汽車構造（上）課件第十一章發(fā)動機特性

第十一章發(fā)動機特性§11-1發(fā)動機工況和性能指標一發(fā)動機工況工況指發(fā)動機的工作運行情況。它決定了發(fā)動機所需要的有效功率Ne和轉速n。 工況—Ne，轉速n。

[w]

[kw]

[kw] 所以Ne，n和Me三參數(shù)知其中二個，第三個就確定了。內燃機的工況也確定了。內燃機的工況發(fā)生變化，其性能指標也發(fā)生變化。內燃機性能指標隨運行工況而變化的關系稱為內燃機特性。性能指標可分為經(jīng)濟和動力性能指標。通常把性能指標隨運行工況而變化的關系繪成曲線，稱為特性曲線。特性曲線是評價內燃機性能簡單、方便的形式，可評價內燃機在不同工況下的動力性和經(jīng)濟性及合理使用內燃機。二發(fā)動機性能指標一般發(fā)動機的過程參數(shù)有充氣系數(shù)，指示效率，機械效率，過量空氣系數(shù)。發(fā)動機的性能指標和過程參數(shù)之間的關系通過內燃機原理可知如下式。內燃機特性有很多，主要有負荷特性，速度特性，調速特性，萬有特性等?！?1-2發(fā)動機速度特性發(fā)動機節(jié)氣門開度（或油門拉桿位置）不變，發(fā)動機性能指標隨轉速n變化的關系。一汽油機的速度特性（一）定義汽油機節(jié)氣門開度固定不變，汽油機性能指標隨轉速n變化的關系。外特性（全負荷的速度特性）—節(jié)氣門全開（100%）,測得的速度特性。部分速度特性—節(jié)氣門固定在部分開啟位置,測得的速度特性。（二）外特性曲線1、Me曲線n

g

（不多可視為常數(shù)）

（1）—n

氣流慣性

；n

節(jié)流損失

。在中間某一轉速下，能最好的利用氣流慣性，最大（2）—n

氣流運動

混合氣形成改善

；

n

燃燒時間，燃燒惡化

。在中間某一轉速下，最大（3）—n

。（4）Me—低速時:n

使Me變化不大,略有；

高速時:

n

使Me。

2、Ne曲線（功率）低速時:n

Me

（不大）,但Ne

Me

n

Ne；高速時:n

Me

Ne

（不大）。3、ge

曲線（燃油消耗率）低速時:n

，，大于

ge

（不大）；高速時:n

，

ge

。有一個對應的n,整個曲線變化不大。4、GT曲線（小時耗油量）低速時:n

GT。高速時:n

GT

（不大）；GT曲線先陡后緩。（三）外特性的意義1后備功率后備功率大,爬坡、加速性好。但后備功率過大,則常用工況在低負荷區(qū),經(jīng)濟性差。圖中A點，后備功率為零。2最大Me時的n

最大Me時的n越低,克服外界阻力能力越強。

A、B發(fā)動機的最大Me相同，但A機最大Me所對應的n比B機低。當外界阻力矩為R1時，A、B兩機均在n1下穩(wěn)定運轉。當外界阻力矩增大至R2時，B機發(fā)出最大扭矩在n2B下穩(wěn)定運轉，此時A機則在n2A下穩(wěn)定運轉。當外界阻力矩再增大至R3時，A機發(fā)出最大扭矩在n3A下穩(wěn)定運轉，而B機無法克服外界阻力矩，只能熄火。二柴油機的速度特性（一）定義 油量調節(jié)機構（油門拉桿或齒條）位置固定不動,柴油機性能指標隨轉速n變化的關系。 外特性（全負荷的速度特性）—油量調節(jié)機構固定在標定功率循環(huán)油量位置時,測得的速度特性。 部分速度特性—油調節(jié)機構固定在小于標定功率循環(huán)供油位置時,測得的速度特性。（二）標定功率 對于非增壓發(fā)動機來說,最大功率要受到平均有效壓力和轉速兩方面的限制。一臺發(fā)動機的功率究竟標定多大才適合,這要根據(jù)發(fā)動機特性和具體用途、使用特點及壽命和可靠性要求而人為確定,根據(jù)我國情況,國家標準規(guī)定了發(fā)動機標定功率分為下列四級1、15分鐘功率—允許發(fā)動機連續(xù)運轉15分鐘的最大有效功率。2、1小時功率—允許發(fā)動機連續(xù)運轉1小時的最大有效功率。3、12小時功率—允許發(fā)動機連續(xù)運轉12小時的最大有效功率。4、持續(xù)功率—允許發(fā)動機長期連續(xù)運轉的最大有效功率。每臺發(fā)動機都應按用途在銘牌上標明上述四種功率的兩種及相應的轉速。車用—常用15分鐘,1小時或12小時功率中的兩種作為銘牌功率。作為特性實驗時,應把兩種標定功率的外特性全做出來。國家規(guī)定：車用柴油機,除作外特性外,還應作標定功率的90%,75%,50%,25%的部分速度特性實驗。一般柴油機只作外特性就可以了。時間越短,功率值應越大。如：15分鐘功率比12小時功率大。（三）外特性曲線1Me曲線（1）—n

；n

。（2）g—n

g

（油泵速度特性）。（3）

—n

g，

。（4）—n

；n

燃燒時間，

。（5）—n

。（6）Me—,

不如快,

使曲線平緩。2Ne曲線

Me曲線平緩—Me基本是常數(shù)，則

n

Ne—幾乎是成直線關系。3ge曲線低速時:n

，

ge

（不大）；高速時:n

，

ge

。有一個對應的n,整個曲線變化不大。4GT曲線低速時:n

，

GT；高速時:n

，

GT。整個GT曲線較陡。四）扭矩儲備系數(shù)和適應性系數(shù)K

,K

n時,Me快不換檔情況下,克服短期超載能力強?！?1-3發(fā)動機負荷特性一汽油機的負荷特性轉速n不變，發(fā)動機的經(jīng)濟性指標隨負荷變化的關系。如:在不換檔情況下，汽車上坡時加大油門，下坡時關小油門，而維持發(fā)動機轉速n不變，這時發(fā)動機沿負荷特性工作。（一）定義轉速n不變，汽油機的經(jīng)濟性指標隨負荷—節(jié)氣門開度變化的關系。（二）特性曲線1ge曲線負荷

節(jié)氣門開度

,

ge

—曲線陡。負荷

為發(fā)出最大功率

<1,燃燒不完全

ge

。2GT曲線負荷

GT

負荷，開度70～80%時化油器中省油器（或多腔分動化油器的副腔）開始起作用,使混合氣變濃,=0.8～0.9GT

。二柴油機的負荷特性（一）定義 轉速n不變，柴油機的經(jīng)濟性指標隨負荷—油門開度變化的關系。（二）特性曲線1，曲線負荷

g

燃燒完全程度

。負荷

g

Ni,Nm基本不變

2ge曲線

負荷

g

，

ge

。負荷

g

燃燒惡化

，

ge

。若負荷

冒黑煙、積炭,發(fā)動機過熱,故障,壽命。3ge曲線上的特征點1點—gemin。2點—排黑煙,冒煙界限點。標定功率的選擇：車用柴油機—定在冒煙界限處，即2點。拖拉機柴油機—定在冒煙界限2點以內。3點—點。過3點—GT，ge

Ne

。選擇氣道、燃燒室結構,調整燃料供給系統(tǒng),常以負荷特性作為標準。三汽油機與柴油機負荷特性曲線分析1同一n下：（1）gemin

經(jīng)濟性好。（2）曲線平緩—負荷變化較廣時,能保持較好的經(jīng)濟性。柴油機比汽油機gemin低,且曲線平緩。所以，柴油機的經(jīng)濟性比汽油機的好。2從負荷特性曲線可知,小負荷時,ge

。所以，在功力性滿足的前提下,不宜裝功率過大的發(fā)動機,以求ge

—避免大馬拉小車。3全面評價經(jīng)濟性,應作出不同n下的許多負荷特性曲線—萬有特性曲線。§6-4發(fā)動機萬有特性一特性曲線外特性曲線—A－B－C－D。A：調速手柄最大位置，外界阻力矩R=0，最高空轉轉速點。B：發(fā)動機標定功率點，。C：最大或Me點,由此可得扭矩儲備系數(shù)和適應性系數(shù)K。D：外特性上最低穩(wěn)定轉速點。最低空轉點—怠速點,圖中未標出。二曲線的制?。ㄒ唬┑萭e曲線—作圖法1在pe－n圖上畫出A－B－C－D外特性曲線—等ge和Ne曲線不能超出此范圍。2pe

－n圖上的pe縱坐標與ge－pe圖上的縱坐標比例尺必須相同。3在ge－pe圖上做出數(shù)條負荷特性曲線。4做ge1直線—等ge曲線與這些負荷特性曲線相切、相交于一點或兩點。從相切、相交點引平行線至pe－n圖。從pe－n圖上的相應n點引垂直線與平行線相交。用光滑曲線連接pe－n圖上的這些交點，即為萬有特性曲線的等ge1曲線。同理可作無數(shù)條等油耗曲線。（二）等Ne曲線—解析法

取一個Ne值,可以做出一條pe=f(n)曲線—等Ne曲線，再取一個Ne值,又可以做出一條等Ne曲線…等Ne曲線為一組雙曲線。三分析1最內層的等ge曲線相當于最經(jīng)濟的區(qū)域。曲線越向外,ge越大。2若曲線沿橫向較長,則說明在負荷變化不大,而n變化較大的范圍內,ge變化較小。適于車用,其最經(jīng)濟區(qū)大約在萬有特性曲線的中間偏上位置。若曲線沿縱向較長,則說明在n變化不大,而負荷變化較大的范圍內,ge變化較小。適于拖拉機用,其最經(jīng)濟區(qū)大約在萬有特性曲線的上部。3若萬有特性不能滿足使用要求,則需調機或重新選機?！?1-5發(fā)動機調速特性一裝調速器的必要性為防止高速飛車和低速熄火二全程式調速器在整個發(fā)動機工作范圍內，調整扭矩特性（一）工作原理1.調速手柄2.調速彈簧3.固定螺母4.油量調節(jié)拉桿5.推力盤6.調速飛球7.油調節(jié)螺釘8.怠速螺釘9.限制螺釘 調速飛球在推力盤上的導向槽中滾動,兩球始終相觸,右邊推力盤沒有左右向移動,只有轉動。共有12個飛球,一邊6個,一共3付。1當發(fā)動機在某一轉速n下運行時,飛球受離心力作用,對推力盤有一正壓力,水平方向分力與彈簧力相平衡,油門拉桿固定在推力盤5上,轉速就穩(wěn)定在這種狀態(tài)下。 外界負荷

n

小球受離心力作用加大,對推力盤的正壓力加大,使推力盤5帶動油門拉桿向左移動供油量g，轉速就穩(wěn)定在一新的狀態(tài)下。

n

供油量g。2調速手柄1調整彈簧2的預緊力彈簧力平衡點變化調速器起作用的轉速值改變。一定的預緊力對應于一定的轉速范圍。因此，在整個發(fā)動機工作范圍內，均可調整扭矩特性。 調速手柄受到怠速螺釘8和限速螺釘9的限制,也就限制了柴油機的最高和最低穩(wěn)定轉速。（二）特性曲線n1—R1大,Me1,?gmaxn2—R2小,Me2,?gn3—R3=0,Me3=0,?gmin、K調速較大,多用于拖拉機上。三兩極式調速器為防止高速飛車和低速熄火。（一）工作原理1控制怠速轉速,n

g，不致過低而造成熄火。

n

受軟彈簧作用，W下行帶動1點下行

2為支點，由杠桿原理3點左移

4點左移，由4’點

4點

5為支點，6點右移由6’點

6點

g

n回升,不致熄火。

n

W上行,當W接觸到硬彈簧后,由于力大,使W停止上行,g不再,

調速器失去作用,發(fā)動機按外特性穩(wěn)定運轉。2限制飛車,n

g，不致過高而造成飛車。

n

離心力大于和聯(lián)合預緊力，W

帶動1點上行

3點右行

4點右行

6點左行

g

n回降,不致飛車。

5點的左右移動取決于發(fā)動機的負荷,負荷

5點右移。二）特性曲