第發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性

會(huì)計(jì)學(xué)1第發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性小結(jié)：從發(fā)動(dòng)機(jī)角度，努力提高小負(fù)荷工況下的熱效率。2.從經(jīng)濟(jì)性匹配使用角度，盡量使用中高負(fù)荷率工況工作。§4-3-1汽油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析第1頁(yè)/共22頁(yè)§4-3-2汽油機(jī)的負(fù)荷特性

汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)采用的是“量調(diào)節(jié)方式”，即通過改變節(jié)氣門開度以改變進(jìn)入氣缸的混合氣量，在部分負(fù)荷范圍內(nèi)混合氣濃度變化不大，因而汽油機(jī)的循環(huán)進(jìn)氣量，循環(huán)供油量以及輸出功率與節(jié)氣門開度幾乎成比例變化（故有的負(fù)荷特性圖上以節(jié)氣門開度作橫坐標(biāo)，有的以功率作橫坐標(biāo)）。一般多用功率作橫坐標(biāo)（便于繪制萬有特性曲線）。

在負(fù)荷特性圖中，主要描述的是經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)（B、be）隨負(fù)荷而變化的關(guān)系，有時(shí)根據(jù)需要還要測(cè)錄排氣溫度Tr和排氣煙度R曲線（對(duì)柴油機(jī)）等，排氣溫度在一定程度上反映零件的熱負(fù)荷，而煙度則反映了內(nèi)燃機(jī)工作過程進(jìn)行的好壞，因此，負(fù)荷特性不僅能給出了內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性能，而且給出內(nèi)燃機(jī)功率標(biāo)定提供了依據(jù)。第2頁(yè)/共22頁(yè)

汽油機(jī)負(fù)荷特性如圖4-1所示。由于汽油機(jī)混合氣濃度除怠速與全負(fù)荷時(shí)較濃以外，在大部分情況下（中等油門開度）變化不大，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)供油量（小時(shí)耗油量B，或Gf）與節(jié)氣門開度幾乎呈線性變化，大負(fù)荷下混合氣變濃，B上升更快，曲線變陡。第3頁(yè)/共22頁(yè)

汽油機(jī)ηi、ηm隨負(fù)荷變化的關(guān)系也示于圖4-1中，ηi是一條上凸的曲線，而ηm隨負(fù)荷的增大而提高，由于be∝

因此，隨度負(fù)荷的增加，ηi，ηm均增大，當(dāng)負(fù)荷增至85~90%油門開度時(shí)，混合氣加濃，變小，ηi下降，be(ge)又有所上升。第4頁(yè)/共22頁(yè)

（1）充氣系數(shù)ηv：ηv基本不隨負(fù)荷而變。（2）殘余廢氣系數(shù)：負(fù)荷對(duì)m廢氣影響不大，m新氣基本不變，基本不變。（3）每循環(huán)供油量Δgb：負(fù)荷↑，Δgb↑（質(zhì)調(diào)節(jié)）。高負(fù)荷后，燃燒惡化。（4）過量空氣系數(shù)α：m新氣基本不變，負(fù)荷↑,gb↑,α↓。

§4-3-3柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析

—機(jī)械式供油第5頁(yè)/共22頁(yè)

（5）指示效率ηi：高低負(fù)荷兩頭均有下降趨勢(shì)，總體上隨負(fù)荷增加而降低。隨負(fù)荷↑，α↓，油氣混合不均勻度↑，燃燒不完全↑；燃燒持續(xù)時(shí)間↑，后燃↑，ηi↓。負(fù)荷太小，缸內(nèi)溫度太低，燃燒反而惡化；負(fù)荷過大，混合氣加濃到一定程度后混合與燃燒均不完善，因此，高低負(fù)荷兩頭都有下彎的趨勢(shì)，尤以超負(fù)荷更為嚴(yán)重。第6頁(yè)/共22頁(yè)小結(jié)：從發(fā)動(dòng)機(jī)角度，努力提高小負(fù)荷和高負(fù)荷工況下的熱效率。2.從經(jīng)濟(jì)性匹配使用角度，盡量使用中等負(fù)荷率工況工作。第7頁(yè)/共22頁(yè)§4-3-4柴油機(jī)的負(fù)荷特性一、傳統(tǒng)供油系統(tǒng)柴油機(jī)的負(fù)荷特性與汽油機(jī)具有相似的形態(tài)，如圖4-2所示。

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柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式為“質(zhì)調(diào)節(jié)”，即通過改變循環(huán)噴油量調(diào)節(jié)負(fù)荷。隨著負(fù)荷的增加，循環(huán)供油量增加，值減小，柴油機(jī)油氣混合不均勻度增加，燃燒不完全程度增大，ηi下降，而且大負(fù)荷時(shí)，不完全燃燒及補(bǔ)燃增加，ηi下降較快，ηm則隨負(fù)荷的增大而增大，ηi、ηm綜合作用使得柴油機(jī)的be(ge)曲線在中等負(fù)荷區(qū)變化較為平緩，負(fù)荷較低時(shí)，ηm小，be較大，高負(fù)荷時(shí)ηi下降迅速，be也會(huì)增大。第9頁(yè)/共22頁(yè)

柴油機(jī)的負(fù)荷特性與汽油機(jī)相比，具有下述特點(diǎn)。（1）柴油機(jī)的最低比油耗較汽油機(jī)低，這是由于柴油機(jī)的ηi比汽油機(jī)高。（a）柴油機(jī)的λ比汽油機(jī)大，λ大，燃燒完全，ηi大（b）柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)大，大，膨脹比大，混合膨脹充分，熱量利用率高，ηi大（2）柴油機(jī)的比油耗曲線較汽油機(jī)平坦，這是由于ηi曲線形狀上兩種機(jī)型的差別造成的（部分負(fù)荷下柴油機(jī)比汽油機(jī)更省油）。第10頁(yè)/共22頁(yè)

二、柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析

—高壓電控供油油門開度%第11頁(yè)/共22頁(yè)

二、柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析

—高壓電控供油第12頁(yè)/共22頁(yè)小結(jié)：從發(fā)動(dòng)機(jī)角度，采用高壓供油系統(tǒng)可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性。2.從經(jīng)濟(jì)性匹配使用角度，盡量使用中高負(fù)荷率工況，對(duì)小負(fù)荷工況，在中低轉(zhuǎn)速工況工作。第13頁(yè)/共22頁(yè)§4-3-5發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性與汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能的關(guān)系車用發(fā)動(dòng)機(jī)的工作負(fù)荷變化很大，可以在零到最大值之間變化。汽車在平直路面上行駛，車速基本不變，對(duì)應(yīng)地發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本不變，而其負(fù)荷要隨路面阻力的變化而變化，另外，汽車的行駛車速，檔位也隨路面狀況、交通情況的不同而不同，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也是時(shí)刻變化著的，這就使得汽車整車的性能分析變得十分復(fù)雜。評(píng)價(jià)汽車運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)是汽車的百公里油耗值Q100。它與發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe，比油耗be以及車速Va之間具有下述關(guān)系。

Q100=100Pebe/Va第14頁(yè)/共22頁(yè)

因此，汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性能不僅取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗be的高低，而且與汽車的行駛車速Va以及該車速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe有關(guān)。這里順便指出，汽車的百公里油耗Q100與發(fā)動(dòng)機(jī)的最低比油耗bemin是兩個(gè)概念。

1）經(jīng)濟(jì)性良好的發(fā)動(dòng)機(jī)不但要求它的最低比值油耗bemin值小，更重要的是要求在一個(gè)較廣的范圍內(nèi)be都較低。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)的有效比油耗指標(biāo)并不能完全代表汽車的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)Q100，它們之間還有一個(gè)最佳的匹配問題（與汽車底盤參數(shù)的匹配）。第15頁(yè)/共22頁(yè)

通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，大幅度地降低發(fā)動(dòng)機(jī)各負(fù)荷特性上的比油耗，汽車的整車燃料經(jīng)濟(jì)性能也將得到相應(yīng)的改善，另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)有性能條件下，通過對(duì)汽車傳動(dòng)系參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)特性之間的合理匹配（即根據(jù)關(guān)系式Q100=100Pebe/Va，改變汽車車速Va與所對(duì)應(yīng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe和be之間的關(guān)系），也會(huì)達(dá)到汽車節(jié)能的目標(biāo)。

汽車使用油耗在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)常使用的負(fù)荷范圍的特性，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)應(yīng)設(shè)法使此區(qū)域內(nèi)油耗得以改善。第16頁(yè)/共22頁(yè)

圖4-3為一臺(tái)汽油機(jī)改進(jìn)前后的負(fù)荷特性的對(duì)比曲線，由圖可以看出，在絕大部分負(fù)荷下，改進(jìn)后的be曲線均低于改進(jìn)前，因而就發(fā)動(dòng)機(jī)本身而言，經(jīng)濟(jì)性能得到了明顯的改善，但汽車的整車經(jīng)濟(jì)性能是否得到改善，則取決于它的常用工況范圍所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍，如果是a、b段，則改進(jìn)后的整車性能反而變差。因而發(fā)動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)并不能確切地反映汽車使用性能的改善，還與汽車的使用條件有關(guān)。

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汽車行駛中檔位是經(jīng)常變化的，因而所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率也時(shí)刻在發(fā)生變化。一般地，在同一發(fā)動(dòng)機(jī)功率下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，其負(fù)荷率越大（因?yàn)橥馓匦陨螻e隨ne的增大而增大，ne低對(duì)應(yīng)的Nemax小，則Ne/Nemax大，即負(fù)荷率大），相應(yīng)的比油耗也就越低，圖4-4給出了比油耗與負(fù)荷的關(guān)系。第18頁(yè)/共22頁(yè)

因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能允許的條件下，盡可能地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，即使汽車運(yùn)行中所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)盡可能向發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速方向移動(dòng)，是改善汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能的一項(xiàng)重要措施。將圖4-4所示各負(fù)荷特性上的比油耗最低點(diǎn)，用一條光滑的曲線連接起來，就得到了負(fù)荷特性上最低油耗點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)線bemin，發(fā)動(dòng)機(jī)功率沿此線變化時(shí)的比油耗最低。第19頁(yè)/共22頁(yè)

可以證明，此曲線是汽車的整車最佳性能曲線，即，如果能設(shè)計(jì)出一種無級(jí)變速器，使汽車的車速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按照此曲線而隨負(fù)荷變化，那么汽車就具有最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性能。實(shí)際上，還不能設(shè)計(jì)出如此理想的無級(jí)變速器。汽車采用的是分級(jí)變速，擋位分配也受使用方便性的限制，在這種情況下，降低汽車的傳動(dòng)比以降低同一汽車車速所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來提高負(fù)荷率是提高汽車整車經(jīng)濟(jì)性能的措施之一。

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但是速比改變（減?。┮院髮?huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題：（