第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性.ppt

1、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性,發(fā)動(dòng)機(jī)特性在一定條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與特性參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律。 運(yùn)行特性：即主要的性能指標(biāo)（功率、扭矩、比油耗、排放等）隨工況參數(shù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化規(guī)律,研究發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性 的意義,1、與汽車進(jìn)行全工況的合理匹配 由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性轉(zhuǎn)化而得的汽車的運(yùn)行特性，如驅(qū)動(dòng)力特性、燃油經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、安全性等 2、特性曲線不能滿足要求時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正 柴油機(jī)調(diào)速裝置 、點(diǎn)火和噴油提前裝置，可變配氣相位系統(tǒng) * 電子控制技術(shù)使更多的參數(shù)有了實(shí)時(shí)調(diào)控的可能，出現(xiàn)了多種發(fā)動(dòng)機(jī)的“可變”技術(shù)，,重點(diǎn)闡述的問題,1)發(fā)動(dòng)機(jī)特性速度特性、負(fù)荷特性、全特性（萬有特性）的變化規(guī)律 2)發(fā)動(dòng)機(jī)

2、運(yùn)行特性對(duì)汽車的適應(yīng)性以及汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的合理匹配 3)柴油機(jī)速度特性的調(diào)節(jié)與校正 4)汽、柴油機(jī)的電子控制與管理,第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)工況,工況由轉(zhuǎn)速和曲軸輸出功率表示,工況平面與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域,以負(fù)荷和轉(zhuǎn)速為坐標(biāo)的平面叫發(fā)動(dòng)機(jī)的工況平面 點(diǎn)工況運(yùn)行 （泵站） 線工況運(yùn)行 （發(fā)電機(jī)組 、螺旋槳 ） 面工況運(yùn)行 （汽車）,發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域及限制,1) a曲線是各轉(zhuǎn)速時(shí)最大功率(轉(zhuǎn)矩)的限制線，到標(biāo)定點(diǎn)A為止。 2) b曲線是各負(fù)荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線。 3) c曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線 4) d曲線是各個(gè)踏板位置下的空轉(zhuǎn)怠速線。 5)輸出功率為負(fù)值的e曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)滅火，外力倒

3、拖時(shí)的工況線。,幾點(diǎn)說明,1、a b曲線在最大加速踏板位置條件下獲得的。汽油機(jī)在節(jié)氣門全開時(shí)獲得，稱為速度外特性線；對(duì)于柴油機(jī)則a為校正外特性線， b曲線則是調(diào)速器起作用的調(diào)速特性線。 2、低于c曲線轉(zhuǎn)速時(shí)，由于燃燒波動(dòng)和運(yùn)動(dòng)件慣性過小，發(fā)動(dòng)機(jī)無法穩(wěn)定工作。 3、“加速踏板”與“油門”踏板 ： 對(duì)汽油機(jī)，控制節(jié)氣門開度，稱為油門是妥當(dāng)?shù)摹?柴油機(jī)有時(shí)并不直接控制噴油泵的油量調(diào)節(jié)桿，而是通過控制調(diào)速器起作用，與供油量不呈線性關(guān)系。所以稱為“油門”是不妥的,功率標(biāo)定,發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上規(guī)定的最大輸出功率 及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 所確定的工況叫做標(biāo)定工 況。 15分鐘功率 1小時(shí)功率 12小時(shí)功率 持續(xù)功率,發(fā)動(dòng)機(jī)

4、特性的分析方法,1調(diào)整特性 ：發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置(汽油機(jī)為節(jié)氣門開度，柴油機(jī)是油量調(diào)節(jié)桿位置)不變條件下，各種性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)而變化的規(guī)律。 2、調(diào)整參數(shù)包括： 汽油機(jī)點(diǎn)火提前角 過量空氣系數(shù) 柴油機(jī)的噴油提前角 包含排氣再循環(huán)在內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)。,可調(diào)整參數(shù)范圍的擴(kuò)大,另外原來不可調(diào)整，但是對(duì)性能有明顯影響，也可歸入調(diào)整參數(shù)： 配氣相位角 氣門升程 進(jìn)氣管長度 壓縮比 渦輪機(jī)噴嘴環(huán)面積,2工況運(yùn)行特性性能,主要的性能指標(biāo)（功率、扭矩、比油耗、排放等）隨工況參數(shù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化規(guī)律 影響因素,第三節(jié) 速度特性、外特性 與汽車動(dòng)力性匹配,汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度不變或柴油機(jī)保持油量調(diào)節(jié)桿位

5、置不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 標(biāo)定工況位置所決定的為全負(fù)荷速度特性曲線，又叫外特性線；其余的為部分負(fù)荷速度特性線,汽油機(jī)速度特性,汽油機(jī)指示效率 、機(jī)械效率、充氣效率、過量空氣系數(shù) 隨速度的變化,曲線變化趨勢(shì)分析,扭矩線主要受 的影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而較快下降，轉(zhuǎn)速愈高，降得愈快。部分特性線則隨節(jié)氣門關(guān)小更急劇降低。指示效率對(duì)曲線的影響不大，僅使高、低轉(zhuǎn)速處的值略降低。,曲線變化趨勢(shì)分析,曲線變化趨勢(shì)分析,柴油機(jī)速度特性,保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變、性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律 必須說明的是： 油量調(diào)節(jié)桿位置和加速踏板位置并不一定成正比。所以保

6、持加速踏板位置不變得到的速度特性線和保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變得到的速度特性線有區(qū)別。加速踏板位置不變時(shí)，各轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的油量調(diào)節(jié)桿位置往往已經(jīng)過“校正”或“調(diào)速”而有變動(dòng)。,柴油機(jī)指示效率 、機(jī)械效率、每循環(huán)供油量,柴油機(jī)速度特性,柴油機(jī)曲線變化趨勢(shì)分析,1) 扭矩因gb及 線有相反變化的趨勢(shì)而使總體上變化較平坦。 2)功率線總的是隨n上升而增大。由于扭矩線較平坦，所以可達(dá)到的最大功率點(diǎn)遠(yuǎn)離最高使用轉(zhuǎn)速（圖上看不出來）。 3)指示燃油消耗率線為指示效率線的倒數(shù)，變化平坦。 4) 有效燃油消耗率線則是在基礎(chǔ)上作了 的修正，隨轉(zhuǎn)速上升而上翹度加大。,汽、柴油機(jī)速度特性曲線的對(duì)比,1)汽油機(jī)線扭矩向下傾斜

7、較大，低負(fù)荷時(shí)傾斜更大；而柴油機(jī)扭矩線總體變化平坦，低負(fù)荷時(shí)甚至上揚(yáng)。所以： 兩種機(jī)型配套汽車時(shí)動(dòng)力和運(yùn)行穩(wěn)定性存在巨大差異 2)汽油機(jī)外特性扭矩線的最大值點(diǎn)，一般就是標(biāo)定功率點(diǎn)；而柴油機(jī)可達(dá)到的最大值點(diǎn)的轉(zhuǎn)速很高，標(biāo)定點(diǎn)并非該特性線的極值點(diǎn)。 3)柴油機(jī)燃油消耗率曲線要比汽油機(jī)線平坦，低負(fù)荷時(shí)更是如此。,發(fā)動(dòng)機(jī)速度外特性對(duì)汽車動(dòng)力性能的影響,汽車動(dòng)力性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)： 汽車的最高穩(wěn)定行駛速度 最大爬坡能力 加速時(shí)間,汽車的驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖,汽車功率平衡圖,汽車動(dòng)力性能指標(biāo)的確定,最高車速：最低一條水平路面的阻力線與最高擋第3擋驅(qū)動(dòng)力線的交點(diǎn)“a” 是最高穩(wěn)定車速工況點(diǎn) 最大爬坡能力:最低擋

8、第1擋的驅(qū)動(dòng)力線與某坡度阻力線的切點(diǎn)“b”就是能克服的最大坡度穩(wěn)速工況點(diǎn)。所能克服的最大坡度值是40。 加速時(shí)間,加速時(shí)間: 1）據(jù)平衡原理，“a”為最高車速vmax工況點(diǎn)。假定各擋Pt-va線的交點(diǎn)也正是換擋工 況點(diǎn)，且認(rèn)為換擋是瞬時(shí)完成， 2）則汽車由低速全油門加速到最高車速時(shí)，途經(jīng)的每個(gè)速度點(diǎn)處的功率差值 或轉(zhuǎn)矩差值 就是該點(diǎn)的加速功率或加速轉(zhuǎn)矩。 3） 稱為后備功率。整個(gè)加速過程總的后備功率，可由圖上剖面線所示的積分面積來表示，由此面積可計(jì)算出加速時(shí)間。,外特性曲線的動(dòng)力適應(yīng)性與特性校正,汽、柴油機(jī)外特性曲線的動(dòng)力適應(yīng)性分析,1）同一排擋的加速和克服阻力的能力，相同標(biāo)定點(diǎn)前提下，汽油機(jī)

9、的動(dòng)力性能明顯優(yōu)于柴油機(jī) 2）汽油機(jī)不會(huì)“飛車”： 因?yàn)樽罡邠蹩蛇_(dá)到的最高轉(zhuǎn)速是柴油機(jī)比汽油機(jī)更遠(yuǎn)離標(biāo)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)，這是因?yàn)槠蜋C(jī)Ttq線下降急劇，而柴油機(jī)比較平緩。,轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù),轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù),柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩校正與校正外特性曲線,1)校正的可能性 不超過煙度限制線 2)校正方法 調(diào)速器,柴油機(jī)調(diào)速裝置與調(diào)速特性,柴油機(jī)調(diào)速器的最基本的功能就是保證柴油機(jī)高速不超速飛車而低速能穩(wěn)定運(yùn)行,兩種基本調(diào)速模式,(2)全程調(diào)速模式 調(diào)速器在任何轉(zhuǎn)速均能起調(diào)速作用的模式為全程調(diào)速模式,兩種基本調(diào)速模式,(1)兩極調(diào)速模式 調(diào)速器只在標(biāo)定轉(zhuǎn)速以及某一低速起調(diào)速作用，而廣大中間轉(zhuǎn)速不起作用,調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理與性能指

10、標(biāo),1）轉(zhuǎn)速給定元件加速踏板 2）轉(zhuǎn)速感受元件飛錘 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分,全程調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理,兩極調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理,調(diào)速器的性能指標(biāo),調(diào)速率可通過柴油機(jī)突變負(fù)荷試驗(yàn)測(cè)定。 試驗(yàn)時(shí)，先讓柴油機(jī)在標(biāo)定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，然后突卸全部負(fù)荷，測(cè)定突變負(fù)荷前后的轉(zhuǎn)速。 穩(wěn)定調(diào)速率,瞬時(shí)調(diào)速率,不靈敏度,全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較,1）轉(zhuǎn)速控制性能： 全程各工況均可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動(dòng) 兩極除高速及怠速可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動(dòng)外，面工況的轉(zhuǎn)速控制取決于駕駛員的操作，轉(zhuǎn)速變化較大 2）過渡過程： 全程加速性好，但加、減速時(shí)常有不平穩(wěn)及前后顛簸的感覺 全程加速踏板踩到底時(shí)，加速性與全程調(diào)速器相同。其余情況

11、下過渡平穩(wěn)，無強(qiáng)烈顛簸感。,全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較,3）操縱性能： 全程：駕駛員直接控制調(diào)速彈簧，比較費(fèi)力，易疲勞，但由于負(fù)荷變化時(shí)轉(zhuǎn)速變動(dòng)小，故不必經(jīng)常踩換油門踏板位置 兩極：操作輕便，但因轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化較大，故經(jīng)常要 變換加速踏板位置 4）排放 全程：加速時(shí)易冒黑煙 兩極：除全負(fù)荷加速外，其余工況加速時(shí)，可控制煙度 在較小范圍內(nèi)變化,全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較,作業(yè)效率： 全程滿負(fù)荷減速行駛時(shí)，只須減小加速踏板 位置即可，不必頻繁換排擋 兩極由于減小加速踏板位置也使油量和扭矩下降，因此只能換低擋運(yùn)行，作業(yè)效率下降,調(diào)速器的附加功能,(1)冷起動(dòng)加濃： 起動(dòng)加濃裝置，使油量調(diào)節(jié)桿

12、在起動(dòng)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)處于更大油量位置,(2)外特性曲線校正： “正校正”與“負(fù)校正” (3)增壓油量補(bǔ)償類似于“負(fù)校正”,小結(jié),調(diào)速器的功能使“速度特性”產(chǎn)生變化，其實(shí)并非速度特性發(fā)生變化，而是油量調(diào)節(jié)桿位置不斷改變。 調(diào)速特性是在加速踏板位置不變時(shí)出現(xiàn)的。容易給人形成油量調(diào)節(jié)桿不變的錯(cuò)覺。 弄清楚加速踏板與油量調(diào)節(jié)桿的相互關(guān)系和差別，不把二者混為一談，是正確理解調(diào)速器和調(diào)速特性的一大關(guān)鍵,柴油機(jī)電子控制,位置控制系統(tǒng) ECU控制執(zhí)行器來改變齒條（或滑套）的位置來改變供油量，兼起電子調(diào)速器的作用。 缺點(diǎn)：1）響應(yīng)慢、精度低、不穩(wěn)定 2）仍是脈沖供油，噴油率不可控。 時(shí)間控制系統(tǒng)共軌式、電控泵噴嘴。

13、,油泵改裝,1-后殼 2-執(zhí)行器； 3-后窗蓋板 4-滑套 5-法蘭連接螺栓； 6-搖臂； 7-銷釘 8-連接拉板 9-齒條連接板； 10-齒條延長板 11-銷釘 12-齒條連接螺栓 13-螺紋銷 14滑動(dòng)銷釘,ECU硬件結(jié)構(gòu)圖,轉(zhuǎn)速,濾波整形電路,EEPROM,功率驅(qū)動(dòng),執(zhí)行器,油門位置,齒桿位置,冷卻水溫,增壓后壓力,進(jìn)氣溫度,模 擬 信 號(hào) 處 理 電 路,MC68HC908GP32 單片機(jī),外部WDT,通訊驅(qū)動(dòng),標(biāo)定系統(tǒng),開關(guān)量 處理電路,剎車開關(guān),巡航開關(guān),電源處理,蓄電池,時(shí)間控制系統(tǒng)共軌式,共軌式優(yōu)點(diǎn),1)噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。只取決于共軌腔中按要求調(diào)整的壓力，因而徹底解決了

14、傳統(tǒng)噴油泵高、低速時(shí)噴油壓力差別過大性能難于兼顧的固有矛盾。 2) 解決了噴油泵脈動(dòng)供油時(shí)輸出的峰值轉(zhuǎn)矩過大，凸輪軸瞬間轉(zhuǎn)速變化太快，不能穩(wěn)定控制小噴油量的矛盾。 3) 共軌腔壓力可任意調(diào)節(jié)，可靈活控制電磁閥升程，能實(shí)現(xiàn)噴油壓力和噴油率的柔性控制。,以電控噴射為主的柴油機(jī)電子管理中心的主要功能,(1)目標(biāo)噴油量控制,ECDU2電控系統(tǒng)油量控制特性(實(shí)際測(cè)試線與軟件程序編制線基本重合),(2)目標(biāo)噴油定時(shí)控制,(3) 油量、噴油定時(shí)的補(bǔ)償控制 包括大氣壓力、大氣溫度、冷卻水溫、柴油油溫 (4)冷起動(dòng)及怠速穩(wěn)定性控制 (5)過渡性能與煙度控制 (6)噴油規(guī)律與噴油壓力的控制,(7)其它參數(shù)及性能的

15、控制,增壓油量與增壓時(shí)進(jìn)氣量的補(bǔ)償控制。 廢氣再循環(huán)控制。 增壓器渦輪機(jī)噴口的可變截面控制。 可變氣門定時(shí)。 可變進(jìn)氣渦流。 可變進(jìn)氣管長度的控制。 暖機(jī)時(shí)對(duì)進(jìn)、排氣的節(jié)流控制。 部分停缸控制等。 低油壓保護(hù)。 增壓器工作狀態(tài)保護(hù)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的配套控制。 故障自動(dòng)診斷功能。,第四節(jié)負(fù)荷特性、全特性（萬有特性） 與汽車經(jīng)濟(jì)性匹配,負(fù)荷特性：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變時(shí)，性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的規(guī)律叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性 全特性（萬有特性）：負(fù)荷和轉(zhuǎn)速都變化時(shí)性能參數(shù)的變化規(guī)律。,汽油機(jī)指示效率 、機(jī)械效率、充氣效率、過量空氣系數(shù) 、油耗率、總油耗隨負(fù)荷的變化,柴油機(jī)指示效率 、機(jī)械效率、循環(huán)供油量、油耗率