是一个定值。可见，发动机发出的功率完全取决于转速，是一种三次方的关系。当改变油门齿杆位置时，发动机功率和转速将按上述关系同时改变，如图2－1中的曲线2所示，这也是一种典型的线工况。(www.xing528.com)

第三类工况：发动机功率和转速都独立地在很大范围内变化，它们之间没有特定的函数关系，装甲车辆发动机就属于这种工况。由于装甲车辆经常在复杂的地形、恶劣的道路条件下行驶，发动机的扭矩和转速都独立地在很大范围内变化，它们之间没有特定的函数关系。发动机转速可以从最低稳定转速一直变到最高工作转速；发动机扭矩则取决于行驶阻力，包括车辆的行驶速度和路面情况。发动机的工况变化与地形起伏、道路阻力的变化、车辆行动装置与传动装置的结构特性及驾驶人员的操作有关，如图2－1中的阴影部分所示。阴影部分的上限是发动机的外特性曲线（曲线3），左边缘对应于最低稳定转速，右边缘对应于最大转速，这种运行工况称为面工况。

发动机工况又可分稳定工况和不稳定工况。

稳定工况是指发动机功率、转速、扭矩及其内部热量保持稳定，基本不随时间变化的工况。即使在稳定工况下，仍有一些不确定因素影响发动机的工作过程，如各缸的进气、喷油、雾化及燃烧不可能完全一致，导致发动机的运行参数存在瞬时波动，此时通常取其平均值作为稳定工况的参数。因此，严格来说发动机始终不是在稳定工况下工作，将发动机的工况分为稳定工况和不稳定工况是相对的。

不稳定工况是指发动机从一种稳定工况变为另一种稳定工况的动态过程。当发动机提高循环供油量时，燃料单位时间内燃烧产生的热量增加、燃气压力增大、燃气温度升高，组成燃烧室的缸盖、气缸壁、活塞的温度场也随之改变，这种由于温度场变化造成的热应力变化会引起发动机及其零部件载荷发生变化。当发动机转速改变时，所有与发动机曲轴相连的运动件的惯性力变化，也会引起发动机及其零部件载荷发生变化。