摩托車發(fā)動機的特性

1、2022-3-30摩托車發(fā)動機原理1第七章第七章 摩托車發(fā)動機的特性摩托車發(fā)動機的特性2022-3-30摩托車發(fā)動機原理2 汽車行駛時，由于車速與行駛阻力不斷變化，則發(fā)動機的轉速和負荷亦相應變化，以適應汽車的需要。隨著轉速和負荷的改變，發(fā)動機工作過程也會發(fā)生變化。因此，發(fā)動機在不同使用條件下具有不同的動力性與經濟性。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理3 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機工況發(fā)動機工況 一、工況 發(fā)動機的運行情況，簡稱工況。工況以功率Pe和轉速n來表示，此功率、轉速應該與發(fā)動機所帶動的工作機械要求的功率、轉速相適應。 只有當發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械消耗的扭矩相等時，兩者才能在一定轉速下按一

2、定功率穩(wěn)定工作。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理4 二、發(fā)動機特性 發(fā)動機性能指標隨調整運轉工況而變化的關系稱為發(fā)動機特性。性能指標調整情況運轉工況調整特性性能特性 特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理5 三、發(fā)動機性能指標與工作過程的關系 發(fā)動機輸出的有效指標通常用平均有效壓力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率b、每小時耗油量B表示。這些指標與發(fā)動機工作過程參數的關系可以推導如下。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理6 式中 v充量系數； o大氣狀態(tài)下空氣密度（kg/m3）； Vs氣缸工作容積

3、（m3）； 過量空氣系數； hu燃料低熱值（kJ/kg）； Lo理論空氣量（kg/kg）。ovsvLhvQ每循環(huán)放熱量Q（kJ）為 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理7根據平均有效壓力pme（kPa）的定義式中 We每循環(huán)有效功（kJ）； e有效熱效率。sesemevQvWpvmivmioooovemeKLhLhp式中 it指示熱效率； m機械效率。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理8nKPmive1功率mivtqKT2扭矩（汽油機）mieKb13燃油消耗率nKBv4小時耗油量2022-3-30摩托車發(fā)動機原理9 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機臺架試驗發(fā)動機臺架試驗 一、試驗臺裝置 基本組成、裝配關系、

4、固定、支承2022-3-30摩托車發(fā)動機原理10 二、制動測功裝置二、制動測功裝置測功器測功器 1.水力測功器水力測功器2022-3-30摩托車發(fā)動機原理112.平衡式電力測功器平衡式電力測功器3.電渦流測功器電渦流測功器2022-3-30摩托車發(fā)動機原理12三、耗油率的測量三、耗油率的測量1.容積法容積法充油2022-3-30摩托車發(fā)動機原理13測量2022-3-30摩托車發(fā)動機原理14測量消耗容積v的燃油所用時間t2022-3-30摩托車發(fā)動機原理15 燃油消耗量按下式計算式中 V球泡容積（mL）； Pe 發(fā)動機有效功率（kW）; f 燃油密度（g/mL）； t消耗容積V的燃油所用時間（s

5、）。tvBf6 . 31000eePBb小時耗油量耗油率2022-3-30摩托車發(fā)動機原理162.質量法質量法油箱供油2022-3-30摩托車發(fā)動機原理17 充油2022-3-30摩托車發(fā)動機原理18測量2022-3-30摩托車發(fā)動機原理19燃油消耗量按下式計算式中 t消耗m（g）燃油所需時間（s）；Pe消耗m（g）燃油時測量的有效功率（kW）；B小時耗油量（kg/h）；be有效燃油消耗率g/（kWh）。tmB6 . 31000eePBb2022-3-30摩托車發(fā)動機原理20 第第 二節(jié)二節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為發(fā)動機的速度特性。若駕駛員將油門踏

6、板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理21 一一、汽油機的速度特性汽油機的速度特性 （1）速度特性：汽油機節(jié)氣門開度固定不動，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小時消耗油量B等隨轉速n變化的關系。 （2）測取：發(fā)動機臺架試驗。測取前，應將點火提前角及化油器調整完好；測取時，應按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理22 節(jié)氣門全開時速度特性稱為外特性節(jié)氣門全開時速度特性稱為外特性。節(jié)氣門部分打開時的速度特性稱為部分負荷速度特性

7、。由于節(jié)氣門的開啟可以無限變化，所以部分負荷速度特性曲線有無數條，而外特性曲線只能有一條。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理23 （一）外特性曲線 1扭矩曲線變化趨勢 隨著轉速n的增加，扭距Ttq逐漸增大，出現最大扭距Ttqmax后逐漸下降，且下降程度越來越大。曲線呈上凸形狀。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理24 根據公式可見，Ttq隨n的變化取決于指示熱效率i、機械效率m、充氣效率v與過量空氣系數隨n的變化。mivtqKT22022-3-30摩托車發(fā)動機原理25 （1）在節(jié)氣門開度一定時，過量空氣系數at可視為常數。 （2）充氣效率v在某一中間轉速時最大。因為一定的配氣相位僅對一種轉速

8、最適合，此轉速下能最好地利用氣流慣性。其余轉速時v均降低，曲線為上凸形。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理26 （3）指示熱效率it 轉速低，進氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停峒奥鈸p失增加，it較低，轉速高時，燃燒過程所占曲軸轉角較大，燃燒在較大容積下進行，it也較低。但變化比較平坦，對Ttq影響較小。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理27 （4）機械效率 m 轉速增加，消 耗于機械損失功增加。因此，隨轉速升高，機械效率m明顯下降。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理28 綜合作用的結果是；當轉速由低開始上升時，v，it同時增加的影響大于m下降的影響，使T

9、tq增加，對應于某一轉速時，Ttq達到最大值。轉速繼續(xù)增加，由于v、it、m均下降，因此Ttq隨轉速升高而較快的下降，即Ttq曲線變化較陡。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理29 2功率變化趨勢功率變化趨勢 Pe=Ttqn/9550 當轉速由低逐漸升高時，由于Ttq、n同時增加Pe增加很快。在達到最大扭距轉速ntq后，再提高轉速，由于Ttq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉速時Ttqn達最大值。此后，再增加轉速，由于扭距下降超過轉速上升的影響，Pe反而下降。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理30 3燃油消耗率變化趨勢燃油消耗率變化趨勢 b=k3/itm b在某一中間轉速當itm達到最大值時出現最

10、低值。當轉速較此轉速低時，由于m上升彌補不了it的下降，使b增加。轉速較此轉速高時it、m均較低，b也增加。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理31 （二）部分負荷速度特性（二）部分負荷速度特性 隨著節(jié)氣門的關小，節(jié)流損失增大，充氣效率減小，使部分負荷速度特性的 Pe、Ttq低于外特性值。且轉速越高，充氣效率減小的越多，因此，節(jié)氣門開度越小，隨轉速增加，扭距、功率曲線下降得越快，并使最大扭矩及最大功率點向低速方向移動。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理32 當節(jié)氣門開度的75%左右時，耗油率曲線位置最低。超過75%開度，混合氣較濃，存在燃燒不完全現象，耗油率曲線位置較高，低于75%開度時，殘余

11、廢氣相對增多，燃燒速率下降，使it降低，耗油率曲線位置也高，且開度越小，耗油率曲線位置越高。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理33 負荷特性：轉速不變，其經濟性指標隨負荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效壓力Pme表示）的變化關系。 當汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時，就是這種情況。此時必須改變發(fā)動機油門來調整有效扭矩，以適應外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動機轉速不變。 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性2022-3-30摩托車發(fā)動機原理34汽油機負荷特性分析 （一）燃油消耗率曲線（一）燃油消耗率曲線 由公式b=k3/itm可知，燃油消耗率b的變化取決于it、m的變化。it、m

12、隨負荷的變化如圖所示。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理35 一、汽油機負荷特性一、汽油機負荷特性 1.負荷特性：當汽油機轉速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，每小時耗油量B、燃料消耗率b隨負荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關系。 2.測?。喊l(fā)動機臺架試驗。測取前應將化油器、點火提前角調整完好；測取時應按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。 3.汽油機靠改變節(jié)氣門開度，改變進入氣缸的混合氣數量來適應負荷變化。其負荷的調節(jié)方法稱為“量調節(jié)”。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理36 （1）i轉速一定，負荷增加，節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對減少，熱負荷增加，從而改善了燃油霧化、混合條件，使燃燒速

13、度加快，散熱損失相對減少，i增加。負荷增至大負荷，加濃裝置工作，i下降。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理37 （2）m m隨負荷的增加而迅速增加。原因是轉速一定而負荷增加時，機械損失功率Pm變化不大，指示功率Pi成正比增加，使m=1（Pm /Pi）增加。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理38 當發(fā)動機空轉（Pe=0）時，指標功率完全用于克服機械損失，即Pi=Pm，則m=0，耗油率b為無窮大。隨負荷（節(jié)氣門開度）增大，由于i、m同時上升，使耗油率曲線迅速下降。當im達到最大值出現最低耗油率bmin后，隨節(jié)氣門逐漸增至全開，化油器加濃裝置參加工作，供給最大功率混合氣，燃燒不完全現象增加，i下降

14、，使耗油率又有所增加。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理39（二）每小時耗油量（二）每小時耗油量B曲線曲線B節(jié)氣門開度：開度 ，量混合氣成分：除怠速、全負荷時較濃外，大部分情況變化不大 B幾乎隨節(jié)氣門開度呈線性變化。當節(jié)氣門開度增大至化油器加濃裝置參加工作后，B上升得更快一些。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理40第四節(jié) 發(fā)動機的調整特性v發(fā)動機性能指標隨調整情況而變化的關系稱調整特性。v發(fā)動機點火提前角調整特性 當發(fā)動機的節(jié)氣門和轉速一定時，功率和燃油消耗率隨點火當發(fā)動機的節(jié)氣門和轉速一定時，功率和燃油消耗率隨點火提前角變化的關系。提前角變化的關系。1、點火調整特性制取、點火調整特性制取v混

15、合氣成分調整特性2、燃油調整特性曲線歷程、燃油調整特性曲線歷程 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理41第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)動機的萬有特性發(fā)動機的萬有特性 萬有特性是以轉速n為橫坐標，以扭矩Ttq或平均有效壓力Pme為縱坐標，在圖上畫出許多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發(fā)動機萬有特性。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理42 一、萬有特性的制取 根據各種轉速下的負荷特性曲線，用作圖法可以得到萬有特性。 （一）等燃油消耗率曲線（一）等燃油消耗率曲線 1. 將不同轉速的負荷特性轉換為以平均有效壓力PME或Ttq為橫坐標、燃油消耗率b為縱坐標的負荷特性，并逆時針旋轉90。 2. 在萬有特性圖的橫坐標上，以一

16、定比例標出轉速數值?？v坐標Pme的比例應與負荷特性Pme的比例相同。從b=230g/（kWh）處引一垂線，與各種轉速的b曲線有兩個（或一個）交點。再從交點處引水平線，與從萬有特性橫坐標相應轉速處引出的垂線相交，將交點連成圓滑的曲線，即得到一定燃油消耗率時的等燃油消耗率曲線，其余b時的等燃油消耗率曲線作法相同。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理43（二）等功率曲線（二）等功率曲線根據公式Pe= kPmen，可畫出等功率曲線，是一組雙曲線。 （三）邊界線（三）邊界線將外特性中的Ttqn畫在萬有特性上，構成邊界線。 2022-3-30摩托車發(fā)動機原理44 二、萬有特性的應用分析二、萬有特性的應用分析

17、 1.由萬有特性可以方便地查到發(fā)動機在任何點（Ttq、n）工作時的Pe、b、Pme，發(fā)動機在任何點（Pe、n）工作時的Ttq、b、Pme以及發(fā)動機最經濟負荷和轉速。 2. 等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對發(fā)動機使用經濟性有很大影響。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理45 （1）等燃油消耗率曲線最內層為最經濟區(qū)，曲線越向外，經濟性越差。 （2）如果等燃油消耗率曲線橫向較長，表示發(fā)動機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下油耗較小。常用中等負荷，中等轉速工況的車用發(fā)動機，希望其最經濟區(qū)處于萬有特性中部，等燃油消耗率曲線曲線橫向較長。 （3）等燃油消耗率曲線縱向較長，則發(fā)動機在負荷變化較大而轉速變化較小的情況下的燃油消耗率較小。工程機械用發(fā)動機，希望最經濟區(qū)在標定轉速附近，等燃油消耗率曲線縱向較長些。2022-3-30摩托車發(fā)動機原理46第七章第七章 作業(yè)題（發(fā)動機的特性）作業(yè)題（發(fā)動機的特性）1 試述發(fā)動機速度特性