摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的特性

1、2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理1第七章第七章 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的特性摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的特性2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理2 汽車行駛時(shí)，由于車速與行駛阻力不斷變化，則發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷亦相應(yīng)變化，以適應(yīng)汽車的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的改變，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程也會(huì)發(fā)生變化。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同使用條件下具有不同的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理3 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)動(dòng)機(jī)工況 一、工況 發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，簡(jiǎn)稱工況。工況以功率Pe和轉(zhuǎn)速n來表示，此功率、轉(zhuǎn)速應(yīng)該與發(fā)動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的工作機(jī)械要求的功率、轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。 只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩與工作機(jī)械消耗的扭矩相等時(shí)，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一

2、定功率穩(wěn)定工作。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理4 二、發(fā)動(dòng)機(jī)特性 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。性能指標(biāo)調(diào)整情況運(yùn)轉(zhuǎn)工況調(diào)整特性性能特性 特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種簡(jiǎn)單、方便、必不可少的形式。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理5 三、發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與工作過程的關(guān)系 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效指標(biāo)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(shí)耗油量B表示。這些指標(biāo)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程參數(shù)的關(guān)系可以推導(dǎo)如下。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理6 式中 v充量系數(shù)； 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(shù)； 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(dòng)機(jī)原理7根據(jù)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(jī)械效率。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理8nKPmive1功率mivtqKT2扭矩（汽油機(jī)）mieKb13燃油消耗率nKBv4小時(shí)耗油量2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理9 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 一、試驗(yàn)臺(tái)裝置 基本組成、裝配關(guān)系、

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

5、）。tvBf6 . 31000eePBb小時(shí)耗油量耗油率2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理162.質(zhì)量法質(zhì)量法油箱供油2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理17 充油2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理18測(cè)量2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理19燃油消耗量按下式計(jì)算式中 t消耗m（g）燃油所需時(shí)間（s）；Pe消耗m（g）燃油時(shí)測(cè)量的有效功率（kW）；B小時(shí)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(dòng)機(jī)原理20 第第 二節(jié)二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)改變，上坡時(shí)汽車速度逐漸降低，下坡時(shí)速度增加，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)即沿速度特性工作。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理21 一一、汽油機(jī)的速度特性汽油機(jī)的速度特性 （1）速度特性：汽油機(jī)節(jié)氣門開度固定不動(dòng)，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小時(shí)消耗油量B等隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。 （2）測(cè)?。喊l(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。測(cè)取前，應(yīng)將點(diǎn)火提前角及化油器調(diào)整完好；測(cè)取時(shí)，應(yīng)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(dòng)機(jī)原理22 節(jié)氣門全開時(shí)速度特性稱為外特性節(jié)氣門全開時(shí)速度特性稱為外特性。節(jié)氣門部分打開時(shí)的速度特性稱為部分負(fù)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(fù)荷速度特性曲線有無數(shù)條，而外特性曲線只能有一條。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理23 （一）外特性曲線 1扭矩曲線變化趨勢(shì) 隨著轉(zhuǎn)速n的增加，扭距Ttq逐漸增大，出現(xiàn)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(dòng)機(jī)原理24 根據(jù)公式可見，Ttq隨n的變化取決于指示熱效率i、機(jī)械效率m、充氣效率v與過量空氣系數(shù)隨n的變化。mivtqKT22022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理25 （1）在節(jié)氣門開度一定時(shí)，過量空氣系數(shù)at可視為常數(shù)。 （2）充氣效率v在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)最大。因?yàn)橐欢ǖ呐錃庀辔粌H對(duì)一種轉(zhuǎn)速

8、最適合，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)速時(shí)v均降低，曲線為上凸形。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理26 （3）指示熱效率it 轉(zhuǎn)速低，進(jìn)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(zhuǎn)速高時(shí)，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒在較大容積下進(jìn)行，it也較低。但變化比較平坦，對(duì)Ttq影響較小。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理27 （4）機(jī)械效率 m 轉(zhuǎn)速增加，消 耗于機(jī)械損失功增加。因此，隨轉(zhuǎn)速升高，機(jī)械效率m明顯下降。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理28 綜合作用的結(jié)果是；當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開始上升時(shí)，v，it同時(shí)增加的影響大于m下降的影響，使T

9、tq增加，對(duì)應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時(shí)，Ttq達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于v、it、m均下降，因此Ttq隨轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)原理29 2功率變化趨勢(shì)功率變化趨勢(shì) Pe=Ttqn/9550 當(dāng)轉(zhuǎn)速由低逐漸升高時(shí)，由于Ttq、n同時(shí)增加Pe增加很快。在達(dá)到最大扭距轉(zhuǎn)速ntq后，再提高轉(zhuǎn)速，由于Ttq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉(zhuǎn)速時(shí)Ttqn達(dá)最大值。此后，再增加轉(zhuǎn)速，由于扭距下降超過轉(zhuǎn)速上升的影響，Pe反而下降。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理30 3燃油消耗率變化趨勢(shì)燃油消耗率變化趨勢(shì) b=k3/itm b在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)itm達(dá)到最大值時(shí)出現(xiàn)最

10、低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于m上升彌補(bǔ)不了it的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時(shí)it、m均較低，b也增加。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理31 （二）部分負(fù)荷速度特性（二）部分負(fù)荷速度特性 隨著節(jié)氣門的關(guān)小，節(jié)流損失增大，充氣效率減小，使部分負(fù)荷速度特性的 Pe、Ttq低于外特性值。且轉(zhuǎn)速越高，充氣效率減小的越多，因此，節(jié)氣門開度越小，隨轉(zhuǎn)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(diǎn)向低速方向移動(dòng)。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理32 當(dāng)節(jié)氣門開度的75%左右時(shí)，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(xiàn)象，耗油率曲線位置較高，低于75%開度時(shí)，殘余

11、廢氣相對(duì)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(dòng)機(jī)原理33 負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效壓力Pme表示）的變化關(guān)系。 當(dāng)汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時(shí)，就是這種情況。此時(shí)必須改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門來調(diào)整有效扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變。 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理34汽油機(jī)負(fù)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(fù)荷的變化如圖所示。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理35 一、汽油機(jī)負(fù)荷特性一、汽油機(jī)負(fù)荷特性 1.負(fù)荷特性：當(dāng)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，每小時(shí)耗油量B、燃料消耗率b隨負(fù)荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。 2.測(cè)?。喊l(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。測(cè)取前應(yīng)將化油器、點(diǎn)火提前角調(diào)整完好；測(cè)取時(shí)應(yīng)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(jī)靠改變節(jié)氣門開度，改變進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量來適應(yīng)負(fù)荷變化。其負(fù)荷的調(diào)節(jié)方法稱為“量調(diào)節(jié)”。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理36 （1）i轉(zhuǎn)速一定，負(fù)荷增加，節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對(duì)減少，熱負(fù)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(duì)減少，i增加。負(fù)荷增至大負(fù)荷，加濃裝置工作，i下降。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理37 （2）m m隨負(fù)荷的增加而迅速增加。原因是轉(zhuǎn)速一定而負(fù)荷增加時(shí)，機(jī)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(dòng)機(jī)原理38 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)（Pe=0）時(shí)，指標(biāo)功率完全用于克服機(jī)械損失，即Pi=Pm，則m=0，耗油率b為無窮大。隨負(fù)荷（節(jié)氣門開度）增大，由于i、m同時(shí)上升，使耗油率曲線迅速下降。當(dāng)im達(dá)到最大值出現(xiàn)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(xiàn)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(dòng)機(jī)原理39（二）每小時(shí)耗油量（二）每小時(shí)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(fù)荷時(shí)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(dāng)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(dòng)機(jī)原理40第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整特性v發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱調(diào)整特性。v發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，功率和燃油消耗率隨點(diǎn)火當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，功率和燃油消耗率隨點(diǎn)火提前角變化的關(guān)系。提前角變化的關(guān)系。1、點(diǎn)火調(diào)整特性制取、點(diǎn)火調(diào)整特性制取v混

15、合氣成分調(diào)整特性2、燃油調(diào)整特性曲線歷程、燃油調(diào)整特性曲線歷程 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理41第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性 萬有特性是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以扭矩Ttq或平均有效壓力Pme為縱坐標(biāo)，在圖上畫出許多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理42 一、萬有特性的制取 根據(jù)各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)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(zhuǎn)速的負(fù)荷特性轉(zhuǎn)換為以平均有效壓力PME或Ttq為橫坐標(biāo)、燃油消耗率b為縱坐標(biāo)的負(fù)荷特性，并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。 2. 在萬有特性圖的橫坐標(biāo)上，以一

16、定比例標(biāo)出轉(zhuǎn)速數(shù)值。縱坐標(biāo)Pme的比例應(yīng)與負(fù)荷特性Pme的比例相同。從b=230g/（kWh）處引一垂線，與各種轉(zhuǎn)速的b曲線有兩個(gè)（或一個(gè)）交點(diǎn)。再從交點(diǎn)處引水平線，與從萬有特性橫坐標(biāo)相應(yīng)轉(zhuǎn)速處引出的垂線相交，將交點(diǎn)連成圓滑的曲線，即得到一定燃油消耗率時(shí)的等燃油消耗率曲線，其余b時(shí)的等燃油消耗率曲線作法相同。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理43（二）等功率曲線（二）等功率曲線根據(jù)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(gòu)成邊界線。 2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理44 二、萬有特性的應(yīng)用分析二、萬有特性的應(yīng)用分析

17、 1.由萬有特性可以方便地查到發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Ttq、n）工作時(shí)的Pe、b、Pme，發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Pe、n）工作時(shí)的Ttq、b、Pme以及發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。 2. 等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用經(jīng)濟(jì)性有很大影響。2022-3-30摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理45 （1）等燃油消耗率曲線最內(nèi)層為最經(jīng)濟(jì)區(qū)，曲線越向外，經(jīng)濟(jì)性越差。 （2）如果等燃油消耗率曲線橫向較長，表示發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷變化不大而轉(zhuǎn)速變化較大的情況下油耗較小。常用中等負(fù)荷，中等轉(zhuǎn)速工況的車用發(fā)動(dòng)機(jī)，希望其最經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)在負(fù)荷變化較大而轉(zhuǎn)速變化較小的情況下的燃油消耗率較小。工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)，希望最經(jīng)濟(jì)區(qū)在標(biāo)定轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)原理46第七章第七章 作業(yè)題（發(fā)動(dòng)機(jī)的特性）作業(yè)題（發(fā)動(dòng)機(jī)的特性）1 試述發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性