內(nèi)燃機(jī)的特性與匹配.ppt

第八章 內(nèi)燃機(jī)的特性與匹配,內(nèi)燃機(jī)的特性是內(nèi)燃機(jī)性能的綜合反映。特性的形式有很多，除了前幾章已經(jīng)介紹的內(nèi)燃機(jī)調(diào)速特性與調(diào)整特性(如點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)整特性)外，本章將重點(diǎn)介紹內(nèi)燃饑的基本特性，如負(fù)荷特性、速度特性、萬有特性等。由于內(nèi)燃機(jī)是為其他動(dòng)力裝置或工作機(jī)械提供動(dòng)力的，相互之間的配合特性不僅涉及到工作機(jī)械的性能，也與內(nèi)燃機(jī)本身的特性密切相關(guān)，為此，本章將介紹內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配方法。 對(duì)內(nèi)燃機(jī)的特性及其匹配進(jìn)行研究，不僅是為了評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的性能，為正確、合理地選用內(nèi)燃機(jī)提供依據(jù)，同時(shí)，還可以通過對(duì)影響內(nèi)燃機(jī)特性各種因素的分析。提出改進(jìn)特性以適應(yīng)匹配要求的各種技術(shù)措施，以優(yōu)化整個(gè)動(dòng)力裝置的性能。,主要內(nèi)容,第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的特性 第二節(jié) 內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配,第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的特性,一、內(nèi)燃機(jī)的工況 二、內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性 三、內(nèi)燃機(jī)的速度特性 四、萬有特性 五、內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定及大氣修正,一、內(nèi)燃機(jī)的工況,內(nèi)燃機(jī)工況就是指內(nèi)燃機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況。 表征內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況的參數(shù)可由下式給出 （81） 式中，Pe為有效功率，Ttq為內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩，n為內(nèi)燃機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。 式(81)中的三個(gè)參數(shù)中，只有兩個(gè)是獨(dú)立變量，換句話說，當(dāng)任意兩個(gè)參數(shù)固定后，第三個(gè)參數(shù)就可以通過該式求出。比較常用的是用Ttq與n或者Pe與n兩組參數(shù)來表征內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的工況點(diǎn)，原因在于轉(zhuǎn)速n表示內(nèi)燃機(jī)工作過程進(jìn)行的速度快慢，而Ttq或Pe說明內(nèi)燃機(jī)發(fā)出功率或承受負(fù)荷能力的大小。內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷，通常是指內(nèi)燃機(jī)所遇到的阻力矩的大小，由于平均有效壓力pme正比于轉(zhuǎn)矩，故有時(shí)也用pme來表示負(fù)荷的高低。,內(nèi)燃機(jī)的工作區(qū)域,上邊界線3為內(nèi)燃機(jī)油量控制機(jī)構(gòu)處于最大位置時(shí)，不同轉(zhuǎn)速下內(nèi)燃機(jī)所能發(fā)出的最大功率,左側(cè)邊界線為內(nèi)燃機(jī)最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速nmin限制線，低于此轉(zhuǎn)速時(shí)，由于曲軸飛輪等運(yùn)動(dòng)部件儲(chǔ)存能量較小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，內(nèi)燃機(jī)無法穩(wěn)定工作,右側(cè)邊界線為最高轉(zhuǎn)速nmax限制線，受到轉(zhuǎn)速過高所導(dǎo)致的慣性力增大、機(jī)械摩擦損失加劇、充量系數(shù)下降、工作過程惡化等各種不利因素的限制,內(nèi)燃機(jī)的工況分類,第類工況，其特點(diǎn)是內(nèi)燃機(jī)的功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。該工況又被稱為固定式內(nèi)燃機(jī)工況。例如，發(fā)電用內(nèi)燃機(jī)，其負(fù)荷呈階躍式突變，并沒有一定的規(guī)律、然而內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上就是條垂直線(圖81中的曲線1)，稱為線工況。灌溉用內(nèi)燃機(jī)，除了起動(dòng)和過渡工況外，在運(yùn)行過程中負(fù)荷與轉(zhuǎn)速均保持不變，稱為點(diǎn)工況(圖81中的A點(diǎn))。,第二類工況，其特點(diǎn)是內(nèi)燃機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系，如圖81中的曲線2示的三次冪函數(shù)( )。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)作為船用主機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)，內(nèi)燃機(jī)所發(fā)出的功率必須與螺旋槳吸收的功率相等，而吸收功率又取決于螺旋槳轉(zhuǎn)速的高低，且與轉(zhuǎn)速成冪函數(shù)關(guān)系，這樣，內(nèi)燃機(jī)功率就呈現(xiàn)一種十分有規(guī)律的變化。該類工況常被稱為螺旋槳工況或推進(jìn)工況，也屬于線工況。,第三類工況，其特點(diǎn)是功率與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定的關(guān)系。汽車及其他陸地運(yùn)輸用內(nèi)燃機(jī)，都居于這種工況。此時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于行駛速度、可以從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一直變到最高轉(zhuǎn)速；負(fù)荷取決于行駛阻力，在同一轉(zhuǎn)速下，可以從零變到全負(fù)荷。內(nèi)燃機(jī)可能的工作區(qū)域就是該種類型內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作區(qū)域，相應(yīng)的上況區(qū)域稱為面工況。,研究內(nèi)燃機(jī)特性的必要性,為了評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)在不同工況下運(yùn)行的動(dòng)力性指標(biāo)(如功率、轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力等)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(燃油消耗率)、排放指標(biāo)以及反映工作過程進(jìn)行的完善程度指標(biāo)(如指示熱效率、充量系數(shù)以及機(jī)械效率)等，就必須研究內(nèi)燃機(jī)的特性。,有關(guān)定義,所謂內(nèi)燃機(jī)的特性，就是指上述性能參數(shù)隨參數(shù)調(diào)整情況或運(yùn)轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律。 性能指標(biāo)隨調(diào)整情況變化的特性稱為調(diào)整特性，如點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)整特性等； 性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況變化的特性稱為性能特性，如負(fù)荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。 用來表示特性的曲線稱為特性曲線，它是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的一種簡單、直觀、方便的形式。,二、內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性,定義 測(cè)試方法 作用 曲線及說明,定義,負(fù)荷特性是指當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的關(guān)系，用曲線的形式表示出來，就稱為負(fù)荷特性曲線。驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力裝置的內(nèi)燃機(jī)，就是按負(fù)荷特性運(yùn)行的。,測(cè)試方法,負(fù)荷特性曲線是在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)取的。試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整測(cè)功器負(fù)荷的大小，并相應(yīng)調(diào)整油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同負(fù)荷下的有關(guān)數(shù)據(jù)，并整理得到性能曲線。,作 用,由了負(fù)荷特性可以直觀地顯示發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及排溫等參數(shù)，且比較容易測(cè)定，因而在內(nèi)燃機(jī)的調(diào)試過程中，經(jīng)常用來作為性能比較的依據(jù)。由于每一 條負(fù)荷特性僅對(duì)應(yīng)內(nèi)燃機(jī)的一種轉(zhuǎn)速，為了滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，需要側(cè)出不同轉(zhuǎn)速下的多個(gè)負(fù)荷特性曲線。同時(shí)，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的另外一個(gè)重要的特性萬有特性。,對(duì)于一條特定的負(fù)荷特性曲線而言，轉(zhuǎn)速是固定不變的，這樣有效功率Pe、有效轉(zhuǎn)矩Ttq與平均有效壓力pme互成比例關(guān)系，均可用來表示負(fù)荷的大小。,負(fù)荷特性的橫坐標(biāo)通常是上述三個(gè)參數(shù)之一，較為常用的是有效功率Pe或平均有效壓力pme?？v坐標(biāo)主要是燃油消耗量B、燃油消耗率be以及排溫、煙度、機(jī)械效率m等。圖82所示的就是典型的負(fù)荷特性曲線。,(一)柴油機(jī)的負(fù)荷特性,燃油消耗率曲線的變化趨勢(shì)，通過燃油消耗率曲線的定義式分析如下 (82) 對(duì)于非增壓柴油機(jī)而吉，當(dāng)柴油機(jī)按負(fù)荷特性運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，其充量系數(shù)基本保持不變。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，通過燃料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整循環(huán)供油量以適應(yīng)負(fù)荷的變化，負(fù)荷增大時(shí)油量增加，反之則減少。這樣，過量空氣系數(shù)隨負(fù)荷的增加而減小，這一負(fù)荷調(diào)節(jié)過程被稱為“變質(zhì)調(diào)節(jié)”。,柴油機(jī)的負(fù)荷特性走勢(shì)分析,當(dāng)負(fù)荷為零(空載)時(shí)，因無動(dòng)力輸出，平均有效壓力pme為零，故機(jī)械效率m為零，意味著內(nèi)燃機(jī)所發(fā)出的功率完全用于自身消耗，這樣從式(82)可知燃油消耗率be為無窮大。當(dāng)負(fù)荷逐漸增大時(shí)，由于平均機(jī)械損失壓力pmm在轉(zhuǎn)速不變時(shí)變化不大，而平均有效壓力pme則隨負(fù)荷提高而增大，因此機(jī)械效率 隨負(fù)荷的增大而上升得較快。因此，燃油消耗率be，曲線在負(fù)荷增加時(shí)下降得很快。并且，到達(dá)某一負(fù)荷時(shí)，be達(dá)到最低值。 隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加，過量空氣系數(shù)a變得更小，混合氣形成與燃燒開始惡化，指示熱效率it開始明顯下降，其下降速度逐漸超過機(jī)械效率上升的速度，燃油消耗率開始上升。如果繼續(xù)增加負(fù)荷，則空氣相對(duì)不足，燃料無法完全燃燒，從而使燃油消耗率上升很快，且柴油機(jī)大量冒黑煙，導(dǎo)致活塞、燃燒室積碳.，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，可靠性以及壽命受到影響。如超過該極限再進(jìn)一步增大負(fù)荷，柴油機(jī)大量冒黑煙，功率反而下降。,（二）汽油機(jī)的負(fù)荷特性,與柴油機(jī)不同的是，在測(cè)取汽油機(jī)的負(fù)荷特性時(shí)，油量是通過改變節(jié)氣門的開度來調(diào)整的，這樣相應(yīng)地改變了進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量，而混合氣的濃度變化不大，故稱為“變量調(diào)節(jié)”。 圖82b是汽油機(jī)的負(fù)荷特性。初看起來，汽油機(jī)的負(fù)荷特性與柴油機(jī)負(fù)荷特性似乎沒什么區(qū)別。,柴油機(jī)與汽油機(jī)負(fù)荷特性的區(qū)別,1)汽油機(jī)的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中、小負(fù)荷段過渡時(shí)，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯較差。,2)汽油機(jī)排溫普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。,3)汽油機(jī)的燃油消耗量曲線彎曲度較大，而柴油機(jī)的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段的線性較好。,特性差別的解釋（1）,因?yàn)閮煞N類型發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率變化情況基本類似，根據(jù)式(82)，造成汽油機(jī)與柴油機(jī)燃油消耗率差異的主要原因就在于指示熱效率的差異。由于柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高出較多，其過量空氣系數(shù)也要比汽油機(jī)大，燃燒大部分是在空氣過量的情況下進(jìn)行的，所以柴油機(jī)的指示熱效率要比汽油機(jī)要高。這樣，從數(shù)值上看，汽油機(jī)的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機(jī)。另一方面，從指示熱效率曲線的變化趨勢(shì)上來看，兩者也有比較明顯的差異。在轉(zhuǎn)速不變的前提下，柴油機(jī)進(jìn)人氣缸的空氣量基本上不隨負(fù)荷大小而變化，而每循環(huán)供油量則隨負(fù)荷的增大而增大，這樣過量空氣系數(shù)就隨負(fù)荷的增大而減小，因此，指示熱效率也就隨負(fù)荷的增大而降低；汽油機(jī)采用定質(zhì)變量的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負(fù)荷時(shí)采取加濃混合氣導(dǎo)致指示熱效率明顯下降，而在低負(fù)荷時(shí)，由于節(jié)氣門開度小，殘余廢氣系數(shù)較大，燃燒速率降低，需采用濃混合氣，加之當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)泵氣損失增大，導(dǎo)致指示熱效率下降。這樣, 汽油機(jī)的燃油消耗率在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。,特性差別的解釋（2）,排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因來解釋。汽油機(jī)的壓縮比比柴油機(jī)低，相應(yīng)的膨脹比也低，排溫就要比柴油機(jī)高出許多。在負(fù)荷變化時(shí)，盡管由于混合氣總量的增加引起加入氣缸總熱量的增加，使排溫隨負(fù)荷的提高而上升，但由于在大部分區(qū)域內(nèi)過量空氣系數(shù)保持不變，故排溫上升幅度不大。在柴油機(jī)中，隨著負(fù)荷的提高，過量空氣系數(shù)隨之降低，排溫顯著上升。,三、內(nèi)燃機(jī)的速度特性,內(nèi)燃機(jī)速度特性，是指內(nèi)燃機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(油量調(diào)節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門開度)保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)(轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排溫、煙度等)隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。當(dāng)汽車沿阻力變化的道路行駛時(shí)，若油門位置不變，轉(zhuǎn)速會(huì)因路況的改變而發(fā)生變化，這時(shí)內(nèi)燃機(jī)是沿速度特性工作。,測(cè)試方法,速度特性也是在內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)出的。測(cè)量時(shí)，將油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定不動(dòng)，調(diào)整測(cè)功器的負(fù)荷，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速相應(yīng)發(fā)生改變，然后記錄有關(guān)數(shù)據(jù)并整理繪制出曲線，一般是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為橫坐標(biāo)。,部分速度特性與外特性,當(dāng)油量控制機(jī)構(gòu)在標(biāo)定位置時(shí)，測(cè)得的特性為全負(fù)荷速度特性(簡稱外特性)；油量低于標(biāo)定位置時(shí)的速度特性，稱為部分負(fù)荷速度特性。由于外特性上反映了內(nèi)燃機(jī)所能達(dá)到的最高性能，確定了最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因而是十分重要的，所有發(fā)動(dòng)機(jī)出廠時(shí)都必須提供該特性。,特性曲線,(一)柴油機(jī)的速度特性,圖83a是柴油機(jī)的速度特性。對(duì)圖中主要參數(shù)(如有效轉(zhuǎn)矩與燃油消耗率)的變化趨勢(shì)，可作如下分析。 由于轉(zhuǎn)矩Ttq正比于平均有效壓力pme，而pme可以表示為 (83) 式中，gb為每循環(huán)供油量。 可見，在柴油機(jī)中，轉(zhuǎn)矩的大小取決于每循環(huán)供油量gb，指示熱效率it以及機(jī)械效率m，圖84給出了外特性上主要參數(shù)的變化情況，其趨勢(shì)可分別闡述如下。,1)對(duì)于常用的柱塞式供油泵，當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定且無特殊的油量校正裝置時(shí)，隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，通過柱塞與柱塞套間的燃油泄漏增多，且柱塞有效行程由了斜槽節(jié)流作用的減弱而降低，導(dǎo)致每循環(huán)供油量gb有所減少，如圖84中的曲線1。加裝校正裝置后的油泵，其gb隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)如圖中的曲線2和曲線3，即在轉(zhuǎn)速降低時(shí)可以保持供油量的基本不變或略有上升。曲線的具體形狀取決于校正方法。,根據(jù)機(jī)械效率的分析式， 式中，A為一常數(shù)。 當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，平均機(jī)械損失壓力pmm將逐漸減少，it及c有適當(dāng)?shù)脑黾樱貏e是pmm的下降占主導(dǎo)地位，故機(jī)械效率m將隨轉(zhuǎn)速的降低而提高。,2)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從最高轉(zhuǎn)速逐漸降低時(shí)，柴油機(jī)的充量系數(shù)c由于氣流速度的下降、節(jié)流損失的降低而逐漸提高，這對(duì)改善燃燒、提高指示熱效率it有好處。然而，在轉(zhuǎn)速過低時(shí)，出于不能利用氣流慣性進(jìn)行過后充氣，c出現(xiàn)下降趨勢(shì)，會(huì)使得指示熱效率it下降,根據(jù)以上分析可知，對(duì)于無油量校正裝置的柴油機(jī)，在轉(zhuǎn)速降低時(shí)，由于每循環(huán)供油量的減少，相應(yīng)抵消了機(jī)械效率m和熱效率it提高的影響。綜合作用的結(jié)果是使得柴油機(jī)外特性上的轉(zhuǎn)矩Ttq曲線很平坦。 在部分負(fù)荷速度特性上，在轉(zhuǎn)速很低時(shí)充量系數(shù)c下降，導(dǎo)致了it的下降，且每循環(huán)供油量gb隨轉(zhuǎn)速下降的幅度較大，使得it下降幅度超過了機(jī)械效率m隨轉(zhuǎn)速降低而增長的幅度，因而轉(zhuǎn)矩曲線出現(xiàn)了如圖83所示的隨轉(zhuǎn)速下降而降低的趨勢(shì)。,柴油機(jī)的燃油消耗率be曲線在整個(gè)速度特性的變化范圍內(nèi)比較平坦，兩端略有上翹，同樣可利用式(82)來解釋。be在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)最低，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于此轉(zhuǎn)速時(shí)，因m和it同時(shí)下降而使be上升；而當(dāng)轉(zhuǎn)速低于此轉(zhuǎn)速時(shí)，由于充量系數(shù)c下降，加上燃油霧化差，渦流減弱，使得m的上升彌補(bǔ)不了it的下降幅度，be同樣上升。在部分負(fù)荷速度特性上，燃油消耗率整體水平由于m較低而較外特性上的燃油消耗率曲線有所上升，但隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)基本與外特性相似。,(二)汽油機(jī)的速度特性,汽、柴速度特性 的差別,1)柴油機(jī)在各種負(fù)荷的速度特性下的轉(zhuǎn)矩曲線都比較平坦，在中、低負(fù)荷區(qū)，轉(zhuǎn)矩甚至隨轉(zhuǎn)速升高而增大；而汽油機(jī)的速度特性則不同，轉(zhuǎn)矩曲線的總趨勢(shì)是隨轉(zhuǎn)速升高而降低，節(jié)氣門開度越小，這種降低的斜率越大，并導(dǎo)致功率曲線呈上凸形(圖中曲線3與4)，隨著節(jié)氣門開度減小，相應(yīng)的最大功率和對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降低。,2)柴油機(jī)的燃油消耗率曲線在各種負(fù)荷的速度特性下都比較平坦，僅在兩端略有翹起，最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍很寬；汽油機(jī)則有所不同，其油耗曲線的翹曲度隨節(jié)氣門開度減小而劇烈增大，相應(yīng)最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍越來越窄。,特性差別之分析（走勢(shì)分析）,對(duì)于上述現(xiàn)象，可以通過轉(zhuǎn)矩的分析式來解釋。與柴油機(jī)不同的是，汽油機(jī)采用定質(zhì)變量的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，故轉(zhuǎn)矩的變化與吸入氣缸的混合氣數(shù)量有密切的關(guān)系。為此，根據(jù)充量系數(shù)的定義式，可得 將其代入式(83)，并化簡為 （85） 由前所述可知，汽油機(jī)的過量空氣系數(shù)a基本上不隨轉(zhuǎn)速而變化，故可將其看成一個(gè)定值。這樣，轉(zhuǎn)矩就取決于指示熱效率it、充量系數(shù)c和機(jī)械效率m的乘積。 以下分析三者隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律,(1)指示熱效率it,在節(jié)氣門全開的情況下(外特性曲線)，發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于氣缸內(nèi)氣流擾動(dòng)減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，傳熱損失以及漏氣損失相對(duì)增加，導(dǎo)致it略有下降；而高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的燃燒持續(xù)期增大，以及泵吸功增加，對(duì)it也會(huì)產(chǎn)生不利的影響，故曲線整體呈現(xiàn)馬鞍形的上凸?fàn)?。?dāng)節(jié)氣門開度減小后(部分負(fù)荷)，隨轉(zhuǎn)速的提高，節(jié)氣門的節(jié)流作用大大加強(qiáng)，泵氣損失所占比重增大，導(dǎo)致指示熱效率it大大下降，而且隨節(jié)氣門開度的降低，下降幅度更大。,(2)充量系數(shù)c,圖85a是汽油機(jī)充量系數(shù)c隨轉(zhuǎn)速的變化情況。圖中的數(shù)字15是表示節(jié)氣門不同開度下的c曲線，數(shù)字越大，則開度越小。汽油機(jī)沿速度特性運(yùn)行而節(jié)氣門全開(即外特性下)時(shí)，c曲線在某一中間轉(zhuǎn)速處呈上凸?fàn)?，低于或高于此轉(zhuǎn)速則有一定幅度的下降(圖中曲線1)。同樣沿速度特性運(yùn)行而節(jié)氣門處于部分開度時(shí)，由于進(jìn)氣節(jié)流嚴(yán)重，進(jìn)氣阻力增加，c減小，而且隨轉(zhuǎn)速升高，c下降的斜率也增大；轉(zhuǎn)速降低時(shí)，進(jìn)氣阻力減小，節(jié)氣門的節(jié)流作用減弱，c增加(圖中的曲線2、3、4、5)。,(3)機(jī)械效率m,機(jī)械效率m隨節(jié)氣門開度的變化規(guī)律，如圖85b所示。根據(jù)式(84)可知，當(dāng)汽油機(jī)按外特性運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械損失壓力pmm越大，故機(jī)械效率m隨轉(zhuǎn)速的增加而下降。當(dāng)沿部分負(fù)荷速度特性工作時(shí)，節(jié)氣門處于部分開度，m隨轉(zhuǎn)速的增加而下降的斜率比節(jié)氣門全開時(shí)大(比較圖中曲線1與3)，這是因?yàn)閜mm與節(jié)氣門全開時(shí)一樣隨轉(zhuǎn)速增加而增加，而充量系數(shù)c和指示熱效率it則隨轉(zhuǎn)速增加而下降很快，相應(yīng)導(dǎo)致平均指示壓力pmi隨轉(zhuǎn)速增加而急劇降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速高于某一值后，就會(huì)出現(xiàn)pmipmm的情況，而使機(jī)械效率為零，意味著內(nèi)燃機(jī)在相應(yīng)轉(zhuǎn)速下空車運(yùn)行(無功率輸出，圖中曲線4)。節(jié)氣門開度越小，出現(xiàn)m0的轉(zhuǎn)速就越低(比較曲線4與5)。,根據(jù)以上分析可知，對(duì)于汽油機(jī)而言，當(dāng)節(jié)氣門全開時(shí)，轉(zhuǎn)矩曲線將是一條上凸的曲線，且上凸的位置在低速區(qū)；而在部分開度時(shí)，轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，開度越小，曲線越陡 。,汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，特別適合車用的需要，也就是說，自動(dòng)適應(yīng)道路阻力變化的能力較強(qiáng)，行駛速度比較穩(wěn)定。對(duì)此，可以用圖86來解釋。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩與外界阻力矩在a點(diǎn)是平衡的，內(nèi)燃機(jī)將在a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速na下穩(wěn)定工作。如遇上坡等阻力增加的情況，內(nèi)燃機(jī)從工況a過渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大了Ttq1，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低了n1。這說明駕駛員不用操作，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行了調(diào)整，轉(zhuǎn)速降低而轉(zhuǎn)矩增大，以克服外界阻力的變化。對(duì)于另一發(fā)動(dòng)機(jī)，其速度特性如圖中曲線，由于其轉(zhuǎn)矩曲線較平坦，則從工況a過渡到工況2時(shí)，轉(zhuǎn)速降低較多(n2n1)而轉(zhuǎn)矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。這一結(jié)果說明，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線越陡，運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和操縱性能就越好。因此，汽油機(jī)一般不需要配備調(diào)速裝置，即使當(dāng)阻力矩突變到零時(shí)，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速也不會(huì)超速或飛車。柴油機(jī)的調(diào)節(jié)過程與裝置則與汽油機(jī)有明顯的不同，需要采用專門設(shè)計(jì)的調(diào)速器。,轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)和轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù),定義 范圍 分析,定義,衡量內(nèi)燃機(jī)工作穩(wěn)定性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn。轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)是指外特性上最大轉(zhuǎn)矩Ttqmax與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩Ttqn之比，即 (86) 相應(yīng)地，轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)K n是指標(biāo)定轉(zhuǎn)速n n與外特性上最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速nm之比，即 （87） 有時(shí)，也用最大轉(zhuǎn)矩與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩之差與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值，來表示發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力能力的大小，并將其定義為轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)，即 （88）,范圍,汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT較大，一般在1.251.35之間，轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn約為1.62.5。柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線平坦，適應(yīng)性系數(shù)小，KT值一般不超過1.05(無校正時(shí))。Kn約為1.42.0 。當(dāng)柴油機(jī)用于汽車動(dòng)力時(shí)，駕駛員可以按照路面的情況，隨時(shí)改變油門踏板的位置或者行車擋位，改變發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力的能力，以調(diào)整車速。然而，當(dāng)用于拖拉機(jī)及工程機(jī)械時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所要克服的阻力矩變化很大，經(jīng)常會(huì)遇到過載的情況。由于柴油機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)小，加上這類機(jī)械行走速度低，無動(dòng)能儲(chǔ)備，以致在遇到阻力矩突然增大時(shí)，轉(zhuǎn)速下降很快，往往駕駛員來不及換擋發(fā)動(dòng)機(jī)就可能熄火。對(duì)于這類用途的柴油機(jī)，要求有較大的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，以克服短期過載。,分析,柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)小的根本原因，在于柱塞式高壓油泵供油特性不適應(yīng)充量系數(shù)的變化待特性。根據(jù)前述的分析，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，充量系數(shù)有一定幅度的提高，然而，循環(huán)供油量反而有所下降。如果采取有效的油量校正措施，使轉(zhuǎn)速降低時(shí)循環(huán)供油量有所增加，則非增壓柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)可達(dá)1.151.25。對(duì)增壓柴油機(jī)而言，由于空氣流量隨轉(zhuǎn)速的下降而減小，因此，增壓柴油機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)一般比非增壓要小一些，大致在1.051.17左右。但也有例外，如有時(shí)為了追求較高轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備性能而采用特殊匹配技術(shù)的增壓柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)距儲(chǔ)備系數(shù)可達(dá)1.351.5。,四、萬有特性,負(fù)荷特性和速度特性只能用來表示某一轉(zhuǎn)速或某一油量控制機(jī)構(gòu)位置時(shí)，內(nèi)燃機(jī)各種參數(shù)的變化規(guī)律，而內(nèi)燃機(jī)特別是車用內(nèi)燃機(jī)的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性能，就需要多張負(fù)荷特性或速度特性圖，這樣既不方便，也不直觀。為了能在一張圖上較全面地表示內(nèi)燃機(jī)各種性能參數(shù)的變化，經(jīng)常應(yīng)用多參數(shù)的特性曲線，這種特性就是萬有特性。,萬有特性曲線一般是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以負(fù)荷(平均有效壓力pme)為縱坐標(biāo)。在圖上繪出若干條等油耗曲線和等功率曲線。兩種類型內(nèi)燃機(jī)典型的萬有特性如圖87所示。根據(jù)需要，還可在萬有特性曲線上繪出等節(jié)氣門開度線、等排放線、等過量空氣系數(shù)線等。,（一）萬有特性的繪制方法,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型的不同，萬有特性有兩種繪制方法，即負(fù)荷特性法和速度特性法。 對(duì)于柴油機(jī)， 一般是依據(jù)不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，用作圖法求出； 對(duì)于汽油機(jī)，則根據(jù)不同節(jié)氣門位置的速度特性，用作圖法求得。 近年來，由于計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)以及計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，也可采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸及等值線的插值運(yùn)算，從而直接得到萬有特性。,1、負(fù)荷特性法 （等油耗線作法）,1)將各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性以平均有效壓力pme為橫坐標(biāo)，be為縱坐標(biāo)，以同一比例尺繪出特性曲線若干張。,2)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍，標(biāo)出萬有特性橫坐標(biāo)n的標(biāo)尺，縱坐標(biāo)pme的標(biāo)尺則與整理得到的負(fù)荷特性上的pme標(biāo)尺相同。,3)將某一轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性旋轉(zhuǎn)90。后置于萬有特性縱坐標(biāo)軸的左側(cè)，使同樣是平均有效壓力的兩個(gè)坐標(biāo)對(duì)齊。在負(fù)荷特性圖上引若干條等燃油消耗率線與be線相交，每條線各有一至二個(gè)交點(diǎn)；再從每一個(gè)交點(diǎn)引水平線至萬有特性上與負(fù)荷特性線相同轉(zhuǎn)速的位置上，獲得若干新交點(diǎn)。在每一交點(diǎn)上標(biāo)注出燃油消耗率的數(shù)值。,4)然后，更換另一轉(zhuǎn)速下的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性，按照與上述同樣的方法，得到另轉(zhuǎn)速位置下的若干交點(diǎn)。在交點(diǎn)上同樣標(biāo)上相應(yīng)的燃油消耗率數(shù)值。,5)所有轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性都經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換后，依次將be值相等的點(diǎn)連成光滑曲線，即可得到萬有特性上的等燃油消耗率線。,1、負(fù)荷特性法 （等功率線作法）,等功率曲線是根據(jù)式(81)的變化形式 作出，其中K對(duì)于一個(gè)給定的內(nèi)燃機(jī)為常數(shù)，這樣，在pmen坐標(biāo)中，等功率曲線是一族雙曲線。 將內(nèi)燃機(jī)全負(fù)荷的速度特性線pmef(n)的關(guān)系畫在萬有特性圖上，就構(gòu)成了萬有特性的上邊界線。,2、速度特性法,1)在第一象限中繪出不同節(jié)氣門開度下的速度特性上的轉(zhuǎn)矩曲線(以平均有效壓力pme，表示)，在曲線尾端標(biāo)出相應(yīng)的節(jié)氣門開度。,2)在第四象限繪出相應(yīng)節(jié)氣門開度下的燃油消耗率be曲線，同樣注明節(jié)氣門開度的百分?jǐn)?shù)。,3)在be的坐標(biāo)軸上，引若干條等燃油消耗率的水平線與曲線相交，每一水平線與be曲線族均有一組交點(diǎn)。通過交點(diǎn)引鉛垂線向上至第一象限，與相應(yīng)開度的轉(zhuǎn)矩曲線相交，得到一組新交點(diǎn)，并注明燃油消耗率數(shù)值。此時(shí)，同組交點(diǎn)的be值是相等的。,4)將等be值的各點(diǎn)連成光滑的等值線，并標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)值，從而得到萬有特性上的等燃油消耗率曲線。這樣，不同節(jié)氣門開度下的速度特性全部反映在一張圖中，這對(duì)于車用發(fā)動(dòng)機(jī)而言，應(yīng)用十分方便。,（二）萬有特性的應(yīng)用,在萬有特性圖上，最內(nèi)層的等燃油消耗率曲線相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域，等值曲線越向外，經(jīng)濟(jì)性越差。 等燃油消耗率曲線的形狀與位置對(duì)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際使用經(jīng)濟(jì)性能有重要的影響。 如果該曲線的形狀在橫向上較長，則表示內(nèi)燃機(jī)在負(fù)荷變化不大而轉(zhuǎn)速變化較大的情況下工作時(shí)，燃油消耗率變化較小。 如果曲線形狀在縱向較長，則表示內(nèi)燃機(jī)在負(fù)荷變化較大而轉(zhuǎn)速變化不大的情況下工作時(shí)，油耗率變化較小。 對(duì)于汽車用內(nèi)燃機(jī)，最經(jīng)濟(jì)區(qū)域應(yīng)大致在萬有特性的中間位置，這樣常用轉(zhuǎn)速和負(fù)荷就可以落在最經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)，并希望等燃油梢耗率曲線在橫向較長。對(duì)于拖拉機(jī)以及工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)速變化范圍較小而負(fù)荷變化范圍較大，最經(jīng)濟(jì)區(qū)域應(yīng)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速附近，并沿縱向較長。,（二）萬有特性的應(yīng)用,從萬有特性上可以發(fā)現(xiàn)，兩種類型內(nèi)燃機(jī)存在著明顯的差異 首先，汽油機(jī)的燃油消耗率比柴油機(jī)高； 其次，汽油機(jī)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域處在偏上的位置，即高負(fù)荷區(qū)，隨負(fù)荷降低，油耗增加較快，而柴油機(jī)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)則比較適中，負(fù)荷改變時(shí)經(jīng)濟(jì)性能變化不大。 由于車用汽油機(jī)常在較低負(fù)荷下工作，燃油消耗率較大，故其使用經(jīng)濟(jì)性能不佳。 對(duì)于車用柴油機(jī)而言，由于多數(shù)用于載貨汽車、工程機(jī)械、礦山車輛等場(chǎng)合，負(fù)荷率高，從萬有特性上可以看出其使用經(jīng)濟(jì)性較好。,（二）萬有特性的應(yīng)用,如何提高實(shí)際使用條件下的燃料經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車的節(jié)能具有很大的實(shí)際意義，而提高負(fù)荷率是提高汽油機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性最有效的措施，另一個(gè)重要的措施就是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)與傳動(dòng)裝置的合理匹配,（二）萬有特性的應(yīng)用,如果內(nèi)燃機(jī)的萬有特性不能滿足使用要求，則應(yīng)重新選擇內(nèi)燃機(jī)，或者對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以改變?nèi)f有特性。 例如，適當(dāng)改變配氣相位來改變充量系數(shù)特性，或選擇對(duì)轉(zhuǎn)速不太敏感的燃燒系統(tǒng)，可以影響萬有特性最經(jīng)濟(jì)區(qū)域在橫坐標(biāo)方向的寬度； 降低內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失，提高低速、低負(fù)荷時(shí)冷卻水溫和機(jī)油溫度，都可以降低部分負(fù)荷時(shí)的燃油消耗率，在縱坐標(biāo)方向擴(kuò)展最經(jīng)濟(jì)區(qū)。,五、內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定及大氣修正,(一) 功率標(biāo)定 (二) 大氣修正,(一) 功率標(biāo)定,內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下所輸出的有效功率以及所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。世界各國對(duì)標(biāo)定方法的規(guī)定有所不同。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBll0587內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)方法規(guī)定，我國內(nèi)燃機(jī)的功率可以分為四級(jí)；(1)15min功率 ；(2)1h功率 ；(3)12h功率 ；(4)持續(xù)功率,(1)15min功率,這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效功率，適用于需要較大功率儲(chǔ)備或瞬時(shí)需要發(fā)出最大功率的轎車、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機(jī)。,(2)1h功率,這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1h的最大有效功率，適用于需要一定功率儲(chǔ)備以克服突增負(fù)荷的工程機(jī)械、船舶主機(jī)、大型載貨汽車和機(jī)車等用途的內(nèi)燃機(jī)。,(3)12h功率,這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率，適用于需要在12h內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而又需要充分發(fā)揮功率的拖拉機(jī)、移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組、鐵道牽引等用途的內(nèi)燃機(jī)。,(4)持續(xù)功率,這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率，適用于需要長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的固定動(dòng)力、排灌、電站、船舶等用途的內(nèi)燃機(jī)。,根據(jù)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品的使用特點(diǎn)，在內(nèi)燃機(jī)的銘牌上一般應(yīng)標(biāo)明上述四種功率的一或兩種功率及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的最大供油量限定在標(biāo)定功率的位置上。對(duì)于同一種發(fā)動(dòng)機(jī)，用于不同場(chǎng)合時(shí)，可以有不同的標(biāo)定功率值，其中，15min功率最高，持續(xù)功率最低。 除持續(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇性工作的特點(diǎn)，故常被稱為間歇功率。對(duì)間歇功率而言，內(nèi)燃機(jī)在實(shí)際按標(biāo)定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，超出上述限定的時(shí)間并不意味著內(nèi)燃機(jī)將被損壞，但無疑將使內(nèi)燃機(jī)的壽命與可靠性受到影響。,(二) 大氣修正,內(nèi)燃機(jī)所發(fā)出的功率取決于吸入氣缸的空氣量，而吸入氣缸的空氣量直接與大氣密度有關(guān)。例如，一臺(tái)裝備非增壓柴油機(jī)的汽車，從沿海行駛到海拔2200m的西寧市，大氣密度下降了215，在保持過量空氣系數(shù)不變的前提下，柴油機(jī)的指示功率也將下降21左右。由于負(fù)荷減少引起的機(jī)械效率下降，導(dǎo)致有效功率下降的幅度更大，約為25一27。同樣，大氣相對(duì)濕度的變化也會(huì)影響到實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)的干空氣量，對(duì)工作過程產(chǎn)生影響。這意味著大氣狀態(tài)變化將全面影響內(nèi)燃機(jī)性能。因此，在功率標(biāo)定時(shí)，必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)條件。,(二) 大氣修正,由于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的大氣條件一般都是非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，在對(duì)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行性能考核試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的考核項(xiàng)目，將實(shí)測(cè)的功率、油耗、轉(zhuǎn)矩等值按對(duì)應(yīng)的修正方法換算成以標(biāo)準(zhǔn)大氣條件作基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值；或是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大氣條件將標(biāo)定功率值按對(duì)應(yīng)的修正方法換算成實(shí)際功率值，并以此值來調(diào)定內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)的運(yùn)行工況點(diǎn)。,第二節(jié) 內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配,本節(jié)重點(diǎn)介紹內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力機(jī)械匹配過程中應(yīng)遵循的基本原則和主要方法。 由于工作機(jī)械的形式各異、方式不同，匹配的方法也不盡相同。其中，汽車的運(yùn)行工況比較復(fù)雜，其匹配問題在內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配中具有一定的代表性，所以本節(jié)介紹的重點(diǎn)是汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)的合理匹配。 總的來說，內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配，一般從兩個(gè)方面進(jìn)行，即經(jīng)濟(jì)性匹配和動(dòng)力性匹配。為了更好地說明匹配過程，首先對(duì)汽車的動(dòng)力特性進(jìn)行說明，然后討論內(nèi)燃機(jī)與汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性匹配。,一、汽車的動(dòng)力性與受力平衡,在進(jìn)行汽車的匹配研究之前，首先要了解汽車的動(dòng)力性能。所謂汽車動(dòng)力性，是指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。它通過以下三個(gè)指標(biāo)來評(píng)定，即汽車的最高車速Vamax(km/h)、汽車的加速時(shí)間t（s） (0100km/h所用的時(shí)間)以及汽車所能通過的最大坡度imax。,根據(jù)汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，汽車在行駛過程中的平衡關(guān)系式為 Ft = F （822） 式中， Ft為驅(qū)動(dòng)力，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供；F為汽車在行駛過程中的各種行駛阻力之和。 此式是汽車行駛方程式。下面逐一對(duì)各種受力情況進(jìn)行分析。,()汽車的驅(qū)動(dòng)力,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動(dòng)系作用在汽車的驅(qū)動(dòng)輪上，受力簡圖如圖810所示。 從中可以看出，作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩Ttq使車輪對(duì)路面產(chǎn)生一個(gè)圓周切向力F0，即車輪對(duì)道路的作用力；而道路對(duì)車輪的反作用力Ft是驅(qū)動(dòng)汽車行駛的外力，通常被稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力，它與F0大小相等、方向相反。如車輪半徑為r，則汽車的驅(qū)動(dòng)力為,根據(jù)汽車變速器的工作原理，作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩Ttqt與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩Ttq之間的關(guān)系為 (823) 式中，ik及ic分別是變速器及主傳動(dòng)器的傳動(dòng)比；t為傳動(dòng)系的效率。于是 (824),由此可見，汽車驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Ttq有關(guān)，且與傳動(dòng)系統(tǒng)的效率t、傳動(dòng)比ik和ic以及車輪半徑r有關(guān)。如已知發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線，則可求出汽車的驅(qū)動(dòng)特性，即汽車的驅(qū)動(dòng)力與汽車行駛速度的關(guān)系。具體方法為：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性上的轉(zhuǎn)矩特性Ttqn關(guān)系以及汽車的有關(guān)參數(shù)，由式(824)繪出Ftn圖，然后將橫坐標(biāo)(轉(zhuǎn)速n)換算為汽車行駛速度ua(單位為km/h)，即可得到驅(qū)動(dòng)特性，如圖811所示。其中，汽車行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為 （825） 該圖所示的是一個(gè)具有三擋變速器的汽車驅(qū)動(dòng)特性，其中，曲線Ft1、Ft2及Ft3分別表示在擋、二擋及三擋(直接擋)時(shí)的汽車驅(qū)動(dòng)力。,(二)汽車的行駛阻力,汽車在水平路面上等速行駛時(shí)，必須克服來自行駛道路的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力，分別用符號(hào)Ff和Fw表示。此外，當(dāng)汽車在上坡行駛時(shí)，還必須克服汽車重力沿坡道的分力(稱為坡道阻力)，以Fi表示；同時(shí)汽車在加速行駛時(shí)還必須克服慣性力(稱為加速阻力)，以Fj表示。因此，汽車的總行駛阻力為 (826),1滾動(dòng)阻力,滾動(dòng)阻力是指車輪沿水平面滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的各項(xiàng)阻力的總和，可表示為 （827） 式中，W為作用于汽車上的重力；m為汽車的總質(zhì)量；f為輪胎滾動(dòng)的阻力系數(shù)，可通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。,2空氣阻力,汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。在汽車行駛范圍內(nèi)，空氣阻力大致與氣流相對(duì)速度的動(dòng)壓力成正比，比例系數(shù)就是空氣阻力系數(shù)Cd(一般小于1)，即 式中，為空氣密度(kgm3)；A為汽車行駛方向的迎風(fēng)面積(投影面積)(m2)；ur為氣流的相對(duì)速度(m/s)，在無風(fēng)時(shí)即為汽車的行駛速度ua。 如將速度單位用kmh表示，并代入常溫下的空氣密度12258 kgm3，則有 （828）,3坡道阻力,當(dāng)汽車沿坡道上坡行駛時(shí)，還需克服與道路坡度有關(guān)的阻力。這項(xiàng)阻力實(shí)際上是汽車重力在平行于地面方向的分力，通常稱為坡道阻力。,4、加速阻力,汽車在行駛過程中，無論加速或減速都要承受慣性阻力，這一阻力統(tǒng)稱為加速阻力，它等于汽車質(zhì)量和加速度的乘積。由于慣性力是由平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量兩部分引起的，而旋轉(zhuǎn)質(zhì)量難以進(jìn)行計(jì)算，為簡化起見引入旋轉(zhuǎn)部分等效質(zhì)量換算系數(shù)(1)，