汽油机和柴油发电机速度特性的比较

汽油机和柴油发电机速度特性的比较
汽油机的速度控制开关直接控制节气门开度，所以汽油机的速度特性是指节气门位置一定时汽油发电机的性能指标随转速的变化规律。汽油机的外特性曲线是指节气门开度最大时，发电机的性能指标随转速的变化规律。这里汽油发电机的性能指标主要指转矩ttq、输出功率pe和燃油消耗率be。
1．适应系数
发电用柴油发电机的转矩储备系数，是用来评价发电机组不换档条件下的爬坡能力或克服短期超载的能力，是表征发电机组动力性的主要指标之一。发电机组的这种性能主要取决于柴油发电机转矩的外特性曲线形状。所以，转矩储备系数定义为
.....................(公式1)
式中，ttq max为外特性上最大转矩；ttqn为额定功率点的转矩。
转矩储备系数只表示柴油发电机转矩的变化所能克服的外界阻力变化的大小，即фtq越大，爬坡能力或短期超载能力越强。但对一定的外界阻力曲线（图7-14），对不同的柴油发电机外特性曲线，由于ttq随n的变化特性不同，其克服外界阻力的能力就不一样。这就是说柴油发电机对外界阻力的适应性，除中以外，还与转速变化特性有关。因此也定义转速储备系数，即
........................(公式2)
式中，nn为额定功率点转速；ntq为最大转矩点转速。
图1所示为当a、b两台柴油发电机的фtq和nn（图中n1＝nn）分别相同而ntq不同（分别为n2a和n2b）时所能克服的外界阻力矩的能力。其中，b柴油发电机由于最大转矩出现在较高转速区，即其使用转速范围窄，所以所能克服的最大外界阻力矩为tr2，若阻力矩进一步增加，则柴油发电机输出的转矩ttq＜tr，克服不了外界阻力，所以转速不断降低直到熄火。而a柴油发电机的最大转矩虽然与b柴油发电机的相同（φtq相同），但ttqmaxa出现在更低的转速范围（n2a＜n2b），拓宽了其使用转速范围，所能克服的最大阻力矩提高到tr3（tr3＞tr2），表明a 柴油发电机克服外界阻力的潜力比b柴油发电机大。这就是说，ntq越低，φtq越大，在不换档的条件下，柴油发电机克服阻力的能力越强，特别是有利于一档起步性能。因此，发电用柴油发电机要求低速转矩特性良好，且使用转速范围越宽越好。
转速对储备系数的影响曲线图
兼顾中和中。对柴油发电机克服外界阻力能力的影响，引入柴油发电机适应系数中φtqn的概念，由此衡量一台柴油发电机的动力性对外界阻力变化的适应能力，即
φtqn=φtqφn .........................................(公式3)
根据上述汽油机和柴油发电机速度特性的分析，由于柴油发电机转矩随转速变化的曲线比较平缓，所以其φtq和φn值较小，因此与汽油机相比较，柴油发电机对外界阻力的适应能力较差。
一般，汽油机 φtq＝1.25～1.35，φn＝1.6～2.5， φtqn=2.0~3.4
柴油发电机 φtq＝1.05～1.25，φn＝1.4～2.0，φtqn=1.5~2.5
2．最高转速
由于汽油机使用转速高，且其φc随n变化比较陡，造成高速区ttq迅速降低，因此功率曲线也比较陡。当转速超过额定转速时，功率迅速降低，因此限制了汽油机输出功率为零的最高转速。但是柴油发电机，由于使用转速范围较低，且φc随n变化较小，所以ttq随n变化平缓。因此功率随转速的增加而增加，曲线变化缓慢，所以对应输出功率为零的最高转速很高。这就是说柴油发电机限速是一个很重要且不可粗心大意的问题。特别是柴油发电机电控化以后，取消了机械式调速器，直接用数据map图来控制。因此，从柴油发电机运行可靠性和安全角度而言，最高转速的限速map图具有重要的意义，不可忽略。否则，可能发生飞车事故。
3．经济性
对于柴油发电机在不同负荷下，由于质调节，无进气节流损失，而且质调节，所以φc和ηi随n变化平坦，同时柴油发电机使用转速范围比汽油机低。而汽油机随负荷的减小，节流损失增加，不仅中。降低，而且由于残余废气系数的增加，n；也降低。因此，柴油发电机的b。随n变化缓慢，而且比汽油机的还要低。