發(fā)動機原理- 發(fā)動機特性

1、第七章第七章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 本章要求：本章要求： 了解：了解：柴油機調(diào)速器的原理，萬有特性意義。柴油機調(diào)速器的原理，萬有特性意義。 理解：理解：發(fā)動機特性曲線變化的原因。發(fā)動機特性曲線變化的原因。 掌握：掌握：汽、柴油機特性曲線的意義，實驗方法。汽、柴油機特性曲線的意義，實驗方法。 重點：重點：負荷特性、速度特性。負荷特性、速度特性。 基本概念：基本概念： （1 1）發(fā)動機工況）發(fā)動機工況： 發(fā)動機的運行情況。發(fā)動機的運行情況。以功率以功率P Pe e和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n n來表示。來表示。 常見的發(fā)動機工況：常見的發(fā)動機工況：面工況、點工況、線工況等。面工況、點工況、線工況等。 （2 2）

2、發(fā)動機特性：）發(fā)動機特性： 發(fā)動機性能指標隨調(diào)整情況及運轉(zhuǎn)工況而變化發(fā)動機性能指標隨調(diào)整情況及運轉(zhuǎn)工況而變化 的關(guān)系。的關(guān)系。 其中隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱為其中隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱為調(diào)整特性調(diào)整特性 如：如：柴油機供油提前角調(diào)整特性柴油機供油提前角調(diào)整特性 汽油機點火提前角調(diào)整特性汽油機點火提前角調(diào)整特性 隨運轉(zhuǎn)情況而變化的關(guān)系稱隨運轉(zhuǎn)情況而變化的關(guān)系稱性能特性性能特性( (或使用特性或使用特性) ) 發(fā)動機主要特性包括：發(fā)動機主要特性包括：負荷特性、速度特性負荷特性、速度特性、調(diào)、調(diào) 速特性、萬有特性、煙度特性、排放特性等。速特性、萬有特性、煙度特性、排放特性等。 第一節(jié)第一節(jié) 負荷特

3、性負荷特性 定義：定義：轉(zhuǎn)速不變時，其性能指標（主要指經(jīng)轉(zhuǎn)速不變時，其性能指標（主要指經(jīng) 濟性指標）隨負荷而變化的關(guān)系。濟性指標）隨負荷而變化的關(guān)系。 用曲線表示用曲線表示負荷特性曲線負荷特性曲線 橫坐標橫坐標P Pe e、T Ttq tq、 、P Pme me（負荷） （負荷） 縱坐標縱坐標b be e、B B（經(jīng)濟性指標）（經(jīng)濟性指標） 負荷率：發(fā)動機發(fā)出的扭矩與在該轉(zhuǎn)速下最大扭矩之比，負荷率：發(fā)動機發(fā)出的扭矩與在該轉(zhuǎn)速下最大扭矩之比， 用百分數(shù)表示。用百分數(shù)表示。 一、汽油機的負荷特性一、汽油機的負荷特性 （一）定義與性能指標（一）定義與性能指標 汽油機保持某一轉(zhuǎn)速不變（點火提前角調(diào)整完

4、好時），逐汽油機保持某一轉(zhuǎn)速不變（點火提前角調(diào)整完好時），逐 步改變節(jié)氣門開度，步改變節(jié)氣門開度， be、B隨負荷變化的關(guān)系。隨負荷變化的關(guān)系。 汽汽 油油 機機 性性 能能 指指 標標 （二）曲線特性（二）曲線特性 （1） 主主 要要 工工 作作 參參 數(shù)數(shù) 的的 變變 化化 （2 2）b be e=f=f（Pe)Pe)曲線的變化曲線的變化 怠速時怠速時: : m m=0 =0 b be e= = ( ( m=1-Pm/Pi) 負荷負荷r ,燃速燃速 it，m be至至b bemin emin。 。 負荷負荷a,it b be e B主要取決于節(jié)氣門開度主要取決于節(jié)氣門開度 （混合氣量）和（

5、混合氣量）和a （變（變 化不大化不大0.81.2）。）。 二、柴油機的負荷特性二、柴油機的負荷特性 （一）定義與性能指標（一）定義與性能指標 當柴油機轉(zhuǎn)速不變，改變每循環(huán)供油量當柴油機轉(zhuǎn)速不變，改變每循環(huán)供油量 b b（改變噴油泵（改變噴油泵 齒條或拉桿位置）時，齒條或拉桿位置）時，bebe和和B B隨負荷而變化的關(guān)系。隨負荷而變化的關(guān)系。 性性 能能 指指 標標 （二）曲線特性（二）曲線特性 （1） 主主 要要 工工 作作 參參 數(shù)數(shù) 的的 變變 化化 （2 2）b be e=f=f（Pe)Pe)曲線的變化曲線的變化 1 1點：點： 最小油最小油 耗點；耗點； 2 2點：點： 冒煙界冒煙界

6、 線點；線點； 3 3點：點： 最大功最大功 率點。率點。 三、負荷特性的意義三、負荷特性的意義 1 1、評價不同類型的發(fā)動機的經(jīng)濟性、評價不同類型的發(fā)動機的經(jīng)濟性 經(jīng)濟性好的要求：經(jīng)濟性好的要求： （1 1）bebemin min較?。?較??； （2 2）負荷特性曲線在）負荷特性曲線在beminbemin附近要平坦。附近要平坦。 柴油機經(jīng)濟性比汽油機好，柴油機經(jīng)濟性比汽油機好，beminbemin大約低大約低20-30%20-30%。 2 2、找出提高汽車經(jīng)濟性的途徑、找出提高汽車經(jīng)濟性的途徑 在動力性足夠時，盡量提高發(fā)動機工作時的負荷率，選在動力性足夠時，盡量提高發(fā)動機工作時的負荷率，選

7、用功率較小的發(fā)動機。用功率較小的發(fā)動機。 3 3、柴油機功率標定、柴油機功率標定 對車用柴油機，其功率標定應(yīng)在冒煙界限點對車用柴油機，其功率標定應(yīng)在冒煙界限點2 2； 對工程機械用柴油機，其功率標定在最低油耗對工程機械用柴油機，其功率標定在最低油耗 點點1 1。 標定工況：發(fā)動機銘牌上標出的功率與對應(yīng)轉(zhuǎn)速。標定工況：發(fā)動機銘牌上標出的功率與對應(yīng)轉(zhuǎn)速。 分別稱為標定功率和標定轉(zhuǎn)速分別稱為標定功率和標定轉(zhuǎn)速 一般：標定轉(zhuǎn)速一般：標定轉(zhuǎn)速最大功率轉(zhuǎn)速最大功率轉(zhuǎn)速 例如：例如：CA1091發(fā)動機說明書中表明，在發(fā)動機說明書中表明，在3000r/min時的功時的功 率為率為99kW，即為標定工況。，即為

8、標定工況。 第二節(jié)第二節(jié) 速度特性速度特性 本節(jié)的主要內(nèi)容：本節(jié)的主要內(nèi)容： 1.1. 汽油機的速度特性汽油機的速度特性外特性曲線外特性曲線 2.2. 柴油機的速度特性柴油機的速度特性外特性曲線外特性曲線 3.3. 外特性的意義后備功率、扭矩儲備系數(shù)、外特性的意義后備功率、扭矩儲備系數(shù)、 和轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)和轉(zhuǎn)速儲備系數(shù) 一、概述一、概述 1 1、速度特性定義、速度特性定義 發(fā)動機的燃油供給調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，發(fā)發(fā)動機的燃油供給調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，發(fā) 動機的性能指標（動機的性能指標（TtqTtq、PePe、bebe）隨轉(zhuǎn)速而變化）隨轉(zhuǎn)速而變化 的關(guān)系。的關(guān)系。 2 2、全負荷速度特性（或稱外特性）

9、、全負荷速度特性（或稱外特性） 節(jié)氣門開度最大或噴油泵齒條位置處于標節(jié)氣門開度最大或噴油泵齒條位置處于標 定功率循環(huán)供油量位置時發(fā)動機的速度特性。定功率循環(huán)供油量位置時發(fā)動機的速度特性。 * * *其它稱為其它稱為部分負荷速度特性部分負荷速度特性 二、汽油機的速度特性二、汽油機的速度特性 （一）外特性（一）外特性 1 1、主要工作參、主要工作參 數(shù)的變化數(shù)的變化 注：節(jié)氣門開度注：節(jié)氣門開度 一定時，一定時， a基本基本 不隨不隨n而變化。而變化。 (1)(1)對對Ttq影響最大影響最大 的是的是c (2) (2) Ttq曲線變化較曲線變化較 陡陡 (3)(3)標定工況標定工況是最是最 大功率

10、和所對大功率和所對 應(yīng)的轉(zhuǎn)速應(yīng)的轉(zhuǎn)速 2 2、汽油機外特性曲線、汽油機外特性曲線 （二）部分負荷速度特性（二）部分負荷速度特性 1-1-節(jié)氣門全開節(jié)氣門全開 節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度1 12 23 34 45 5 汽油機的速度特性曲線汽油機的速度特性曲線 小結(jié)：小結(jié)： 外特性曲線上每一點表示在此轉(zhuǎn)速下的最大功率及最外特性曲線上每一點表示在此轉(zhuǎn)速下的最大功率及最 大扭矩，它代表內(nèi)燃機在此轉(zhuǎn)速下的最高動力性能。大扭矩，它代表內(nèi)燃機在此轉(zhuǎn)速下的最高動力性能。 所有汽油機均需做外特性曲線。所有汽油機均需做外特性曲線。 節(jié)氣門開度為節(jié)氣門開度為75左右時，耗油率曲線位置最低。左右時，耗油率曲線位置最低。 隨

11、著節(jié)氣門的關(guān)小，節(jié)流損失增加，充量系數(shù)減小。隨著節(jié)氣門的關(guān)小，節(jié)流損失增加，充量系數(shù)減小。 部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。 節(jié)氣門開度越小，節(jié)氣門開度越小，Ttq曲線越陡，最大功率點向低速方曲線越陡，最大功率點向低速方 向移動。向移動。 三、柴油機的速度特性三、柴油機的速度特性 （一）外特性（一）外特性 1 1、主要工作參數(shù)、主要工作參數(shù) 的變化的變化 噴油泵速度特性： 噴油泵齒條位置一噴油泵齒條位置一 定時定時, ,循環(huán)供油量隨循環(huán)供油量隨 轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系。 a隨隨n的增加而減小的增加而減小 (1) T(1) Ttq t

12、q主要取 主要取 決于決于 b b的大小。的大小。 (2)T(2)Ttq tq曲線比汽 曲線比汽 油機的油機的T T tqtq曲線 曲線 平坦。平坦。 (3)(3)功率功率PePe幾乎幾乎 與轉(zhuǎn)速成正比增與轉(zhuǎn)速成正比增 加。加。 2 2、柴油機外特性曲線、柴油機外特性曲線 注：負荷減小，循注：負荷減小，循 環(huán)供油量也減小。環(huán)供油量也減小。 190%負荷負荷 275%負荷負荷 355%負荷負荷 （二（二) )部分負荷速度特性部分負荷速度特性 小結(jié)：小結(jié)： 一定負荷下，隨轉(zhuǎn)速一定負荷下，隨轉(zhuǎn)速n n的提高，每循環(huán)供油量的提高，每循環(huán)供油量 呈線性增加。呈線性增加。 柴油機的扭矩柴油機的扭矩T Tt

13、q tq曲線比汽油機的平坦。 曲線比汽油機的平坦。 功率功率PePe幾乎與轉(zhuǎn)速成正比增加。幾乎與轉(zhuǎn)速成正比增加。 由于柴油機壓縮比高，由于柴油機壓縮比高，it it較高，柴油機的燃 較高，柴油機的燃 油消耗率曲線比汽油機的平坦，最低耗泊率值油消耗率曲線比汽油機的平坦，最低耗泊率值 比汽油機相應(yīng)值低。負荷比汽油機相應(yīng)值低。負荷7575左右時，耗油率左右時，耗油率 曲線位置最低。曲線位置最低。 部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。 曲線是隨著負荷的減小，大致平行下移。曲線是隨著負荷的減小，大致平行下移。 三、外特性的意義三、外特性的意義 ( (一一)

14、 )評價發(fā)動評價發(fā)動 機的動力性機的動力性 最大功率最大功率 后備功率后備功率 外特性曲線外特性曲線 汽車行駛汽車行駛 阻力曲線阻力曲線 后備功率后備功率 部分負荷部分負荷 速度特性速度特性 1 1、扭矩儲備系、扭矩儲備系 數(shù)數(shù) (1)(1)評價汽車不換檔，評價汽車不換檔， 發(fā)動機克服短期超負發(fā)動機克服短期超負 荷的能力。荷的能力。 (2)(2) 大，工作越穩(wěn)定。大，工作越穩(wěn)定。 ( (汽油機汽油機T Ttq tq陡，穩(wěn)定性優(yōu)于柴油機。汽 陡，穩(wěn)定性優(yōu)于柴油機。汽1030%1030%；柴；柴510%)510%) Ttqmax最大扭矩最大扭矩 Ttq標定工況下的扭矩標定工況下的扭矩 %100 T

15、 TT tq tqmaxtq ( (二二) )評價發(fā)動機的工作穩(wěn)定性評價發(fā)動機的工作穩(wěn)定性 K Kn n=n=na a/n/nm m n na a標定工況轉(zhuǎn)速標定工況轉(zhuǎn)速 n nm m- -最大扭矩轉(zhuǎn)速最大扭矩轉(zhuǎn)速 汽油機：汽油機：1.61.62.52.5 柴油機：柴油機：1.41.42.02.0 2 2、轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)、轉(zhuǎn)速儲備系數(shù) K Kn n 思考題：思考題： 1 1、什么是速度特性、外特性？什么是速度特性、外特性？ 2 2、對比汽油機和柴油機的速度特性曲線，分析各自的特、對比汽油機和柴油機的速度特性曲線，分析各自的特 點和區(qū)別？點和區(qū)別？ 3 3、什么是扭矩儲備系數(shù)？轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)？、什么

16、是扭矩儲備系數(shù)？轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)？ 4 4、外特性有何意義？、外特性有何意義？ 下次課內(nèi)容：下次課內(nèi)容： 1 1、柴油機的速度特性、柴油機的速度特性 2 2、萬有特性、萬有特性 第三節(jié)第三節(jié) 柴油機的調(diào)速特性柴油機的調(diào)速特性 一、柴油機上安裝調(diào)速性的必要性一、柴油機上安裝調(diào)速性的必要性 1 1、怠速轉(zhuǎn)速不穩(wěn)；、怠速轉(zhuǎn)速不穩(wěn)； 2 2、怠速易熄火；、怠速易熄火； 3 3、高速易飛車高速易飛車 造成上述問題的根本原因是造成上述問題的根本原因是gg隨轉(zhuǎn)速的增加隨轉(zhuǎn)速的增加 而增加，所以調(diào)速器工作時，而增加，所以調(diào)速器工作時，gg應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的增應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的增 加而減少加而減少。 二、全程式調(diào)速器二、全程式調(diào)速

17、器 1、定義：定義： 從最低從最低 轉(zhuǎn)速到轉(zhuǎn)速到 最高轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn) 速都起速都起 作用的作用的 調(diào)速器。調(diào)速器。 調(diào)速手柄調(diào)速手柄 加速加速 減油加油加油 調(diào)速彈簧調(diào)速彈簧 供油齒條供油齒條 推力盤推力盤 全程調(diào)速器工作原理全程調(diào)速器工作原理 2、調(diào)速特性、調(diào)速特性 定義定義: :在調(diào)速在調(diào)速 器起作用時器起作用時, , 保持調(diào)速手保持調(diào)速手 柄位置一定，柄位置一定， 柴油機的性柴油機的性 能指標能指標(P(Pe e、 T Ttq tq、 、b be e) )隨隨 轉(zhuǎn)速或負荷轉(zhuǎn)速或負荷 而變化的關(guān)而變化的關(guān) 系。系。 圖圖7-20 6120 7-20 6120柴油機的調(diào)速特性 柴油機的調(diào)速特性 1

18、 1、定義：、定義：只在最低轉(zhuǎn)速和只在最低轉(zhuǎn)速和 最高轉(zhuǎn)速時才起作用的調(diào)最高轉(zhuǎn)速時才起作用的調(diào) 速器。速器。 2 2、調(diào)速特性、調(diào)速特性 三、兩極式調(diào)速器三、兩極式調(diào)速器 第四節(jié)第四節(jié) 萬有特性萬有特性 1 1、為了能在一張圖上全面表示內(nèi)燃機性能，經(jīng)常為了能在一張圖上全面表示內(nèi)燃機性能，經(jīng)常 應(yīng)用多參數(shù)特性，即應(yīng)用多參數(shù)特性，即萬有特性萬有特性。 2 2、應(yīng)用最廣的萬有特性里以速度做橫坐標，平均應(yīng)用最廣的萬有特性里以速度做橫坐標，平均 有效壓力（或扭矩）做縱坐標。在坐標內(nèi)做出若有效壓力（或扭矩）做縱坐標。在坐標內(nèi)做出若 干條等耗油率曲線和等功率曲線，組成曲線族。干條等耗油率曲線和等功率曲線，組

19、成曲線族。 3 3、做法：、做法：柴油機通常通過負荷特性法做出萬有特柴油機通常通過負荷特性法做出萬有特 性圖，而汽油機通常用速度特性法做出萬有特性性圖，而汽油機通常用速度特性法做出萬有特性 圖。圖。 4 4、意義：、意義： （1 1）根據(jù)）根據(jù)萬有特性圖萬有特性圖，可以看出發(fā)動機在各，可以看出發(fā)動機在各 種工況下的經(jīng)濟性。種工況下的經(jīng)濟性。最內(nèi)層的等油耗曲線相最內(nèi)層的等油耗曲線相 當于最經(jīng)濟的區(qū)域，曲線越向外，經(jīng)濟性越當于最經(jīng)濟的區(qū)域，曲線越向外，經(jīng)濟性越 差差。 （2 2）等耗油率曲線的形狀及分布情況對發(fā)動）等耗油率曲線的形狀及分布情況對發(fā)動 機的使用經(jīng)濟性有重要影響。機的使用經(jīng)濟性有重要影

20、響。對汽車用發(fā)動對汽車用發(fā)動 機，其最經(jīng)濟區(qū)域應(yīng)大致在萬有特性圖的中機，其最經(jīng)濟區(qū)域應(yīng)大致在萬有特性圖的中 間位置間位置，使常用轉(zhuǎn)速和負荷落在最經(jīng)濟區(qū)域，使常用轉(zhuǎn)速和負荷落在最經(jīng)濟區(qū)域 內(nèi)，內(nèi)，并希望等油耗率曲線在橫向較長并希望等油耗率曲線在橫向較長。 EQ6100EQ6100性汽油機萬有特性性汽油機萬有特性 1、同時確定發(fā)動機最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速和負荷。、同時確定發(fā)動機最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速和負荷。 2、等、等be曲線的形狀與分布的影響曲線的形狀與分布的影響 （1）最內(nèi)層為最經(jīng)濟區(qū)）最內(nèi)層為最經(jīng)濟區(qū)，曲線越向外，經(jīng)濟 性越差。 （2）等）等be曲線橫向長，轉(zhuǎn)速范圍寬曲線橫向長，轉(zhuǎn)速范圍寬 等等be曲線縱向長，負荷范圍寬曲線縱向長，負荷范圍寬 車用發(fā)動機，其最經(jīng)濟區(qū)域應(yīng)大致在萬有特性 圖的中間偏上位置，并希望等油耗率曲線在橫向較 長。 可以結(jié)合傳動系繪制整車的萬有特性作為節(jié)油 參考。 CA6102汽油汽油 機萬有特性機萬有特性 EQ D6 10 2-1 柴柴 油油 機機 萬萬 有有 特特 性性 汽、柴油機萬有特性比較汽、柴油機萬有特性比較 （1 1）汽油機：汽油機：最低油耗偏高，經(jīng)濟區(qū)偏??；等最低油耗偏高，經(jīng)濟區(qū)偏?。坏萣 be e 線在低速區(qū)向大負荷收斂，說明汽油機在低速線在低速區(qū)向大負荷收斂，說明汽油機在低速 低負荷