發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線分析

1、 #發(fā)動(dòng)機(jī)特性6-1發(fā)動(dòng)機(jī)工況和性能指標(biāo)分析式一發(fā)動(dòng)機(jī)工況在緒論中我們已經(jīng)介紹過(guò)工況的概念。有效功率Ne和轉(zhuǎn)速n決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作運(yùn)行情況。工況一Ne,轉(zhuǎn)速n。發(fā)動(dòng)機(jī)的工況分為點(diǎn)工況、線工況和面工況。發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)分析式rpk1vr.re1imrnk_vrrne3,img=k4_L4rrim廠irG=kvnT5,6-2發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度（或油門(mén)開(kāi)度）不變，發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。女口：汽車(chē)爬坡或阻力變化時(shí)，節(jié)氣門(mén)（或油門(mén)）開(kāi)度不變,n隨外界負(fù)荷的變化而變化。外界負(fù)荷大,nJ,外界負(fù)荷小,n,這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)沿速度特性工作。汽油機(jī)的速度特性（一）定義汽油機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度固定不變，汽油

2、機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。外特性（全負(fù)荷的速度特性）節(jié)氣門(mén)全開(kāi)（100%）,測(cè)得的速度特性。部分速度特性節(jié)氣門(mén)固定在部分開(kāi)啟位置,測(cè)得的速度特性。（二）外特性曲線1Me曲線 不多）nTgT,Jmknnne2vimnnT氣流慣性TnT；nTT節(jié)流損失TnJ。VVVn.nT氣流運(yùn)動(dòng)T混合氣形成改善n;T；inTT燃燒時(shí)間J,nnTnJ。mMe低速時(shí):燃燒惡化n.J。高速時(shí):nTvnTinJmnJvnTnJi使Me變化不大，略有T；NenJm但NexMeT-nTNeTT；Ne曲線低速時(shí):高速時(shí):ge曲線nTMeT(不大nTMeJNeT(），不大）。低速時(shí):高速時(shí):有一個(gè)g4GT曲線gke4nn.

3、mnTn.T，nJ，n.T大于nJgeJ(不大)；.m.menTnJ，nJgtt。.me對(duì)應(yīng)的n,整個(gè)曲線變化不大。e，min低速時(shí)：nTnT，nJGtT（不大）；vT # 高速時(shí)：nT,J,nTgt。vTGT曲線先緩后陡。（三）外特性的意義后備功率后備功率大,爬坡、加速性好。但后備功率過(guò)大,則常用工況在低負(fù)荷區(qū),經(jīng)濟(jì)性差。圖中A點(diǎn)，后備功率為零。2最大Me時(shí)的n最大Me時(shí)的n越低，克服外界阻力能力越強(qiáng)。A、B發(fā)動(dòng)機(jī)的M相同，但A機(jī)M所對(duì)應(yīng)的n比B機(jī)低。當(dāng)外界e,maxe,max阻力矩為R時(shí)，A、B兩機(jī)均在片下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力矩增大至R2時(shí)，B機(jī)發(fā)出最大扭矩在n下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)A機(jī)則在n下

4、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力2B2A矩再增大至R3時(shí)，A機(jī)發(fā)出最大扭矩在n3A下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，而B(niǎo)機(jī)無(wú)法克服外界油量調(diào)節(jié)機(jī)械（油門(mén)拉桿或齒條）位置固定不動(dòng),柴油機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。外特性（全負(fù)荷的速度特性）油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定功率循環(huán)油量位置時(shí),測(cè)得的速度特性。部分速度特性油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油位置時(shí),測(cè)得的速度特性。（二）標(biāo)定功率對(duì)于非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),最大功率要受到平均有效壓力和轉(zhuǎn)速兩方面的限制。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率究竟標(biāo)定多大才適合,這要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和具體用途、使用特點(diǎn)及壽命和可靠性要求而人為確定,根據(jù)我國(guó)情況,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā) 動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率分為下列四級(jí)115分鐘功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)

5、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。1小時(shí)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)的最大有效功率。12小時(shí)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)的最大有效功率。持續(xù)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都應(yīng)按用途在銘牌上標(biāo)明上述四種功率的兩種及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。車(chē)用常用15分鐘,1小時(shí)或12小時(shí)功率中的兩種作為銘牌功率。作為特性實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)把兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來(lái)。國(guó)家規(guī)定：車(chē)用柴油機(jī),除作外特性外,還應(yīng)作標(biāo)定功率的90%,75%,50%,25%的部分速度特性實(shí)驗(yàn)。一般柴油機(jī)只作外特性就可以了。時(shí)間越短,功率值應(yīng)越大。如：15分鐘功率比12小時(shí)功率大。（三）外特性曲線MeNenn1Me曲線排氣溫度tr（1

6、）nnTnT；口竹n。vvv（2）AgnTAgT（油泵速度特性）。（3）,nTAgT,n，。v（4）n.nTnT；nTT燃燒時(shí)間，n.iii（5）nnTn。mmn水（6）Men.-n，n不如，快，TMk2-T使曲線平緩。e22Ne曲線NxM-nee Me曲線平緩Me基本是常數(shù)，則nTNe幾乎是成直線關(guān)系。低速時(shí)：高速時(shí)：g，k31imntn.，ntge（不大）；imentn，ntg。.me3ge曲線有一個(gè)ge,min對(duì)應(yīng)的n，整個(gè)曲線變化不大。4GT曲線GT低速時(shí)：nTn,aTGt；vT高速時(shí)：nTn,aTGt。vT整個(gè)gt曲線較陡。四）扭矩儲(chǔ)備系數(shù)卩,Ktn時(shí),Me快H和適應(yīng)性系數(shù)KM-Me

7、maxex100%MeMK，emaxMeT不換檔情況下，克服短期超載能力強(qiáng)。6-3發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性一汽油機(jī)的負(fù)荷特性轉(zhuǎn)速n不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系。如：在不換檔情況下，汽車(chē)上坡時(shí)加大油門(mén)，下坡時(shí)關(guān)小油門(mén)，而維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n不變，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)沿負(fù)荷特性工作。（一）定義轉(zhuǎn)速n不變，汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化的關(guān)系（二）特性曲線1g曲線e負(fù)荷T節(jié)氣門(mén)開(kāi)度T14nnimn,ntg曲線陡。mie FHgeNePe2ge曲線負(fù)荷t為發(fā)出最大功率,1,燃燒不完全tg。e2GT曲線負(fù)荷tgt負(fù)荷，開(kāi)度7080%時(shí)t化油器中省油器（或多腔分動(dòng)化油器的副腔）開(kāi)始起作用，使混合氣變濃,，=0

8、.80.9tGt。柴油機(jī)的負(fù)荷特性（一）定義轉(zhuǎn)速n不變，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷一油門(mén)開(kāi)度變化的關(guān)系。二）特性曲線ANeiq,n曲線im負(fù)荷tgt，t燃燒完全程度tq。iN負(fù)荷tgtN.,N基本不變Tn二1-7m。immN.1nn.m負(fù)荷-,g-n,n.-g。mie負(fù)荷-,g-a-燃燒惡化-n,n.-g。mie若負(fù)荷-冒黑煙、積炭,發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，故障,壽命。3ge曲線上的特征點(diǎn)1點(diǎn)gemin2點(diǎn)排黑煙,冒煙界限點(diǎn)。 標(biāo)定功率的選擇：車(chē)用柴油機(jī)定在冒煙界限處，即2點(diǎn)。拖拉機(jī)柴油機(jī)定在冒煙界限2點(diǎn)以?xún)?nèi)。3點(diǎn)一N點(diǎn)。emax過(guò)3點(diǎn)一Gt,g-N。Tee選擇氣道、燃燒室結(jié)構(gòu),調(diào)整燃料供給系統(tǒng),常以負(fù)荷特

9、性作為標(biāo)準(zhǔn)。汽油機(jī)與柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線分析1同一n下：g.-經(jīng)濟(jì)性好。e,min曲線平緩負(fù)荷變化較廣時(shí),能保持較好的經(jīng)濟(jì)性。柴油機(jī)比汽油機(jī)g.低，且曲線平緩。e,m.n所以，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性比汽油機(jī)的好。2從負(fù)荷特性曲線可知,小負(fù)荷時(shí),ge。e所以，在功力性滿足的前提下，不宜裝功率過(guò)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，以求ge一避免大馬拉小車(chē)。3全面評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)作出不同n下的許多負(fù)荷特性曲線一萬(wàn)有特性曲線。6-4發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性一特性曲線外特性曲線一ABCD。A：調(diào)速手柄最大位置，外界阻力矩R=0,最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速點(diǎn)。B：發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率點(diǎn)，g。maxC：最大p或Me點(diǎn)，由此可得扭矩儲(chǔ)備系e數(shù)卩和適應(yīng)性系數(shù)K。D：外特性上最

10、低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)。最低空轉(zhuǎn)點(diǎn)一怠速點(diǎn)，圖中未標(biāo)出。二曲線的制取(一)等g曲線一作圖法A萬(wàn)有特性曲線ne在pn圖上畫(huà)出A-B-C-D外特性曲線一等g曲線不能超出此范圍。eeP-n圖上的p縱坐標(biāo)與g-p圖上的p縱坐標(biāo)比例尺必須相同。een=2000r/ming叭1負(fù)荷特性曲線150018002000萬(wàn)有特性曲線1500 # # # x10-3kp，nef(n)曲線一等Ne曲線，再取一個(gè)在g-p圖上做出數(shù)條負(fù)荷特性曲線，做g直線一等g曲線與這些負(fù)eee,1e荷特性曲線相切、相交于一點(diǎn)或兩點(diǎn)。從相切、相交點(diǎn)引平行線至pe-n圖。e從p-n圖上的相應(yīng)n點(diǎn)引垂直線與平行線相交。用光滑曲線連接p-n圖ee上的這

11、些交點(diǎn)，即為萬(wàn)有特性曲線的等g曲線。,1(二)等N曲線一解析法pVinNh302Npkn取一個(gè)Ne值，可以做出一條peNe值，又可以做出一條等Ne曲線等Ne曲線為一組雙曲線。分析1最內(nèi)層的等g曲線相當(dāng)于最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域。曲線越向外，g越大。ee2若曲線沿橫向較長(zhǎng)，則說(shuō)明在負(fù)荷變化不大，而n變化較大的范圍內(nèi)，g變化e較小。適于車(chē)用，其最經(jīng)濟(jì)區(qū)大約在萬(wàn)有特性曲線的中間偏上位置。若曲線沿縱向較長(zhǎng)，則說(shuō)明在n變化不大，而負(fù)荷變化較大的范圍內(nèi)，g變e化較小。適于拖拉機(jī)用，其最經(jīng)濟(jì)區(qū)大約在萬(wàn)有特性曲線的上部。3若萬(wàn)有特性不能滿足使用要求，則需調(diào)機(jī)或重新選機(jī)。6-5發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速特性一裝調(diào)速器的必要性在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工

12、作范圍內(nèi)，調(diào)整扭矩特性。（一）工作原理調(diào)速飛球在推力盤(pán)上的導(dǎo)向槽中滾動(dòng),兩球始終相觸,右邊推力盤(pán)沒(méi)有左右向移動(dòng),只有轉(zhuǎn)動(dòng)。共有12個(gè)飛球,一邊6個(gè),一共3付。1當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速n下運(yùn)行時(shí)，飛球受離心力作用，對(duì)推力盤(pán)有一正壓力，水平方向分力與彈簧力相平衡,油門(mén)拉桿固定在推力盤(pán)5上,轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定在這種狀態(tài)下。nT小球受離心力作用加大，對(duì)推力盤(pán)的正壓力加大當(dāng)外界負(fù)荷,T使推力盤(pán)5帶動(dòng)油門(mén)拉桿向左移動(dòng)T供油量Ag,轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定在這一新的狀態(tài)下。n,T供油量Ag。2調(diào)速手柄1調(diào)整彈簧2的預(yù)緊力T彈簧力平衡點(diǎn)變化T調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速值改變。一定的預(yù)緊力對(duì)應(yīng)于一定的轉(zhuǎn)速范圍。因此,在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍內(nèi),均可

13、調(diào)整扭矩特性。調(diào)速手柄受到怠速螺釘8和限速螺釘9的限制，也就限制了柴油機(jī)的最高和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。22 #MeRiR2減速減油加油全程式調(diào)速器Himmn全程式調(diào)速器調(diào)速特性曲線1.調(diào)速手柄2.調(diào)速?gòu)椈?.固定螺母4.油量調(diào)節(jié)拉桿5.推力盤(pán)6.調(diào)速飛球7.油調(diào)節(jié)螺釘8.怠速螺釘9.限制螺釘（二n1n2n3特性曲線R大，Mg1e1maxR小，M，g2e2r3=0,M3=0,gi3e，3min,、K調(diào)速較大，多用于拖拉機(jī)上。三兩極式調(diào)速器為防止高速飛車(chē)和低速熄火。一）工作原理1控制怠速轉(zhuǎn)速,nJg，不致過(guò)低而造成熄火。nJ受軟彈簧氣作用，W下行帶動(dòng)1點(diǎn)下行2為支點(diǎn)，由杠桿原理3點(diǎn)左移4點(diǎn)左移，由4點(diǎn)n4

14、點(diǎn)5為支點(diǎn)，6點(diǎn)右移由6點(diǎn)n6點(diǎn)gn回升，不致熄火。nW上行，當(dāng)W接觸到硬彈簧S2后,由于S2力大，使W停止上行,g不再J,調(diào)速器失去作用，發(fā)動(dòng)機(jī)按外特性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。2限制飛車(chē),ngJ,不致過(guò)高而造成飛車(chē)。n離心力大于S和S2聯(lián)合預(yù)緊力，W帶動(dòng)1點(diǎn)上行3點(diǎn)右行4點(diǎn)右行6點(diǎn)左行g(shù)Jn回降，不致飛車(chē)。5點(diǎn)的左右移動(dòng)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷,負(fù)荷5點(diǎn)右移。 # 減油544866WMe兩極式調(diào)速器W.飛塊S2.軟彈簧St.硬彈賛n兩極式調(diào)速器調(diào)速特性曲線加油（二）特性曲線Me曲線頭段和末段調(diào)速器起作用曲線的作用點(diǎn)取決于彈簧氣和S2的預(yù)緊力，調(diào)速器本身不用換檔。因此，中段曲線為柴油機(jī)的外特性曲線。調(diào)速器的工作指

15、標(biāo)（一）調(diào)速率1穩(wěn)定調(diào)速率1nn=211nn1突變前發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n2突變后發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。反應(yīng)Me曲線陡緩程度。1小TMe曲線陡T轉(zhuǎn)速回復(fù)到穩(wěn)定點(diǎn)的能力強(qiáng)。規(guī)定：農(nóng)灌及工程機(jī)械要求：18%汽車(chē)、拖拉機(jī)110%發(fā)電機(jī)15%2瞬時(shí)調(diào)速率2n-n=312nn1外界阻力突變前發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n3外界阻力突變時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大或最小瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。表示n波動(dòng)的大小5%2大T轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，易游車(chē)。一般2，1012%;發(fā)電機(jī)（二）不靈敏度8n-n821nn；負(fù)荷T時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用的轉(zhuǎn)速；n2負(fù)荷/時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用的轉(zhuǎn)速；n平均轉(zhuǎn)速。R8EE推力盤(pán)上的推力;R推力盤(pán)

16、上的摩擦力。8取決于摩擦力。stT轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差；sTTT調(diào)速器失靈，易飛車(chē)。nJTst般：8，1.22%；轉(zhuǎn)速低時(shí),8，1013%。6-6大氣修正吸入氣缸內(nèi)干空氣量/TNeJ,gte大氣溫度tt大氣壓力pJ我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：t=25C；p=100kpa；p1kpa。其中p該地飽ww和蒸汽壓力。換算方法：功率校正系數(shù)以是用來(lái)求得發(fā)動(dòng)機(jī)在C5.2條規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的功率。Na-Ne，0e式中N校正功率（即標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的功率）；e，0a校正系數(shù)；N實(shí)測(cè)功率（試驗(yàn)功率）。e試驗(yàn)大氣狀態(tài)： #溫度：點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)：288KT308K；柴油機(jī)：283KT313K氣壓:80kPaps110kPa一、自然吸氣式或增壓點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)校正系數(shù)aa99,1,2T,0.62P丿298丿s式中：p=p-p試驗(yàn)時(shí)干空氣壓；T試驗(yàn)時(shí)進(jìn)氣溫度，K。sw試驗(yàn)室應(yīng)滿足的條件：0.93a1.07a若超過(guò)此限值，在試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)給出所得到的校正系數(shù)值，并精確地說(shuō)明試驗(yàn)狀態(tài)（溫度和壓力）。二、柴油機(jī)的校正系數(shù)ada=JaJd式中：Ja大氣因子；Jm每種發(fā)動(dòng)機(jī)型式和調(diào)整的特性參數(shù)。（一）大氣因子Ja此因子指出環(huán)境狀況（壓力、溫度和濕度）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的影響。大氣因子公式隨發(fā)動(dòng)機(jī)型式不同而不同。1自然吸氣和機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)：T,0.7298丿2裝或不裝進(jìn)氣中冷的渦輪增