發(fā)動機原理第七章_發(fā)動機特性

1、第七章第七章 發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性第一節(jié)第一節(jié)發(fā)動機的特性概述發(fā)動機的特性概述第二節(jié)第二節(jié)發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性第三節(jié)第三節(jié)發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性第四節(jié)第四節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性第五節(jié)第五節(jié)車用柴油機的調(diào)速特性車用柴油機的調(diào)速特性第六節(jié)第六節(jié)發(fā)動機的萬有特性發(fā)動機的萬有特性一、發(fā)動機工況一、發(fā)動機工況 指發(fā)動機運行狀態(tài)，常用轉(zhuǎn)速指發(fā)動機運行狀態(tài)，常用轉(zhuǎn)速n和負荷表示。和負荷表示。 轉(zhuǎn)速：表征發(fā)動機的工作頻率轉(zhuǎn)速：表征發(fā)動機的工作頻率擋位擋位&車速車速； 負荷：表征發(fā)動機對外做功能力負荷：表征發(fā)動機對外做功能力加速踏板：加速踏板：Ttq pme 發(fā)

2、動機輸出功率：發(fā)動機輸出功率：Pe Ttq n功率相同，工況不同功率相同，工況不同燃燒過程不同燃燒過程不同性能不同性能不同u研究發(fā)動機特性的目的：研究發(fā)動機特性的目的： 評價發(fā)動機性能，為正確選用動力源提供依據(jù)；評價發(fā)動機性能，為正確選用動力源提供依據(jù)； 為進一步改進發(fā)動機性能提供有效途徑。為進一步改進發(fā)動機性能提供有效途徑。u研究方法：性能指標隨發(fā)動機研究方法：性能指標隨發(fā)動機工況變化工況變化特性來研究特性來研究第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機特性概述發(fā)動機特性概述 定義：定義： 發(fā)動機的實際運轉(zhuǎn)情況。發(fā)動機的實際運轉(zhuǎn)情況。955030esmeenTVinPP 實際上，實際上，發(fā)動機工況就是研究不同運轉(zhuǎn)

3、情況下，其功發(fā)動機工況就是研究不同運轉(zhuǎn)情況下，其功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速三者間的變化關(guān)系。率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速三者間的變化關(guān)系。 1 1、發(fā)動機工況的分類、發(fā)動機工況的分類 （1 1）第一類工況）第一類工況（負荷、轉(zhuǎn)速基本不變）（負荷、轉(zhuǎn)速基本不變） （2 2）第二類工況）第二類工況（負荷變化但轉(zhuǎn)速基本不變）（負荷變化但轉(zhuǎn)速基本不變） （3 3）第三類工況）第三類工況（負荷、轉(zhuǎn)速在寬廣的范圍內(nèi)變化）（負荷、轉(zhuǎn)速在寬廣的范圍內(nèi)變化）發(fā)動機運行工況發(fā)動機運行工況(operating condition)：負荷：負荷Ttq,pme(Pe) vs 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n(1) 點工況點工況：抽水機：抽水機 (2) 線工況線工況

4、：發(fā)電機組：發(fā)電機組 ；船；船舶發(fā)動機舶發(fā)動機 (3) 面工況面工況：汽車；拖拉機：汽車；拖拉機根據(jù)工作機械不同，發(fā)動機工況分類為三種：根據(jù)工作機械不同，發(fā)動機工況分類為三種：1. 1. 恒速工況：發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終保持不變；恒速工況：發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終保持不變； 功率隨負荷變化。功率隨負荷變化。發(fā)電用發(fā)動機發(fā)電用發(fā)動機2. 2. 線工況：線工況：P Pe e= =f f( (n n) )的工況，的工況，螺旋槳工況。螺旋槳工況。 Pen3點工況點工況排灌排灌3KnPe1 1恒速恒速3. 3. 面工況：面工況：P Pe e和和n n都相對獨都相對獨立變化，無約束關(guān)系。立變化，無約束關(guān)系。 如如 汽車：汽

5、車： n n取決于車輛行駛速度；取決于車輛行駛速度； P Pe e取決于行駛阻力取決于行駛阻力阻力和阻力和道路情況道路情況 。1.發(fā)動機的工況分類發(fā)動機的工況分類第第類工況，其特點是發(fā)類工況，其特點是發(fā)動機的功率變化時，轉(zhuǎn)速動機的功率變化時，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。幾乎保持不變。該工況又被稱為固定式內(nèi)燃機工況。線工況線工況。點工況點工況第二類工況，其特點是內(nèi)燃第二類工況，其特點是內(nèi)燃機的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函機的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系，如圖中的曲線2示的三次冪函數(shù)( )。當(dāng)內(nèi)燃機作為船用主機驅(qū)動螺旋槳時，內(nèi)燃機所發(fā)出的功率必須與螺旋槳吸收的功率相等，而吸收功率又取決于螺旋槳轉(zhuǎn)速的高低，且與轉(zhuǎn)

6、速成冪函數(shù)關(guān)系，這樣，內(nèi)燃機功率就呈現(xiàn)一種十分有規(guī)律的變化。該類工況常被稱為螺螺旋槳工況旋槳工況或推進工況推進工況，也屬于線工況線工況。 3nPe第三類工況，其特點是功率第三類工況，其特點是功率與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定的關(guān)系。汽車及其他陸地運輸用內(nèi)燃機，都居于這種工況。此時，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速決定于行駛速度、可以從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一直變到最高轉(zhuǎn)速；負荷取決于行駛阻力，在同一轉(zhuǎn)速下，可以從零變到全負荷。內(nèi)燃機可能的工作區(qū)域就是該種類型內(nèi)燃機的實際工作區(qū)域，相應(yīng)的上況區(qū)域稱為面工況。面工況。發(fā)動機的臺架試驗：發(fā)動機的臺架試驗：測試發(fā)動機的主要性能指標測試發(fā)動機的主

7、要性能指標基礎(chǔ)：振幅基礎(chǔ)：振幅 0.050.1mm 測功器：測功器：測轉(zhuǎn)矩測轉(zhuǎn)矩 油耗儀：油耗儀：測油耗測油耗 轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 排放排放分析儀分析儀(3) 面工況面工況：汽車；拖拉機：汽車；拖拉機a 最大功率限制線最大功率限制線b 最高轉(zhuǎn)速限制線最高轉(zhuǎn)速限制線c 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制線最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制線d 怠速線怠速線e 倒拖線倒拖線 2 2、車用發(fā)動機的工況范圍、車用發(fā)動機的工況范圍 （1 1）上邊界線）上邊界線a:a: 最大油門位置時，不同轉(zhuǎn)最大油門位置時，不同轉(zhuǎn)速下發(fā)動機所能發(fā)出的最大功速下發(fā)動機所能發(fā)出的最大功率，率，是發(fā)動機功率的極限。是發(fā)動機功率的極限。 （2 2）右邊界

8、線）右邊界線b:b: 發(fā)動機所能承受的最高轉(zhuǎn)發(fā)動機所能承受的最高轉(zhuǎn)速極限。速極限。 （3 3）左邊界線）左邊界線c:c: 發(fā)動機能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速。發(fā)動機能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速。 （4 4）水平邊界）水平邊界d d 不同油門位置的怠速特性，不同油門位置的怠速特性，即發(fā)動機指示功率與機械損失即發(fā)動機指示功率與機械損失功率相等（功率相等（Pe=0Pe=0）。）。 （5 5）下邊界）下邊界e e 發(fā)動機停機后倒拖特性發(fā)動機停機后倒拖特性（下坡時的制動能力）。（下坡時的制動能力）。 二、發(fā)動機功率的標定二、發(fā)動機功率的標定 標定功率：標定功率： 制造廠根據(jù)發(fā)動機的使用要求制造廠根據(jù)發(fā)動機的使用要求（用

9、途、（用途、壽命、可靠性、使用條件等），壽命、可靠性、使用條件等），人為規(guī)定的該發(fā)動機在人為規(guī)定的該發(fā)動機在標況下允許輸出的最大功率。標況下允許輸出的最大功率。 l內(nèi)燃機的功率標定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃內(nèi)燃機的功率標定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件機的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標準大氣條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標準大氣條件下所輸出的有效功率以及所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即下所輸出的有效功率以及所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標定功率與標定轉(zhuǎn)速。世界各國對標定方法標定功率與標定轉(zhuǎn)速。世界各國對標定方法的規(guī)定有所不同。按照國家標準的規(guī)定有所不同。按照國家標準

10、GBll05GBll058787內(nèi)燃機臺架性能試驗方法內(nèi)燃機臺架性能試驗方法規(guī)定，我國規(guī)定，我國內(nèi)燃機的功率可以分為四級：內(nèi)燃機的功率可以分為四級：發(fā)動機功率標定 我國四個等級的發(fā)動機功率標定：我國四個等級的發(fā)動機功率標定： 1 1、1515分鐘功率分鐘功率 * *思考：人為規(guī)定就會存在可高可低的情況，那么思考：人為規(guī)定就會存在可高可低的情況，那么汽車用發(fā)動機與工程機械用發(fā)動機標定時應(yīng)如何考慮？汽車用發(fā)動機與工程機械用發(fā)動機標定時應(yīng)如何考慮？ 2 2、1 1小時功率小時功率 3 3、1212小時功率小時功率 4 4、持續(xù)功率、持續(xù)功率 汽車、快艇等汽車、快艇等 工程機械、船舶等工程機械、船舶等

11、 機車、移動發(fā)電機組等機車、移動發(fā)電機組等 農(nóng)用機械、固定發(fā)電機組等農(nóng)用機械、固定發(fā)電機組等 需要注意的是：實際使用過程中，發(fā)動機功率超出標需要注意的是：實際使用過程中，發(fā)動機功率超出標定功率或標定功率下超出規(guī)定的時間，并不意味著發(fā)動機定功率或標定功率下超出規(guī)定的時間，并不意味著發(fā)動機就會損壞。就會損壞。(1)15min(1)15min功率功率這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)15min的最大有效功率，適用于需要較大功率儲備或瞬時需要發(fā)出最大功率的轎車、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機。 (2)1h(2)1h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1h的最大有效功率，適用于需要一定功率儲備

12、以克服突增負荷的工程機械、船舶主機、大型載貨汽車和機車等用途的內(nèi)燃機。 (3)12h(3)12h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)12h的最大有效功率，適用于需要在12h內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)而又需要充分發(fā)揮功率的拖拉機、移動式發(fā)電機組、鐵道牽引等用途的內(nèi)燃機。 (4)(4)持續(xù)功率持續(xù)功率l這一功率為內(nèi)燃機允許長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的最大有效功率，適用于需要長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的固定動力、排灌、電站、船舶等用途的內(nèi)燃機。 l根據(jù)內(nèi)燃機產(chǎn)品的使用特點，在內(nèi)燃機的銘牌上一般應(yīng)標明上述四種功率的一或兩種功率及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。同時，內(nèi)燃機的最大供油量限定在標定功率的位置上。對于同一種發(fā)動機，用于不同場合時，可以有不同的標定功率

13、值，其中，15min功率最高，持續(xù)功率最低。l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。l除持續(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇性工作的特點，故常被稱為間歇功率。對間歇功率而言，內(nèi)燃機在實際按標定功率運轉(zhuǎn)時，超出上述限定的時間并不意味著內(nèi)燃機將被損壞，但無疑將使內(nèi)燃機的壽命與可靠性受到影響。（1 1）有效功率）有效功率三、發(fā)動機特性參數(shù)間的關(guān)系三、發(fā)動機特性參數(shù)間的關(guān)系（2 2）有效輸出轉(zhuǎn)矩）有效輸出轉(zhuǎn)矩（3 3）有效燃油消耗率）有效燃油消耗率（4 4）發(fā)動機每小時耗油量）發(fā)動機每小時耗油量1VeitmPKn 2VtqitmTK 31eitmbK 4veeBb PKnnKP

14、mitVe1有效功率mitVtqKT2有效輸出轉(zhuǎn)矩miteKb13燃油消耗率nKBV4小時耗油量ngKPmitbe5有效功率有效功率mitbtqgKT6有效輸出轉(zhuǎn)矩有效輸出轉(zhuǎn)矩miteKb18燃油消耗率燃油消耗率ngKBb7小時耗油量小時耗油量為了評價內(nèi)燃機在不同工況下運行的動為了評價內(nèi)燃機在不同工況下運行的動力性指標力性指標(如功率、轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力等如功率、轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力等)、經(jīng)濟性指標經(jīng)濟性指標(燃油消耗率燃油消耗率)、排放指標以及反、排放指標以及反映工作過程進行的完善程度指標映工作過程進行的完善程度指標(如指示熱效如指示熱效率、充量系數(shù)以及機械效率率、充量系數(shù)以及機械效率)等，就

15、必須研究等，就必須研究內(nèi)燃機的特性。內(nèi)燃機的特性。 發(fā)動機特性有關(guān)定義有關(guān)定義l所謂所謂發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性，就是指上述性能參數(shù)隨，就是指上述性能參數(shù)隨參數(shù)調(diào)整情況或運轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律。參數(shù)調(diào)整情況或運轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律。l性能指標隨調(diào)整情況變化的特性稱為性能指標隨調(diào)整情況變化的特性稱為調(diào)整特調(diào)整特性性，如點火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)，如點火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)整特性等；整特性等；l性能指標隨運行工況變化的特性稱為性能指標隨運行工況變化的特性稱為，如負荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。，如負荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。l用來表示特性的曲線稱為用來表示特性的曲線稱為特性曲線特性曲線，

16、它是評，它是評價內(nèi)燃機的一種簡單、直觀、方便的形式。價內(nèi)燃機的一種簡單、直觀、方便的形式。第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性 定義：定義： 當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，發(fā)動機性能指標隨負荷而變化當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，發(fā)動機性能指標隨負荷而變化的關(guān)系的關(guān)系（通常用負荷特性曲線表示）。（通常用負荷特性曲線表示）。 負荷特性（曲線）的測定：負荷特性（曲線）的測定： 1 1、發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時、發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時間，間，使水溫、油溫為正常值；使水溫、油溫為正常值； 2 2、改變測功器負荷和循環(huán)、改變測功器負荷和循環(huán)供油量，供油量，保持轉(zhuǎn)速不變；保持轉(zhuǎn)速不變； 3 3、測量、測量bebe、PePe、TrTr、

17、等；等； 4 4、重復(fù)上述操作，并繪制、重復(fù)上述操作，并繪制特性曲線。特性曲線。 一、柴油機的負荷特性一、柴油機的負荷特性 保持柴油機轉(zhuǎn)速不變，改變循環(huán)供油量保持柴油機轉(zhuǎn)速不變，改變循環(huán)供油量 b b時，時，B B、bebe、等隨負荷（等隨負荷（PePe或或TeTe）變化的關(guān)系。）變化的關(guān)系。 定義：定義： 特點：特點： 因此，柴油機負荷特性的調(diào)整過程稱為因此，柴油機負荷特性的調(diào)整過程稱為“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”。 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n不變不變充量系數(shù)充量系數(shù)c c基本不變基本不變循環(huán)供油量循環(huán)供油量b b改變改變過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)a a或空燃比或空燃比改變改變 1 1、有效燃油消耗率曲線、有效燃油消

18、耗率曲線 柴油機負荷特性曲線柴油機負荷特性曲線 先增大先增大（混合氣由稀變濃，燃（混合氣由稀變濃，燃燒充分）；燒充分）；后降低后降低（混合氣偏濃，燃燒不完（混合氣偏濃，燃燒不完全）；全）； 2 2）機械效率）機械效率e e： 轉(zhuǎn)速不變，摩擦損失不變，轉(zhuǎn)速不變，摩擦損失不變，故故其隨著指示功其隨著指示功P Pi i（負荷）的增大而（負荷）的增大而增大。增大。 當(dāng)超過最大功率點后，隨著燃燒急當(dāng)超過最大功率點后，隨著燃燒急劇惡化，劇惡化，P Pi i下降，下降，P Pm m也下降。也下降。 1 1）指示熱效率）指示熱效率i i： 先急劇減小先急劇減小（怠速（怠速時為時為，后隨，后隨i i、m m的的

19、增大而減?。辉龃蠖鴾p?。?后逐漸升高后逐漸升高（到達（到達最低油耗點后，由于燃最低油耗點后，由于燃燒惡化，油耗隨燒惡化，油耗隨i i降低降低而增大）。而增大）。 2. 2.燃油消耗量曲線燃油消耗量曲線 最低油耗點最低油耗點1 1 冒煙界限冒煙界限2 2（限制超過）（限制超過） 最大功率點最大功率點3 3 柴油機負荷特性曲線柴油機負荷特性曲線miteKb18 二、汽油機的負荷特性二、汽油機的負荷特性 保持汽油機轉(zhuǎn)速不變，改變節(jié)氣門時，保持汽油機轉(zhuǎn)速不變，改變節(jié)氣門時，B B、bebe、等隨負荷（等隨負荷（PePe或或TeTe）變化的關(guān)系。）變化的關(guān)系。 定義：定義： 特點：特點：節(jié)氣門開度節(jié)

20、氣門開度增大增大充量系數(shù)充量系數(shù)c c增大增大循環(huán)供油量循環(huán)供油量b b增大增大濃度基本不變濃度基本不變而數(shù)量增大而數(shù)量增大 因此，汽油機負荷特性的調(diào)整過程稱為因此，汽油機負荷特性的調(diào)整過程稱為“量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)”。： 將供油系、點火提前角調(diào)整好；水溫、潤滑油溫最將供油系、點火提前角調(diào)整好；水溫、潤滑油溫最佳（佳（8585）。）。 當(dāng)汽油機保持某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，逐漸改變節(jié)氣門開當(dāng)汽油機保持某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，逐漸改變節(jié)氣門開度（由小到大），測量功率、小時耗油量度（由小到大），測量功率、小時耗油量B B，排氣，排氣溫度等參數(shù)。溫度等參數(shù)。 加大節(jié)氣門開度，同時調(diào)節(jié)測功機負荷保持轉(zhuǎn)速不加大節(jié)氣門開度，同時調(diào)

21、節(jié)測功機負荷保持轉(zhuǎn)速不變，穩(wěn)定后測量第二點的功率小時耗油量變，穩(wěn)定后測量第二點的功率小時耗油量B B，排氣，排氣溫度等參數(shù)。溫度等參數(shù)。 如此依次一直作到節(jié)氣門全開，一般不少于如此依次一直作到節(jié)氣門全開，一般不少于8 8點。點。 把測量數(shù)據(jù)畫在以負荷為橫坐標的坐標系內(nèi)、并連把測量數(shù)據(jù)畫在以負荷為橫坐標的坐標系內(nèi)、并連成曲線即得汽油機負荷特性曲線。成曲線即得汽油機負荷特性曲線。 汽油機負荷特性曲線汽油機負荷特性曲線 1. 1.有效燃油消耗率曲線有效燃油消耗率曲線 先增大先增大（節(jié)氣門開度增（節(jié)氣門開度增大，殘余廢氣減少，燃燒改大，殘余廢氣減少，燃燒改善）；善）； 后降低后降低（大負荷混合氣（大負

22、荷混合氣濃，燃燒不完全）；濃，燃燒不完全）； 2 2）機械效率）機械效率e e： 轉(zhuǎn)速不變，摩擦損失不變，轉(zhuǎn)速不變，摩擦損失不變，故其隨著指示功故其隨著指示功P Pi i（負荷）的增（負荷）的增大而增大。大而增大。 1 1）指示熱效率）指示熱效率i i： 汽油機負荷特性曲線汽油機負荷特性曲線 先急劇減小先急劇減小（怠速時（怠速時為為，后隨，后隨i i、m m的增大的增大而減小）；而減小）； 后逐漸升高后逐漸升高（隨著混（隨著混合氣變濃，由于燃燒惡化，合氣變濃，由于燃燒惡化，油耗隨油耗隨i i降低而增大）。降低而增大）。 2. 2.燃油消耗量曲線燃油消耗量曲線miteKb13 三、柴油機、汽油機

23、負荷特性的對比分析三、柴油機、汽油機負荷特性的對比分析 1 1、柴油機燃油消耗率普遍較、柴油機燃油消耗率普遍較低，且小負荷到中負荷的油耗率低，且小負荷到中負荷的油耗率下降迅速；下降迅速； 1 1）柴油機不僅壓縮比大，過）柴油機不僅壓縮比大，過量空氣系數(shù)也大；量空氣系數(shù)也大； 原因：原因： 2 2）汽油機低負荷時采用濃混）汽油機低負荷時采用濃混合氣且殘余廢氣多，加之泵氣損合氣且殘余廢氣多，加之泵氣損失大，故油耗率高；失大，故油耗率高； 柴、汽油機負荷特性對比柴、汽油機負荷特性對比 2 2、柴油機低油耗區(qū)較汽油機寬；、柴油機低油耗區(qū)較汽油機寬； 3 3、柴油機排氣溫度較汽油機普遍較低，且隨負荷變化

24、較、柴油機排氣溫度較汽油機普遍較低，且隨負荷變化較大；大； 1 1）柴油機壓縮比大，故膨脹）柴油機壓縮比大，故膨脹比較汽油機大，熱效率高；比較汽油機大，熱效率高； 原因：原因： 2 2）柴油機充量基本不變，循）柴油機充量基本不變，循環(huán)供油量增大時，放熱多，故溫環(huán)供油量增大時，放熱多，故溫度升高較快；度升高較快； 柴、汽油機負荷特性對比柴、汽油機負荷特性對比 汽油機節(jié)氣門開度增大時，汽油機節(jié)氣門開度增大時，雖然供油量增大，但相應(yīng)進氣也雖然供油量增大，但相應(yīng)進氣也多，故溫度升高較平坦；多，故溫度升高較平坦；負荷特性是發(fā)動機的負荷特性是發(fā)動機的。常用它評價發(fā)動機工作的常用它評價發(fā)動機工作的。根據(jù)需要

25、可測定發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下的負荷根據(jù)需要可測定發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下的負荷特性。特性。轉(zhuǎn)速變化時，各條負荷特性曲線的轉(zhuǎn)速變化時，各條負荷特性曲線的，只是各條曲線的，只是各條曲線的。每條曲線的每條曲線的。由負荷特性可以看出，由負荷特性可以看出，。因此，應(yīng)。因此，應(yīng)注意提高發(fā)動機的功率利用率。注意提高發(fā)動機的功率利用率。同一轉(zhuǎn)速下，同一轉(zhuǎn)速下，。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 定義：定義： 當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（油門位置）不變時，發(fā)動機當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（油門位置）不變時，發(fā)動機性能指標隨轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系性能指標隨轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系（用速度特性曲線表示）。（用速度特性曲線表示）。 速度特性（曲線）的測定

26、：速度特性（曲線）的測定： 1 1、發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時、發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時間，間，使水溫、油溫為正常值；使水溫、油溫為正常值； 2 2、固定油量調(diào)節(jié)機構(gòu)，固定油量調(diào)節(jié)機構(gòu)，改改變測功器負荷；變測功器負荷； 3 3、測量不同轉(zhuǎn)速下的、測量不同轉(zhuǎn)速下的bebe、PePe、TeTe等；等； 外特性：外特性： 全負荷（處在最大油量位置）時的速度特性。全負荷（處在最大油量位置）時的速度特性。 發(fā)動機速度特性曲線發(fā)動機速度特性曲線：發(fā)動機性能指標隨轉(zhuǎn)速變化發(fā)動機性能指標隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，稱為發(fā)動機的速度特性。的關(guān)系，稱為發(fā)動機的速度特性。 一、柴油機的速度特性一、柴油機的速度特性 保持柴油機油泵調(diào)節(jié)機

27、構(gòu)位置不變，測量保持柴油機油泵調(diào)節(jié)機構(gòu)位置不變，測量 Pe Pe 、bebe、 TeTe、 等隨轉(zhuǎn)速等隨轉(zhuǎn)速n n的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。 定義：定義： 1 1、指示熱效率、指示熱效率i i： 先增大先增大（轉(zhuǎn)速提高，霧化混（轉(zhuǎn)速提高，霧化混合好、燃燒改善且散熱少）；合好、燃燒改善且散熱少）； 柴油機不同負荷時柴油機不同負荷時i i的速度特性的速度特性 后減小后減?。ㄞD(zhuǎn)速過高，充量降（轉(zhuǎn)速過高，充量降低、燃燒不全與后燃加重）；低、燃燒不全與后燃加重）； *思考：如左圖所示，柴油機小負荷思考：如左圖所示，柴油機小負荷時指示熱效率低，中等負荷時高，而全時指示熱效率低，中等負荷時高，而全負荷時介于兩

28、者之間，為什么？負荷時介于兩者之間，為什么？ 2 2、機械效率、機械效率m m ： 柴油機不同負荷時柴油機不同負荷時m m的速度特性的速度特性 隨隨n n增大而逐漸減少增大而逐漸減少（轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速越高，摩擦損失越大）。越高，摩擦損失越大）。 3 3、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率b be e ： 柴油機不同負荷時柴油機不同負荷時b be e的速度特性的速度特性 *思考：柴油機的思考：柴油機的m為什么隨負荷為什么隨負荷（油門開度）的增大而增大？（油門開度）的增大而增大？ 先減小后增大先減小后增大（基本隨（基本隨i i變變化，但高速轉(zhuǎn)速區(qū)由于化，但高速轉(zhuǎn)速區(qū)由于m m下降，下降，其升高幅度較大）；其

29、升高幅度較大）； 4 4、循環(huán)供油量、循環(huán)供油量b b ： 柴油機不同負荷時柴油機不同負荷時b b的速度特性的速度特性 隨隨n n增大而逐漸增大增大而逐漸增大（轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速越高，壓油速率增大，供油壓力越高，壓油速率增大，供油壓力提高）。提高）。 5 5、有效轉(zhuǎn)矩、有效轉(zhuǎn)矩T Te e與有效功率與有效功率P Pe e： 柴油機不同負荷時柴油機不同負荷時b be e的速度特性的速度特性 T Te e： 先減小后增大先減小后增大（先隨（先隨b b增大而增大，后因增大而增大，后因i i和和m m降低而降低而減?。p?。?P Pe e： 先增大后減小先增大后減?。?T Te e* *n n，最大值出現(xiàn)

30、在最大值出現(xiàn)在max max （TeTe* *n n）處）。）處）。 二、汽油機的速度特性二、汽油機的速度特性 保持節(jié)氣門開度不變，測量保持節(jié)氣門開度不變，測量 Pe Pe 、bebe、 TeTe、 等隨轉(zhuǎn)速等隨轉(zhuǎn)速n n的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。 定義：定義： 汽油機速度特性汽油機速度特性制取方法制取方法 汽油機節(jié)氣門固定在全開位置，調(diào)整測功汽油機節(jié)氣門固定在全開位置，調(diào)整測功機負荷使其穩(wěn)定在標定轉(zhuǎn)速，測量有效扭機負荷使其穩(wěn)定在標定轉(zhuǎn)速，測量有效扭矩、矩、B B，排氣溫度等參數(shù)。，排氣溫度等參數(shù)。 節(jié)氣門開度不變，加大測功機負荷，使發(fā)節(jié)氣門開度不變，加大測功機負荷，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低，穩(wěn)定后測量

31、第二點的有效動機轉(zhuǎn)速降低，穩(wěn)定后測量第二點的有效扭矩、扭矩、B B、排氣溫度等參數(shù)。、排氣溫度等參數(shù)。 如此依次一直作到發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如此依次一直作到發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，一般不少于一般不少于8 8點。點。 把測量數(shù)據(jù)畫在以把測量數(shù)據(jù)畫在以n n為橫坐標的坐標系內(nèi)、為橫坐標的坐標系內(nèi)、并連成曲線即得汽油機的外特性曲線。并連成曲線即得汽油機的外特性曲線。柴油機與汽油機速度特性的對比柴油機與汽油機速度特性的對比汽油機速度特汽油機速度特性性1) 汽油機的汽油機的Ttq總體向總體向下傾斜較大，尤其是下傾斜較大，尤其是在低負荷；柴油機的在低負荷；柴油機的Ttq總體變化平坦，低總體變化平坦，低負荷

32、略向上揚。負荷略向上揚。 穩(wěn)定性差異穩(wěn)定性差異2) 汽油機汽油機Pe外特性的最外特性的最大值往往是標定功率大值往往是標定功率點；柴油機點；柴油機Pe外特性外特性無此極值點。無此極值點。3) 汽油機汽油機be線陡峭些，線陡峭些，尤其是低負荷；柴油尤其是低負荷；柴油機機be線較平坦。線較平坦。柴油機速度特柴油機速度特性性 三、柴油機、汽油機的速度特性對比三、柴油機、汽油機的速度特性對比 1 1、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)矩特性 ： 三、柴油機、汽油機的速度特性對比三、柴油機、汽油機的速度特性對比 汽油機轉(zhuǎn)矩的速度特性汽油機轉(zhuǎn)矩的速度特性 柴油機轉(zhuǎn)矩的速度特性柴油機轉(zhuǎn)矩的速度特性 柴油機轉(zhuǎn)矩曲線變化較為平坦，而汽

33、油機變化較大，柴油機轉(zhuǎn)矩曲線變化較為平坦，而汽油機變化較大，且節(jié)氣門開度越小，其峰值向低速移動，變化率也越大。且節(jié)氣門開度越小，其峰值向低速移動，變化率也越大。 *思考：試根據(jù)柴油機和汽油機轉(zhuǎn)矩的速度特性，分析它們適應(yīng)路況思考：試根據(jù)柴油機和汽油機轉(zhuǎn)矩的速度特性，分析它們適應(yīng)路況（行駛阻力）變化的能力如何？（行駛阻力）變化的能力如何？ 1 1、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)矩特性 ： 汽油機最大功率點通常在標定功率處，而柴油機最大功汽油機最大功率點通常在標定功率處，而柴油機最大功率點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速很高，因而其標定功率點通常較最大功率點率點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速很高，因而其標定功率點通常較最大功率點低很多。低很多。 汽油機功率的

34、速度特性汽油機功率的速度特性 柴油機功率的速度特性柴油機功率的速度特性 2 2、功率特性、功率特性 ： 柴油機不同負荷下油耗率曲線變化平坦，且低油耗區(qū)寬柴油機不同負荷下油耗率曲線變化平坦，且低油耗區(qū)寬廣；廣； 汽油機油耗率曲線隨節(jié)氣門開度減小而變化劇烈，且低汽油機油耗率曲線隨節(jié)氣門開度減小而變化劇烈，且低油耗區(qū)窄。油耗區(qū)窄。 汽油機油耗率的速度特性汽油機油耗率的速度特性 柴油機油耗率的速度特性柴油機油耗率的速度特性 3 3、油耗特性、油耗特性 ：第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性neTTTKmax 定義：定義： 當(dāng)行駛阻力變化時，在不換檔和加油門的情況下，當(dāng)行駛阻力變化時，在不

35、換檔和加油門的情況下，發(fā)動機自動降速增矩的特性發(fā)動機自動降速增矩的特性（常用轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)（常用轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)K KT T和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)適應(yīng)性系數(shù)K Kn n來表示）。來表示）。 一、一、K KT T與與K Kn n： 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的速度特性發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的速度特性 式中：式中：T Temaxemax、n nm m為外特性上最大轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；為外特性上最大轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的轉(zhuǎn)速； T Tn n 、n nn n為標定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；為標定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；mnnnnK 二、轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)二、轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)： K KT T、值越大，表明值越大，表明轉(zhuǎn)速降低后轉(zhuǎn)矩增加快，轉(zhuǎn)速降低后轉(zhuǎn)矩增加快，發(fā)動機適應(yīng)道路阻力變

36、化發(fā)動機適應(yīng)道路阻力變化的能力就越強。的能力就越強。%100max nneTTT 1 TK汽油機、柴油機轉(zhuǎn)矩特性對比汽油機、柴油機轉(zhuǎn)矩特性對比 汽油機：汽油機：=10%-30%=10%-30% 柴油機：柴油機：=5%-10%=5%-10% 柴油機轉(zhuǎn)矩特性較汽柴油機轉(zhuǎn)矩特性較汽油機差，常需要配專門的油機差，常需要配專門的調(diào)速器來改善轉(zhuǎn)矩特性。調(diào)速器來改善轉(zhuǎn)矩特性。柴油機與汽油機外特性的對比柴油機與汽油機外特性的對比相同標定點條件下，汽、柴油機動力適應(yīng)相同標定點條件下，汽、柴油機動力適應(yīng)性對比性對比結(jié)論結(jié)論：l 同一檔位，同一檔位，汽油機汽油機的加速的加速和克服阻力能和克服阻力能力力優(yōu)于柴油機優(yōu)于

37、柴油機l 柴油機最高柴油機最高轉(zhuǎn)速更遠偏離轉(zhuǎn)速更遠偏離標定轉(zhuǎn)速，造標定轉(zhuǎn)速，造成成“飛車飛車”l 柴油機需要柴油機需要低速低速“校正校正” ；高速高速“調(diào)速調(diào)速”外特性的動力適應(yīng)性外特性的動力適應(yīng)性1）轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)與轉(zhuǎn)矩儲備）轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)與轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)系數(shù)tqntqmaxT/TTK 1K)/TT(TTtqntqntqmax2 2）轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)）轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)mnn/nnK Question:三條轉(zhuǎn)矩外特性三條轉(zhuǎn)矩外特性線，哪一條線的動力適應(yīng)性線，哪一條線的動力適應(yīng)性最好？最好？結(jié)論結(jié)論：KT和和Kn越大，發(fā)動機克越大，發(fā)動機克服阻力的能力越強。服阻力的能力越強。汽油機汽油機: 1.62.5柴油機

38、柴油機: 1.42.0汽油機汽油機: 1.251.35柴油機柴油機: 1, Kn1=Kn2 3= 2, Kn3Kn2柴油機外特性的校正柴油機外特性的校正n 虛線虛線煙度限制線煙度限制線n 剖面線剖面線可以讓外特性進行可以讓外特性進行校正而不使煙度超標的空間校正而不使煙度超標的空間n 校正方法：校正方法： 機械校正機械校正: 加速踏板位置不變，加速踏板位置不變，油量調(diào)節(jié)桿位置隨轉(zhuǎn)速下降而油量調(diào)節(jié)桿位置隨轉(zhuǎn)速下降而自動增大自動增大n 校正外特性曲線校正外特性曲線機械校正機械校正法得到的速度特性已不符合油法得到的速度特性已不符合油量調(diào)節(jié)桿位置不變的定義，故量調(diào)節(jié)桿位置不變的定義，故稱之為校正外特性曲

39、線稱之為校正外特性曲線第五節(jié)第五節(jié) 車用柴油機的調(diào)速特性車用柴油機的調(diào)速特性 調(diào)速器的必要性調(diào)速器的必要性 柴油機工作時的最大特點：柴油機工作時的最大特點： 隨著轉(zhuǎn)速的升高，其循環(huán)隨著轉(zhuǎn)速的升高，其循環(huán)供油量增加；轉(zhuǎn)速降低時，供油量減少。供油量增加；轉(zhuǎn)速降低時，供油量減少。 柴油機使用中需要解決的兩個問題：柴油機使用中需要解決的兩個問題：1、控制怠速穩(wěn)定、防止易熄火、控制怠速穩(wěn)定、防止易熄火2、防止高速、防止高速“飛車飛車” 調(diào)速器的功用調(diào)速器的功用 調(diào)速器的工作原理：調(diào)速器的工作原理： 讓循環(huán)供油量的變化符合充量的變讓循環(huán)供油量的變化符合充量的變化，化，即轉(zhuǎn)速降低時增加供油量，反之則減少供油

40、量。即轉(zhuǎn)速降低時增加供油量，反之則減少供油量。 調(diào)速器種類調(diào)速器種類 （按功能）（按功能） 兩極調(diào)速兩極調(diào)速 全程調(diào)速全程調(diào)速汽油機與柴油機的自調(diào)節(jié)性能對比汽油機與柴油機的自調(diào)節(jié)性能對比（a a）汽油機不同節(jié)氣門位置）汽油機不同節(jié)氣門位置 （b b）柴油機不同節(jié)氣門位置）柴油機不同節(jié)氣門位置 實線：發(fā)動機轉(zhuǎn)矩；點畫線：阻力矩；虛線：調(diào)速實線：發(fā)動機轉(zhuǎn)矩；點畫線：阻力矩；虛線：調(diào)速特性曲線特性曲線兩級調(diào)速器工作原理兩級調(diào)速器工作原理發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，調(diào)速器的飛球調(diào)速器的飛球5 5的離的離心力，與軟的怠速彈心力，與軟的怠速彈簧簧1010的推力相平衡。的推力相平衡。當(dāng)偶然原因使當(dāng)偶

41、然原因使n n高于高于或低于怠速轉(zhuǎn)速時，或低于怠速轉(zhuǎn)速時，調(diào)速器起作用。調(diào)速器起作用。由于飛球的離心力增由于飛球的離心力增大或減小，使調(diào)節(jié)推大或減小，使調(diào)節(jié)推桿桿6 6帶動調(diào)節(jié)杠桿帶動調(diào)節(jié)杠桿8 8，以以A A為支點右移或左為支點右移或左移，減少或增加循環(huán)移，減少或增加循環(huán)供油量，使轉(zhuǎn)速不至供油量，使轉(zhuǎn)速不至于增加或降低得過多，于增加或降低得過多，從而保持了怠速運轉(zhuǎn)從而保持了怠速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。兩級調(diào)速器的柴油機調(diào)速特性兩級調(diào)速器的柴油機調(diào)速特性由于調(diào)速器的作用，由于調(diào)速器的作用，使速度特性的兩端使速度特性的兩端得到調(diào)整得到調(diào)整,轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)矩曲線急化時，轉(zhuǎn)矩曲線急劇變化。劇變化。

42、中間部分按速度特中間部分按速度特性變化。性變化。 定義：定義： 調(diào)速器手柄位置固定（油門位置不變），在調(diào)速器調(diào)速器手柄位置固定（油門位置不變），在調(diào)速器起作用時，柴油機性能指標隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。起作用時，柴油機性能指標隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。 一、調(diào)速特性：一、調(diào)速特性： 兩極調(diào)速特性兩極調(diào)速特性 1 1、調(diào)速率：、調(diào)速率： 二、調(diào)速器的工作指標：二、調(diào)速器的工作指標： 突然卸負荷的調(diào)速過程突然卸負荷的調(diào)速過程bnnn121 瞬時調(diào)速率：瞬時調(diào)速率：bnnn13 穩(wěn)定調(diào)速率：穩(wěn)定調(diào)速率： 調(diào)速器調(diào)速過程中應(yīng)具備以下基本性能：調(diào)速器調(diào)速過程中應(yīng)具備以下基本性能： 1 1）轉(zhuǎn)速波動應(yīng)收斂，避免長時間不穩(wěn)

43、定工作而）轉(zhuǎn)速波動應(yīng)收斂，避免長時間不穩(wěn)定工作而“游車游車”； 2 2）轉(zhuǎn)速波動不能太大，以免影響動力系統(tǒng)正常工作；）轉(zhuǎn)速波動不能太大，以免影響動力系統(tǒng)正常工作； 3 3）過渡時間不能太長。）過渡時間不能太長。 調(diào)速率越小，轉(zhuǎn)速波動越小，柴油機工作就越穩(wěn)定調(diào)速率越小，轉(zhuǎn)速波動越小，柴油機工作就越穩(wěn)定（通（通常要求調(diào)速率在常要求調(diào)速率在10%10%以下）。以下）。 2 2、過渡時間、過渡時間t tn n： 過渡時間越小，調(diào)速器反應(yīng)越迅速過渡時間越小，調(diào)速器反應(yīng)越迅速（通常要求過渡時間（通常要求過渡時間5s5s）。）。 3 3、不靈敏度、不靈敏度： 由于調(diào)速機構(gòu)存在摩擦等阻力，當(dāng)負荷（轉(zhuǎn)速）在一定

44、由于調(diào)速機構(gòu)存在摩擦等阻力，當(dāng)負荷（轉(zhuǎn)速）在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化時，調(diào)速器不一定起反應(yīng)。范圍內(nèi)發(fā)生變化時，調(diào)速器不一定起反應(yīng)。ERnnn 12 式中：式中： n n2 2 、n n1 1為調(diào)速器起作用的上、下限轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速；為調(diào)速器起作用的上、下限轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速； R R為調(diào)速機構(gòu)的摩擦阻力，為調(diào)速機構(gòu)的摩擦阻力，E E調(diào)速器產(chǎn)生的推力。調(diào)速器產(chǎn)生的推力。 越大，柴油機工作越不穩(wěn)定越大，柴油機工作越不穩(wěn)定（通常低速時（通常低速時要大），要大），當(dāng)當(dāng)1 1時，調(diào)速器將失去作用，易時，調(diào)速器將失去作用，易“飛車飛車”。第六節(jié)第六節(jié) 發(fā)動機的萬有特性發(fā)動機的萬有特性 定義：定義： 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n n為橫坐標，平

45、均有效壓力為橫坐標，平均有效壓力p pmeme為縱坐為縱坐標，在圖上畫出許多標，在圖上畫出許多等油耗線等油耗線和和等功率線等功率線。 一、萬有特性曲線：一、萬有特性曲線：特點：在特點：在p pmeme n n的平面坐標上，同時表示多種性能的平面坐標上，同時表示多種性能萬右特性的制取方法：萬右特性的制取方法：負荷特性法負荷特性法1 1）制取負荷特性）制取負荷特性2 2）萬有特性坐標）萬有特性坐標3 3）將負荷特性上）將負荷特性上的等油耗線移到萬的等油耗線移到萬有特性坐標上。有特性坐標上。2、萬有特性的分析、萬有特性的分析AB 經(jīng)濟區(qū)：經(jīng)濟區(qū)： 橫向疏密程度：對轉(zhuǎn)速的敏感性橫向疏密程度：對轉(zhuǎn)速的敏感性 縱向疏密程度：對負荷的敏感性縱向疏密程度：對負荷的敏感性 比較比較A A、B B兩點