發(fā)動機原理課件8

1、第第8 8章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性學習目標學習目標 通過對本章節(jié)的學習，通過對本章節(jié)的學習，重點掌握重點掌握發(fā)動機的負荷特性、發(fā)動機的負荷特性、速度特性，萬有特性及及柴油機的調速特性的定義。速度特性，萬有特性及及柴油機的調速特性的定義。 理解理解各個特性曲線的變化趨勢及原因；各個曲線的各個特性曲線的變化趨勢及原因；各個曲線的形狀和位置對發(fā)動機的性能有何影響；柴油機安裝形狀和位置對發(fā)動機的性能有何影響；柴油機安裝調速器的原因。調速器的原因。 了解了解柴油機和汽油機特性曲線的異同點及形成原因；柴油機和汽油機特性曲線的異同點及形成原因；萬有特性的應用；兩級式調

2、速器和全程式調速器對萬有特性的應用；兩級式調速器和全程式調速器對柴油機性能的影響，及各自的特點；發(fā)動機主要性柴油機性能的影響，及各自的特點；發(fā)動機主要性能的測試方法及主要參數(shù)的測試方法。能的測試方法及主要參數(shù)的測試方法。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性發(fā)動機特性定義發(fā)動機特性定義 發(fā)動機特性發(fā)動機特性，即發(fā)動機性能指標隨調整情況和運轉工，即發(fā)動機性能指標隨調整情況和運轉工況而變化的關系。況而變化的關系。 表示其變化規(guī)律的曲線稱為表示其變化規(guī)律的曲線稱為發(fā)動機特性曲線發(fā)動機特性曲線。 發(fā)動機性能指標隨調整情況而變化的關系稱為發(fā)動機性能指標隨調整情況而變化的關系稱為調整特調整特性性。如汽油機

3、的燃油調整特性、點火提前角調整特性、。如汽油機的燃油調整特性、點火提前角調整特性、柴油機的噴油角提前角調整特性等。柴油機的噴油角提前角調整特性等。 發(fā)動機性能指標隨運轉工況變化而變化的關系有發(fā)動機性能指標隨運轉工況變化而變化的關系有速度速度特性特性與與負荷特性負荷特性。 在柴油機的調速器起作用時，其性能指標隨轉速或負在柴油機的調速器起作用時，其性能指標隨轉速或負荷而變化的關系，稱為荷而變化的關系，稱為調速特性調速特性。 根據(jù)發(fā)動機特性曲線，可以很方便地評價不同發(fā)動機根據(jù)發(fā)動機特性曲線，可以很方便地評價不同發(fā)動機在不同工況下的動力性和經濟性，分析其影響因素，在不同工況下的動力性和經濟性，分析其影

4、響因素，尋求改進發(fā)動機特性的途徑。尋求改進發(fā)動機特性的途徑。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.1 8.1 發(fā)動機的工況及基本特性發(fā)動機的工況及基本特性 發(fā)動機所處的工作狀況（簡稱發(fā)動機所處的工作狀況（簡稱工況工況）是由）是由負荷和轉速負荷和轉速兩個因素決定的。兩個因素決定的。 由功率和轉速的關系由功率和轉速的關系 kW 可知，可知，Pe、Te、n三個參數(shù)中，只有兩個三個參數(shù)中，只有兩個獨立變量。因此，可用獨立變量。因此，可用Pe 、n或或Te 、n來來表示發(fā)動機的工況。表示發(fā)動機的工況。 Pe或或Te說明發(fā)動機負說明發(fā)動機負荷的大小，荷的大小，n表示發(fā)動機轉速的高低。表示發(fā)動機轉速的高

5、低。 9550nTPee第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.1 8.1 發(fā)動機的工況及基本特性發(fā)動機的工況及基本特性 發(fā)動機的發(fā)動機的工況工況一般可分為三類。一般可分為三類。 1、點工況點工況 2、線工況線工況 3、面工況面工況 發(fā)動機的功率標定（發(fā)動機的功率標定（P133） （1）15分鐘功率分鐘功率 （2）1小時功率小時功率 （3）12小時功率小時功率 （4）持續(xù)功率）持續(xù)功率第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.2 8.2 發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性 負荷特性負荷特性是指發(fā)動機在是指發(fā)動機在某一轉速某一轉速下，燃油下，燃油經濟性指標及其他參數(shù)經濟性指標及其他參數(shù)隨負荷變化隨負

6、荷變化的關系，的關系，若用曲線表示則稱為負荷特性曲線。若用曲線表示則稱為負荷特性曲線。 當汽車以一定的車速沿著阻力變化的道路當汽車以一定的車速沿著阻力變化的道路行駛時，就是這種情況。行駛時，就是這種情況。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性汽油機的負荷特性汽油機的負荷特性 點火提前角最佳、燃油噴射系統(tǒng)及進氣系統(tǒng)工作正點火提前角最佳、燃油噴射系統(tǒng)及進氣系統(tǒng)工作正常，或化油器調整完好的情況下，常，或化油器調整完好的情況下，保持汽油機轉速保持汽油機轉速一定，每小時燃油消耗量一定，每小時燃油消耗量Gt、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率ge隨隨負荷負荷Pe而變化的關系，稱為汽油機負荷特性而變化的關系，稱為

7、汽油機負荷特性。 汽油機的負荷調節(jié)方法稱為汽油機的負荷調節(jié)方法稱為“量調節(jié)量調節(jié)”。即化油器。即化油器式發(fā)動機通過改變節(jié)氣門開度，改變進入氣缸的混式發(fā)動機通過改變節(jié)氣門開度，改變進入氣缸的混合氣數(shù)量來適應負荷變化；汽油噴射式發(fā)動機所形合氣數(shù)量來適應負荷變化；汽油噴射式發(fā)動機所形成的混合氣的混合比，按不同工況的空氣量來計量成的混合氣的混合比，按不同工況的空氣量來計量噴油量，而進氣管中的空氣流量由節(jié)氣門來控制，噴油量，而進氣管中的空氣流量由節(jié)氣門來控制，仍屬于量調節(jié)。仍屬于量調節(jié)。 缸內直噴缸內直噴汽油機和汽油機和柴油機柴油機噴射類似，屬于噴射類似，屬于質調節(jié)質調節(jié)。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動

8、機特性汽油機的負荷特性汽油機的負荷特性 汽油機汽油機 i i、 m m隨負荷的變化關系隨負荷的變化關系 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性每小時燃油消耗量曲線每小時燃油消耗量曲線汽油機轉速一定時，每小時燃油消耗量汽油機轉速一定時，每小時燃油消耗量主要取決于主要取決于節(jié)氣門開度和混合氣成份節(jié)氣門開度和混合氣成份。由于汽油機的量調節(jié)方式，負荷變化時，由于汽油機的量調節(jié)方式，負荷變化時，節(jié)氣門開度改變，影響混合氣量的變化。節(jié)氣門開度改變，影響混合氣量的變化。汽油機除怠速工況外，從小負荷到中等汽油機除怠速工況外，從小負荷到中等負荷，隨節(jié)氣門開度變大，負荷，隨節(jié)氣門開度變大，曲線呈線性曲線呈線性變化變

9、化，燃油消耗量逐漸增加；當節(jié)氣門，燃油消耗量逐漸增加；當節(jié)氣門開至加濃裝置參加工作后，開至加濃裝置參加工作后，曲線變陡曲線變陡，燃油消耗量上升較快。燃油消耗量上升較快。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗率曲線有效燃油消耗率曲線 燃油消耗率燃油消耗率ge=k3/im（ i指示熱效率；指示熱效率； m機械機械效率；效率；k3比例常數(shù)）。比例常數(shù)）。 由此可知由此可知ge取決于取決于i和和m 。 i 、 m隨負荷變化如圖隨負荷變化如圖所示。轉速一定，所示。轉速一定，隨負荷增加隨負荷增加，節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對減少，熱負荷增加，從節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對減少，熱負荷增加，從而

10、改善了燃油霧化、混合條件，使燃燒速度加快，散熱而改善了燃油霧化、混合條件，使燃燒速度加快，散熱損失相對減少，損失相對減少，i增加增加。負荷增至大負荷，加濃裝置工。負荷增至大負荷，加濃裝置工作，作，i下降下降。m隨負荷的增加而迅速增加隨負荷的增加而迅速增加。原因是轉速。原因是轉速一定而負荷增加時，機械損失功率一定而負荷增加時，機械損失功率Pm變化不大，指示變化不大，指示功率功率Pi成正比增加，使成正比增加，使m =（1Pm/ Pi）增加。）增加。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗率曲線有效燃油消耗率曲線 當發(fā)動機當發(fā)動機空轉空轉（Pe=0）時，指示功率完全用）時，指示功率完全用于克

11、服機械損失，即于克服機械損失，即Pi= Pm，則，則m =0，所，所以耗油率為以耗油率為無窮大無窮大。 隨隨負荷增大負荷增大，由于，由于im同時上升，使耗油率同時上升，使耗油率曲線曲線迅速下降迅速下降。 當當im達到最大值時，出現(xiàn)最低油耗后，隨達到最大值時，出現(xiàn)最低油耗后，隨節(jié)氣門逐漸增至全開，化油器加濃裝置參加節(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)工作，供給最大功率混合氣，燃燒不完全現(xiàn)象增加象增加i下降，使下降，使油耗率又有所增加油耗率又有所增加。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性柴油機負荷特性柴油機負荷特性 柴油機柴油機轉速一定，每小時耗油量轉速一

12、定，每小時耗油量Gt、有效、有效燃料消耗率燃料消耗率ge隨負荷變化的關系隨負荷變化的關系稱為柴油稱為柴油機負荷特性。機負荷特性。 在轉速一定時，進入氣缸的空氣量不變，在轉速一定時，進入氣缸的空氣量不變，改變符合相應改變的每循環(huán)供油量改變符合相應改變的每循環(huán)供油量q，使混合氣成分發(fā)生變化。因此，柴油機是使混合氣成分發(fā)生變化。因此，柴油機是通過改變混合氣的過量空氣系數(shù)來適應負通過改變混合氣的過量空氣系數(shù)來適應負荷的變化。此方法稱為荷的變化。此方法稱為“質調節(jié)質調節(jié)”。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性1-油耗最低點油耗最低點 2-冒煙界限點冒煙界限點 3-極限功率點極限功率點 柴油機負荷特性柴

13、油機負荷特性柴油機柴油機 i i、 m m隨負荷的變化關系隨負荷的變化關系 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性每小時燃油消耗曲線每小時燃油消耗曲線 轉速一定時，柴油機的每小時耗油量轉速一定時，柴油機的每小時耗油量mh取取決于決于q。 負荷增加負荷增加，q增加，增加， mh隨之增加隨之增加。 當負荷接近冒煙界限點當負荷接近冒煙界限點2后，由于燃燒惡后，由于燃燒惡化，化， mh上升得更快上升得更快一些。一些。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗率曲線有效燃油消耗率曲線 同汽油機一樣，柴油的有效燃油消耗變化也同汽油機一樣，柴油的有效燃油消耗變化也取決于取決于i和和m。其變化關系如圖。

14、其變化關系如圖所示。所示。 與汽油機不同，與汽油機不同，隨負荷增加隨負荷增加，每循環(huán)供油量，每循環(huán)供油量q增加，過量空氣系數(shù)增加，過量空氣系數(shù)減小，燃燒不完全減小，燃燒不完全程度大，使程度大，使i減小減小。大負荷時大負荷時，混合氣過濃，混合氣過濃，燃燒惡化，不完全燃燒及補燃增多，燃燒惡化，不完全燃燒及補燃增多， 使使i下下降快。降快。 m隨負荷增加而上升隨負荷增加而上升。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗率曲線有效燃油消耗率曲線 當當Pe=0， m=0時，耗油率時，耗油率ge趨于無窮大趨于無窮大。 隨隨負荷增加負荷增加，由于，由于m迅速增加，且遠大于迅速增加，且遠大于i的減小，的

15、減小，使使ge下降很快下降很快。當。當q增加到增加到1點位置時，點位置時， ge最小。最小。此后再增加負荷，由于此后再增加負荷，由于i下降比下降比m上升的多，使上升的多，使ge又有所增加又有所增加。當。當q增加到增加到2點位置時，不完全燃點位置時，不完全燃燒現(xiàn)象顯著增加，煙度急劇增大，達到規(guī)定限值。燒現(xiàn)象顯著增加，煙度急劇增大，達到規(guī)定限值。2點稱為冒煙界限。點稱為冒煙界限。 當循環(huán)供油量超過當循環(huán)供油量超過2點時，不僅燃油消耗量增大，點時，不僅燃油消耗量增大，排放污染嚴重，甚至影響發(fā)動機壽命。所以，柴油排放污染嚴重，甚至影響發(fā)動機壽命。所以，柴油發(fā)動機最大循環(huán)供油量應在標定轉速下調整，使煙發(fā)

16、動機最大循環(huán)供油量應在標定轉速下調整，使煙度不超過允許值。度不超過允許值。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性結論結論 負荷特性是內燃機的基本性質。常用它評價內燃機工作負荷特性是內燃機的基本性質。常用它評價內燃機工作的經濟性。根據(jù)需要可以測定內燃機不同轉速下的負荷的經濟性。根據(jù)需要可以測定內燃機不同轉速下的負荷特性。轉速變化時，各條負荷特性曲線的變化趨勢相同，特性。轉速變化時，各條負荷特性曲線的變化趨勢相同，各條曲線所代表的轉速不同。每條曲線的最右端點表示各條曲線所代表的轉速不同。每條曲線的最右端點表示全負荷轉速下的功率及燃油消耗率。全負荷轉速下的功率及燃油消耗率。 由負荷特性可以看出，由負

17、荷特性可以看出，低負荷時，有效燃油消耗率很高低負荷時，有效燃油消耗率很高，經濟性差。因此，應注意提高內燃機的功率利用率。經濟性差。因此，應注意提高內燃機的功率利用率。 同一轉速下，最低有效燃油消耗率越小，其曲線變化越同一轉速下，最低有效燃油消耗率越小，其曲線變化越均勻，經濟性越好均勻，經濟性越好。 相比之下，相比之下，柴油機的最低燃油消耗率比汽油機的低柴油機的最低燃油消耗率比汽油機的低10%30%；柴油機部分負荷的低油耗區(qū)比汽油大，因；柴油機部分負荷的低油耗區(qū)比汽油大，因此柴油機比汽油機省油。此柴油機比汽油機省油。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.3 8.3 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度

18、特性 發(fā)動機性能指標隨發(fā)動機性能指標隨轉速變化轉速變化的關系稱為速的關系稱為速度特性。度特性。 若駕駛員將若駕駛員將加速踏板位置保持一定加速踏板位置保持一定，由于，由于道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。 第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性汽油機的速度特性汽油機的速度特性 汽油機汽油機節(jié)氣門開度固定不動節(jié)氣門開度固定不動，其，其有效功率有效功率Pe、轉矩、轉矩Te、耗油率耗油率ge、每小時耗油量、每小時耗油量mh等隨轉速等

19、隨轉速n變化變化的關系稱為的關系稱為汽油機速度特性。汽油機速度特性。 實驗時調整測功器，如逐漸改變水利測功器水量來改變實驗時調整測功器，如逐漸改變水利測功器水量來改變汽油機的轉速。測取前，應將點火提前角、化油器調整汽油機的轉速。測取前，應將點火提前角、化油器調整完好；測取時，應按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度完好；測取時，應按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。在最佳狀態(tài)。 節(jié)氣門保持全開，所測得的速度特性稱為外特性。節(jié)氣門保持全開，所測得的速度特性稱為外特性。節(jié)氣節(jié)氣門部分開啟時所測得的速度特性稱為門部分開啟時所測得的速度特性稱為部分速度特性部分速度特性。由。由于節(jié)氣門的開啟可以無限變

20、化，所以部分速度特性曲線于節(jié)氣門的開啟可以無限變化，所以部分速度特性曲線有無數(shù)條，而有無數(shù)條，而外特性曲線只有一條外特性曲線只有一條。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性汽油機汽油機i i、m m、v v隨轉速隨轉速n n的變化趨勢的變化趨勢 車用汽油機外特性車用汽油機外特性第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性外特性曲線外特性曲線 轉矩轉矩Te曲線曲線 Te=k2 (v /) mi 在節(jié)氣門開度一定時，在節(jié)氣門開度一定時，值基本不隨轉速值基本不隨轉速而變化，汽油機而變化，汽油機Te大小主要決定于大小主要決定于vmi 隨隨n的變化。的變化。 v是在是在某一中間轉速時最大某一中間轉速時最大，這時因

21、為在，這時因為在此轉速下能最好地利用慣性進氣，當轉速此轉速下能最好地利用慣性進氣，當轉速低于或高于此轉速時。低于或高于此轉速時。v都將降低。都將降低。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 i的變化是在的變化是在某一中間轉速略為凸起。某一中間轉速略為凸起。在較低轉速下，在較低轉速下，因缸內氣流擾動減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p低，散熱及漏因缸內氣流擾動減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p低，散熱及漏氣損失增加，使氣損失增加，使i降低；轉速高時，燃燒所占的曲軸降低；轉速高時，燃燒所占的曲軸轉角大，燃燒效率低，也使轉角大，燃燒效率低，也使i降低。不過它的變化比降低。不過它的變化比較平坦，對較平坦，對Te影響較小。影響較小。

22、轉速增加，消耗于機械損失的功增加，因此轉速增加，消耗于機械損失的功增加，因此m隨轉速隨轉速上升而下降上升而下降。 綜合而言，當綜合而言，當轉速由低速開始上升轉速由低速開始上升時，由于時，由于v、 i上上升，升，Te有所增加有所增加，對應于某一轉速時，對應于某一轉速時， Te達最大值達最大值。轉速繼續(xù)提高，由于轉速繼續(xù)提高，由于v 、 m同時下降，因此同時下降，因此Te隨轉隨轉速升高而速升高而較快地下降較快地下降，即，即Te曲線變化變陡。曲線變化變陡。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性功率功率P Pe e曲線曲線 當轉速從很低值增加時，由于當轉速從很低值增加時，由于Te和轉速同和轉速同時增加，

23、時增加，P = Ten/9550迅速上升迅速上升； 直至轉矩達到最高點后，再繼續(xù)提高轉速，直至轉矩達到最高點后，再繼續(xù)提高轉速，則則Pe上升逐漸緩慢上升逐漸緩慢； 至某一轉速至某一轉速Ten達到達到最大值最大值時，時，Pe亦不能亦不能再增加；再增加； 若轉速再上升，由于若轉速再上升，由于Te的降低已超過了轉的降低已超過了轉速上升的影響，所以功率速上升的影響，所以功率Pe反而反而下降下降。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗有效燃油消耗g ge e曲線曲線 綜合綜合i、m的變化，的變化，ge在某一中間轉速時在某一中間轉速時最低最低；當轉速高于此轉速時，則因；當轉速高于此轉速時，則因i

24、、m 同時下降而同時下降而ge上升。當轉速低于此轉速，上升。當轉速低于此轉速，因因i上升彌補了上升彌補了m 的下降，的下降， ge亦增加。亦增加。 由于進氣管動態(tài)效應影響到由于進氣管動態(tài)效應影響到v隨隨n的變化的變化規(guī)律，因而規(guī)律，因而Te、 ge等隨等隨n變化的曲線也常變化的曲線也常呈某些波動呈某些波動現(xiàn)象?，F(xiàn)象。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 汽油機的汽油機的外特性是在節(jié)氣門全開外特性是在節(jié)氣門全開時測得的，曲線上每一時測得的，曲線上每一點表示它點表示它在此轉速下的最大功率及轉矩在此轉速下的最大功率及轉矩，所以代表發(fā)動，所以代表發(fā)動機最高動力性能，機最高動力性能，所有發(fā)動機都需要做外

25、特性曲線所有發(fā)動機都需要做外特性曲線。 外特性曲線實驗條件分為如下兩種：外特性曲線實驗條件分為如下兩種：1）發(fā)動機僅帶維持運轉所需的附件運轉（不裝風扇、氣）發(fā)動機僅帶維持運轉所需的附件運轉（不裝風扇、氣泵或空氣濾清器以及消聲器等附件），這時輸出的校正泵或空氣濾清器以及消聲器等附件），這時輸出的校正有效功率稱為總功率。我國的發(fā)動機特性數(shù)據(jù)為這一種有效功率稱為總功率。我國的發(fā)動機特性數(shù)據(jù)為這一種情況。情況。2）發(fā)動機試驗時帶上全套附件，此時輸出的校正有效功）發(fā)動機試驗時帶上全套附件，此時輸出的校正有效功率稱率稱凈功率或使用外特性凈功率或使用外特性。 顯然，第顯然，第2種情況下的功率低，而油耗高。制

26、造廠商根種情況下的功率低，而油耗高。制造廠商根據(jù)發(fā)動機的用途規(guī)定的額定轉速下對應的功率稱為據(jù)發(fā)動機的用途規(guī)定的額定轉速下對應的功率稱為發(fā)動發(fā)動機的額定功率機的額定功率。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性部分速度特性部分速度特性 汽車大部分時間是在部分負荷下工作的，汽車大部分時間是在部分負荷下工作的，隨著節(jié)氣門關小，節(jié)流損失增大，進氣終隨著節(jié)氣門關小，節(jié)流損失增大，進氣終了的壓力了的壓力pa下降，從而引起下降，從而引起v下降；隨著下降；隨著轉速提高，轉速提高， v下降的速度更快。下降的速度更快。 因此，節(jié)氣門開度愈小，轉矩因此，節(jié)氣門開度愈小，轉矩Te隨轉速增隨轉速增加而下降得愈快，最大轉矩點

27、及最大功率加而下降得愈快，最大轉矩點及最大功率點均向低轉速方向移動。點均向低轉速方向移動。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性柴油機的速度特性柴油機的速度特性 噴油泵的噴油泵的油量調節(jié)機構位置固定不動油量調節(jié)機構位置固定不動，柴油，柴油機性能指標（機性能指標（Pe、Te、mh、ge）隨轉速）隨轉速n變變化的關系稱為柴油機速度特性?；年P系稱為柴油機速度特性。 測取時，應將供油提前角、冷卻水溫、潤滑測取時，應將供油提前角、冷卻水溫、潤滑油溫度等調整在最佳狀態(tài)。油溫度等調整在最佳狀態(tài)。 當當油量調節(jié)機構固定在標定（或稱額定）功油量調節(jié)機構固定在標定（或稱額定）功率循環(huán)供油量位置時率循環(huán)供油量位置時

28、，測得的速度特性為標，測得的速度特性為標定功率速度特性，習慣上亦稱定功率速度特性，習慣上亦稱外特性外特性。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性柴油機的速度特性柴油機的速度特性 部分速度特性部分速度特性 標定功率標定功率定義為使用中允許的最大功率，它是根定義為使用中允許的最大功率，它是根據(jù)用途、使用負荷情況而定的，對任何一款具體據(jù)用途、使用負荷情況而定的，對任何一款具體的柴油機標定的功率速度特性的柴油機標定的功率速度特性曲線只有一條曲線只有一條，它，它代表該機在使用中允許達到的最大性能，所有柴代表該機在使用中允許達到的最大性能，所有柴油機必須作標定功率速度特性。油機必須作標定功率速度特性。第第7

29、 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性柴油機外特性柴油機外特性柴油機中柴油機中m m、i i、q q隨隨n n的變化趨勢的變化趨勢第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性外特性曲線外特性曲線 轉矩轉矩Te曲線曲線 柴油機中，各種轉速下究竟能發(fā)出多大轉柴油機中，各種轉速下究竟能發(fā)出多大轉矩，主要取決于每循環(huán)供油量矩，主要取決于每循環(huán)供油量q的多少。的多少。因此，柴油機轉矩曲線的變化趨勢，取決因此，柴油機轉矩曲線的變化趨勢，取決于于q隨轉速變化的情況。隨轉速變化的情況。 柴油機的轉矩可定性為柴油機的轉矩可定性為T =K2imq，而，而其中其中i 、m 、q的變化趨勢如圖所示。的變化趨勢如圖所示。第第7 7章章

30、 發(fā)動機特性發(fā)動機特性分析分析 在常用的柱塞式噴油泵中，當油量調節(jié)機構位置一定而在常用的柱塞式噴油泵中，當油量調節(jié)機構位置一定而改變轉速時，每循環(huán)供油量改變轉速時，每循環(huán)供油量q由油泵速度特性決定，由油泵速度特性決定，它將它將隨轉速的提高而增加隨轉速的提高而增加。 i的變化是在的變化是在某一中間轉速時稍有凸起某一中間轉速時稍有凸起。因為在較高轉。因為在較高轉速下常由于速下常由于i下降和下降和q上升，使過量空氣系數(shù)上升，使過量空氣系數(shù)下降，下降，加上燃燒過程經歷的時間縮短，混合氣形成條件惡化，加上燃燒過程經歷的時間縮短，混合氣形成條件惡化，不完全燃燒現(xiàn)象增加，致使不完全燃燒現(xiàn)象增加，致使i有些下

31、降。轉速過低，也有些下降。轉速過低，也會由于空氣渦流減弱，燃燒不良及傳熱漏氣損失增加，會由于空氣渦流減弱，燃燒不良及傳熱漏氣損失增加，使使i降低。但降低。但i曲線的變化趨勢比較平坦。曲線的變化趨勢比較平坦。 m隨轉速的上升而下降隨轉速的上升而下降。q隨轉速增加的上升抵消了隨轉速增加的上升抵消了i和和m下降的影響，因此隨著轉速的上升，柴油機的下降的影響，因此隨著轉速的上升，柴油機的Te下降不明顯下降不明顯，曲線變化甚至是一直微微上傾的。，曲線變化甚至是一直微微上傾的。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性功率功率P Pe e曲線曲線 由于由于Te變化平坦，在一定轉速范圍內、功變化平坦，在一定轉速范

32、圍內、功率率Pe幾乎與轉速成正比增加。幾乎與轉速成正比增加。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性有效燃油消耗率有效燃油消耗率g ge e曲線曲線 綜合綜合i、m的變化，的變化， ge是在某一中間轉速是在某一中間轉速時最低，但整個曲線變化并不很大。時最低，但整個曲線變化并不很大。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性部分速度特性部分速度特性 隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)供油量減小，但供油量減小，但q隨隨n的變化趨勢基本的變化趨勢基本相似，亦是隨相似，亦是隨n的增加而上升，所以柴油的增加而上升，所以柴油部分特性部分特性Te的變化的變化基本與外特性上基本與外

33、特性上Te平行平行，即即T e隨轉速變化不大。對于經常在部分隨轉速變化不大。對于經常在部分負荷下工作的發(fā)動機而言，還應該作負荷下工作的發(fā)動機而言，還應該作90%，75%，50%和和25%的部分負荷速度特性或的部分負荷速度特性或作萬有特性。作萬有特性。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.4 8.4 柴油機的調速特性柴油機的調速特性 柴油機上裝調速器的必要性：柴油機上裝調速器的必要性：1）由柴油機的速度特性已知，其）由柴油機的速度特性已知，其有效轉矩曲線隨轉速變有效轉矩曲線隨轉速變化平緩化平緩，因此，柴油機外界阻力矩的少量變化，就會引，因此，柴油機外界阻力矩的少量變化，就會引起柴油機轉速的較大

34、變化。又由噴油泵速度特性，起柴油機轉速的較大變化。又由噴油泵速度特性，轉速轉速升高，循環(huán)供油量增加升高，循環(huán)供油量增加。 汽車的行駛阻力時經常變化的，偶爾也會有較大幅度的汽車的行駛阻力時經常變化的，偶爾也會有較大幅度的變化。例如忽然卸去負荷，轉速將會有較大的升高，循變化。例如忽然卸去負荷，轉速將會有較大的升高，循環(huán)供油量將隨之增加，反過來又促使轉速進一步升高。環(huán)供油量將隨之增加，反過來又促使轉速進一步升高。因而柴油機將猛然加速，轉速大幅度上升，甚至超過允因而柴油機將猛然加速，轉速大幅度上升，甚至超過允許限度而出現(xiàn)飛車事故。而且柴油機的運動零件較為笨許限度而出現(xiàn)飛車事故。而且柴油機的運動零件較為

35、笨重，超速時會產生很大的慣性力，嚴重時可能引起零件重，超速時會產生很大的慣性力，嚴重時可能引起零件損壞。因此，柴油機上必須有損壞。因此，柴油機上必須有防止超速防止超速的裝置。的裝置。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性柴油機上裝調速器的必要性柴油機上裝調速器的必要性2）汽車發(fā)動機經常會在怠速工況下運轉，例如短暫停車、）汽車發(fā)動機經常會在怠速工況下運轉，例如短暫停車、起動暖車等。如果發(fā)動機怠速運轉不穩(wěn)定，容易熄火，起動暖車等。如果發(fā)動機怠速運轉不穩(wěn)定，容易熄火，會給駕駛員帶來很大麻煩。怠速時混合氣燃燒放出的能會給駕駛員帶來很大麻煩。怠速時混合氣燃燒放出的能量全部用于克服發(fā)動機自身運轉的機械損失。

36、故怠速運量全部用于克服發(fā)動機自身運轉的機械損失。故怠速運轉的穩(wěn)定性決定于平均指示壓力轉的穩(wěn)定性決定于平均指示壓力pi與平均機械損失壓力與平均機械損失壓力pm的關系。一般來說，轉速增加時的關系。一般來說，轉速增加時pi 、pm都略有增加。都略有增加。由噴油泵速度特性所決定，在轉速增加時，噴油泵即使由噴油泵速度特性所決定，在轉速增加時，噴油泵即使在最小的供油位置，循環(huán)供油量也略有增加，使在最小的供油位置，循環(huán)供油量也略有增加，使pi也隨也隨之略有增加。之略有增加。因此，當因此，當pi或或pm略有變化，都會引起轉速很大的波動，使略有變化，都會引起轉速很大的波動，使柴油機怠速極不穩(wěn)定?？梢?，柴油機柴油

37、機怠速極不穩(wěn)定。可見，柴油機必須有保證怠速穩(wěn)必須有保證怠速穩(wěn)定定的裝置。的裝置。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性（1）由柴油機的速度特性已知，其有效轉矩曲線隨轉速）由柴油機的速度特性已知，其有效轉矩曲線隨轉速變化平緩。因此，柴油機外界阻力矩的少量變化，就會變化平緩。因此，柴油機外界阻力矩的少量變化，就會引起柴油機轉速的較大變化。又由噴油泵速度特性，轉引起柴油機轉速的較大變化。又由噴油泵速度特性，轉速升高，循環(huán)供油量增加。速升高，循環(huán)供油量增加。（2）發(fā)動機在標定轉速附近運轉時，如果忽然卸去負荷）發(fā)動機在標定轉速附近運轉時，如果忽然卸去負荷會造成轉速大幅上升，循環(huán)供油量也迅速增加，發(fā)動機會造

38、成轉速大幅上升，循環(huán)供油量也迅速增加，發(fā)動機轉速進一步快速上升，甚至超過允許限度而出現(xiàn)飛車事轉速進一步快速上升，甚至超過允許限度而出現(xiàn)飛車事故。因此，柴油機上必須有防止超速的裝置。故。因此，柴油機上必須有防止超速的裝置。（3）汽車發(fā)動機在怠速工況運轉時，若發(fā)動機負載突然）汽車發(fā)動機在怠速工況運轉時，若發(fā)動機負載突然增加，怠速將會下降，循環(huán)供油量也下降，轉速進一步增加，怠速將會下降，循環(huán)供油量也下降，轉速進一步下降，最終導致怠速運轉不穩(wěn)定，甚至熄火。因此柴油下降，最終導致怠速運轉不穩(wěn)定，甚至熄火。因此柴油機必須有保證怠速穩(wěn)定的裝置。機必須有保證怠速穩(wěn)定的裝置?？偨Y總結為何柴油機上要裝調速器？為何

39、柴油機上要裝調速器？第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性調速器與調速特性調速器與調速特性 在調速器起作用時，柴油機的主要性能指在調速器起作用時，柴油機的主要性能指標隨轉速或負荷變化的關系，稱為柴油機標隨轉速或負荷變化的關系，稱為柴油機的調速特性。的調速特性。 根據(jù)需要可分為根據(jù)需要可分為兩極式調速器和全程調速兩極式調速器和全程調速器器。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性兩極調速器兩極調速器 車用柴油機一般采用兩極調速器車用柴油機一般采用兩極調速器。調速器。調速器在在怠速和標定轉速怠速和標定轉速附近起作用，以附近起作用，以穩(wěn)定怠穩(wěn)定怠速和防止高速飛車速和防止高速飛車。中間轉速調速器不起。中間轉

40、速調速器不起作用，由駕駛員通過加速踏板控制供油量作用，由駕駛員通過加速踏板控制供油量。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性兩極調速器工作原理圖兩極調速器工作原理圖1-油量調節(jié)齒條油量調節(jié)齒條2-油門踏板油門踏板 3-調節(jié)軸調節(jié)軸 4-支承架支承架5-飛球飛球 6-調節(jié)推桿調節(jié)推桿 7-拉桿拉桿 8-調節(jié)杠桿調節(jié)杠桿 9-彈簧座彈簧座10-怠速彈簧怠速彈簧 11-高速彈簧高速彈簧 12-滑塊滑塊第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性全程調速器全程調速器 柴油機由最低轉速到最高轉速的寬廣范圍柴油機由最低轉速到最高轉速的寬廣范圍內，調速器都起作用，這樣的調速器我們內，調速器都起作用，這樣的調速器我們稱

41、為全程式調速器。稱為全程式調速器。工程機械、礦山機械工程機械、礦山機械等用柴油機一般都為等用柴油機一般都為全程式調速器全程式調速器。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性8.5 8.5 發(fā)動機的萬有特性發(fā)動機的萬有特性 負荷特性和速度特性只能表示某一轉速或某一齒條位置負荷特性和速度特性只能表示某一轉速或某一齒條位置（或節(jié)氣門開度）時發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)律（或節(jié)氣門開度）時發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)律，而汽車，而汽車、拖拉機的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性、拖拉機的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性能就需要許多張負荷特性或速度特性圖，這樣做極不方能就需要許多張負荷特性或速度特性圖，這樣做極不

42、方便，也不清楚。便，也不清楚。 為了能在一張圖上較為全面地表示發(fā)動機性能，經常應為了能在一張圖上較為全面地表示發(fā)動機性能，經常應用用多參數(shù)的特性曲線稱為萬有特性多參數(shù)的特性曲線稱為萬有特性。通過萬有特性可以。通過萬有特性可以方便查出內燃機各種工況下的性能指標。方便查出內燃機各種工況下的性能指標。 以轉速以轉速n為橫坐標，以轉矩為橫坐標，以轉矩Te或平均有效壓力或平均有效壓力Pme為縱為縱坐標，在圖上畫出許多等燃油消耗曲線和等功率曲線，坐標，在圖上畫出許多等燃油消耗曲線和等功率曲線，構成萬有特性構成萬有特性。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性汽油機與柴油機萬有特性的比較汽油機與柴油機萬有特性的

43、比較 最低油耗偏高，經濟區(qū)偏??；等燃油消耗線在低速最低油耗偏高，經濟區(qū)偏??；等燃油消耗線在低速區(qū)向大負荷收斂，說明汽油機低速、低負荷工作時區(qū)向大負荷收斂，說明汽油機低速、低負荷工作時，燃油消耗率較高；，燃油消耗率較高； 等功率曲線隨轉速升高而斜穿等燃油消耗線，故當?shù)裙β是€隨轉速升高而斜穿等燃油消耗線，故當Pe一定時，轉速愈高愈費油；汽油機（一定時，轉速愈高愈費油；汽油機（n一定）的一定）的 ge/Te或或 ge /Pme 比柴油機大，說明變工況比柴油機大，說明變工況工作時平均油耗偏高。工作時平均油耗偏高。 柴油機萬有特性與汽油機相比：最低燃油消耗偏低柴油機萬有特性與汽油機相比：最低燃油消耗偏

44、低，經濟區(qū)較寬；等耗油率線在高低速均不收斂，變，經濟區(qū)較寬；等耗油率線在高低速均不收斂，變化比較平坦；等功率線向高速延伸時，耗油率變化化比較平坦；等功率線向高速延伸時，耗油率變化不大。不大。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 CA6102CA6102汽油機萬有特性汽油機萬有特性EQD61021EQD61021型柴油機型柴油機萬有特性萬有特性第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性萬有特性的應用萬有特性的應用 可以方便地查到內燃機在任何點（可以方便地查到內燃機在任何點（Te,n）工作時的）工作時的Pe 、 ge、Pme以及發(fā)動機最經濟負荷和轉速。以及發(fā)動機最經濟負荷和轉速。 等燃油消耗率曲線的形狀

45、及分布情況，對內燃機使用經濟等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況，對內燃機使用經濟性有很大影響。性有很大影響。等燃油消耗率曲線內層為最經濟區(qū)，曲線等燃油消耗率曲線內層為最經濟區(qū)，曲線愈向外，經濟性愈差愈向外，經濟性愈差。如果等燃油消耗率曲線橫向較長，。如果等燃油消耗率曲線橫向較長，表示內燃機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下油耗表示內燃機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下油耗較小。如果等燃油消耗率曲線縱向較長，則發(fā)動機負荷變較小。如果等燃油消耗率曲線縱向較長，則發(fā)動機負荷變化較大而轉速變化較小情況下的燃油消耗較小?；^大而轉速變化較小情況下的燃油消耗較小。對于常用對于常用于中等負荷、中等轉速工

46、況的車用內燃機，希望其最經濟于中等負荷、中等轉速工況的車用內燃機，希望其最經濟區(qū)處于萬有特性中部，等燃油消耗率曲線橫向較長。區(qū)處于萬有特性中部，等燃油消耗率曲線橫向較長。對于對于轉速變化范圍較小而負荷變化范圍較大的工程機械用內燃轉速變化范圍較小而負荷變化范圍較大的工程機械用內燃機，希望最經濟區(qū)在標定轉速附近，等燃油消耗率曲線縱機，希望最經濟區(qū)在標定轉速附近，等燃油消耗率曲線縱向較長些。向較長些。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性萬有特性的應用萬有特性的應用 某些改進與研究性試驗時，為保證內燃機與傳動系的匹某些改進與研究性試驗時，為保證內燃機與傳動系的匹配，將常用排檔下常用阻力曲線（折算成配，

47、將常用排檔下常用阻力曲線（折算成Pme值）繪于值）繪于萬有特性上?？梢砸荒苛巳坏乜闯鋈f有特性上?？梢砸荒苛巳坏乜闯銎嚨某Ｓ霉ぷ鲄^(qū)，汽車的常用工作區(qū)，是否與發(fā)動機的經濟油耗區(qū)接近是否與發(fā)動機的經濟油耗區(qū)接近，以判斷改進效果。，以判斷改進效果。 可用萬有特性可用萬有特性評價內燃機排放污染情況評價內燃機排放污染情況。將內燃機有害。將內燃機有害排放物隨負荷和轉速變化的關系畫在萬有特性上，從而排放物隨負荷和轉速變化的關系畫在萬有特性上，從而反映內燃機在某一工況下的燃燒與混合氣形成情況。反映內燃機在某一工況下的燃燒與混合氣形成情況。 可以結合傳動系統(tǒng)參數(shù)可以結合傳動系統(tǒng)參數(shù)繪制整車萬有特繪制整車萬有特性

48、。由此可以確性。由此可以確定各排擋、各種坡度、不同車速下的經濟性和動力性。定各排擋、各種坡度、不同車速下的經濟性和動力性。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性發(fā)動機試驗發(fā)動機試驗 發(fā)動機試驗按其目的分為發(fā)動機試驗按其目的分為性能試驗性能試驗和可靠性試驗。和可靠性試驗。 主要性能的試驗：主要性能的試驗： 功率試驗功率試驗 負荷特性試驗負荷特性試驗 萬有特性試驗萬有特性試驗 柴油機調速特性試驗柴油機調速特性試驗 柴油機怠速試驗柴油機怠速試驗 汽油機怠速試驗汽油機怠速試驗第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性功率試驗功率試驗 試驗目的：評定發(fā)動機在全負荷下的動力性能和經濟性試驗目的：評定發(fā)動機在全負荷

49、下的動力性能和經濟性能。測定項目分總功率測定和凈功率測定兩種。測定總能。測定項目分總功率測定和凈功率測定兩種。測定總功率時發(fā)動機僅帶維持運轉所必要的附件。測定凈功率功率時發(fā)動機僅帶維持運轉所必要的附件。測定凈功率時發(fā)動機帶全套附件。時發(fā)動機帶全套附件。 試驗方法：節(jié)氣門全開，在發(fā)動機工作轉速范圍內，順試驗方法：節(jié)氣門全開，在發(fā)動機工作轉速范圍內，順序地改變轉速進行測量。適當分布序地改變轉速進行測量。適當分布8個以上的測量點。個以上的測量點。 通過測量發(fā)動機的輸出轉矩和轉速，計算出發(fā)動機的有通過測量發(fā)動機的輸出轉矩和轉速，計算出發(fā)動機的有效功率。效功率。 根據(jù)記錄進行計算，并繪制總（凈）功率曲線

50、。根據(jù)記錄進行計算，并繪制總（凈）功率曲線。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性負荷特性試驗負荷特性試驗 試驗目的：評定在規(guī)定轉速下發(fā)動機部分負荷的經濟性試驗目的：評定在規(guī)定轉速下發(fā)動機部分負荷的經濟性。 試驗方法：在試驗方法：在50%80%的額定轉速下進行，發(fā)動機轉的額定轉速下進行，發(fā)動機轉速不變，從小負荷開始，逐漸增大節(jié)氣門，進行測量，速不變，從小負荷開始，逐漸增大節(jié)氣門，進行測量，直到節(jié)氣門全開，適當分布直到節(jié)氣門全開，適當分布8個以上的測量點。個以上的測量點。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性萬有特性試驗萬有特性試驗 試驗目的：評定發(fā)動機在各種工況下的經濟性，為選用汽試驗目的：評定發(fā)

51、動機在各種工況下的經濟性，為選用汽車發(fā)動機提供依據(jù)。車發(fā)動機提供依據(jù)。 試驗方法：下列兩種方法可任選其一。試驗方法：下列兩種方法可任選其一。 負荷特性法負荷特性法 在發(fā)動機工作轉速范圍內均勻地選擇在發(fā)動機工作轉速范圍內均勻地選擇8種以上的種以上的轉速，按負荷特性的試驗方法，在選定的各種轉速下進行轉速，按負荷特性的試驗方法，在選定的各種轉速下進行負荷特性試驗。負荷特性試驗。 速度特性法速度特性法 根據(jù)額定功率的百分數(shù)，適當?shù)剡x擇根據(jù)額定功率的百分數(shù)，適當?shù)剡x擇8種以上的種以上的節(jié)氣門開度，在一種節(jié)氣門開度下，在發(fā)動機工作轉速范節(jié)氣門開度，在一種節(jié)氣門開度下，在發(fā)動機工作轉速范圍內，順序地改變轉速

52、進行測量，適當?shù)胤植紘鷥?，順序地改變轉速進行測量，適當?shù)胤植?個以上的測個以上的測量點。然后再進行其他節(jié)氣門開度的速度特性試驗。量點。然后再進行其他節(jié)氣門開度的速度特性試驗。 根據(jù)所得到的負荷或速度特性曲線，繪制萬有特性曲線。根據(jù)所得到的負荷或速度特性曲線，繪制萬有特性曲線。第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性發(fā)動機試驗中的測試項目與試驗設備發(fā)動機試驗中的測試項目與試驗設備 試驗臺架試驗臺架 油耗計油耗計 測功機測功機第第7 7章章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性試驗臺架試驗臺架 發(fā)動機工作時有較大的振動和旋轉力矩，所以試驗臺要發(fā)動機工作時有較大的振動和旋轉力矩，所以試驗臺要有比較堅固的基礎。在基礎下面

53、有一層墊層，使用油氈有比較堅固的基礎。在基礎下面有一層墊層，使用油氈、木材或橡膠等材料以吸收振動。、木材或橡膠等材料以吸收振動。 在發(fā)動機的功率輸出端通過萬向聯(lián)節(jié)與測功機連接。通在發(fā)動機的功率輸出端通過萬向聯(lián)節(jié)與測功機連接。通過測功器和轉速表所測讀數(shù)，可以計算出被測發(fā)動機的過測功器和轉速表所測讀數(shù)，可以計算出被測發(fā)動機的有效功率。有效功率。 燃料的供應由專用的燃油箱通過油耗計供至發(fā)動機的燃燃料的供應由專用的燃油箱通過油耗計供至發(fā)動機的燃料供給系。料供給系。 為了測量進氣溫度，冷卻水進水溫度，冷卻水出水溫度為了測量進氣溫度，冷卻水進水溫度，冷卻水出水溫度，排氣溫度等，備有安裝各種測量儀器的專用位置。，排氣溫度等，備有安裝各種測量儀器