發(fā)動機的特性曲線分析

1、 #發(fā)動機特性6-1發(fā)動機工況和性能指標(biāo)分析式一發(fā)動機工況在緒論中我們已經(jīng)介紹過工況的概念。有效功率Ne和轉(zhuǎn)速n決定了發(fā)動機的工作運行情況。工況一Ne,轉(zhuǎn)速n。發(fā)動機的工況分為點工況、線工況和面工況。發(fā)動機性能指標(biāo)分析式rpk1vr.re1imrnk_vrrne3,img=k4_L4rrim廠irG=kvnT5,6-2發(fā)動機速度特性發(fā)動機節(jié)氣門開度（或油門開度）不變，發(fā)動機性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。女口：汽車爬坡或阻力變化時，節(jié)氣門（或油門）開度不變,n隨外界負荷的變化而變化。外界負荷大,nJ,外界負荷小,n,這時發(fā)動機沿速度特性工作。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

2、機性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)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1Me曲線 不多）nTgT,Jmknnne2vimnnT氣流慣性TnT；nTT節(jié)流損失TnJ。VVVn.nT氣流運動T混合氣形成改善n;T；inTT燃燒時間J,nnTnJ。mMe低速時:燃燒惡化n.J。高速時:nTvnTinJmnJvnTnJi使Me變化不大，略有T；NenJm但NexMeT-nTNeTT；Ne曲線低速時:高速時:ge曲線nTMeT(不大nTMeJNeT(），不大）。低速時:高速時:有一個g4GT曲線gke4nn.

3、mnTn.T，nJ，n.T大于nJgeJ(不大)；.m.menTnJ，nJgtt。.me對應(yīng)的n,整個曲線變化不大。e，min低速時：nTnT，nJGtT（不大）；vT # 高速時：nT,J,nTgt。vTGT曲線先緩后陡。（三）外特性的意義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M相同，但A機M所對應(yīng)的n比B機低。當(dāng)外界e,maxe,max阻力矩為R時，A、B兩機均在片下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力矩增大至R2時，B機發(fā)出最大扭矩在n下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，此時A機則在n下

4、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力2B2A矩再增大至R3時，A機發(fā)出最大扭矩在n3A下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，而B機無法克服外界油量調(diào)節(jié)機械（油門拉桿或齒條）位置固定不動,柴油機性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。外特性（全負荷的速度特性）油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在標(biāo)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(diào)節(jié)機構(gòu)固定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油位置時,測得的速度特性。（二）標(biāo)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(zhuǎn)速兩方面的限制。一臺發(fā)動機的功率究竟標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā) 動機標(biāo)定功率分為下列四級115分鐘功率允許發(fā)動機

5、連續(xù)運轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。1小時功率允許發(fā)動機連續(xù)運轉(zhuǎn)1小時的最大有效功率。12小時功率允許發(fā)動機連續(xù)運轉(zhuǎn)12小時的最大有效功率。持續(xù)功率允許發(fā)動機長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的最大有效功率。每臺發(fā)動機都應(yīng)按用途在銘牌上標(biāo)明上述四種功率的兩種及相應(yīng)的轉(zhuǎn)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(yīng)把兩種標(biāo)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(yīng)作標(biāo)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(yīng)越大。如：15分鐘功率比12小時功率大。（三）外特性曲線MeNenn1Me曲線排氣溫度tr（1

6、）nnTnT；口竹n。vvv（2）AgnTAgT（油泵速度特性）。（3）,nTAgT,n，。v（4）n.nTnT；nTT燃燒時間，n.iii（5）nnTn。mmn水（6）Men.-n，n不如，快，TMk2-T使曲線平緩。e22Ne曲線NxM-nee Me曲線平緩Me基本是常數(shù)，則nTNe幾乎是成直線關(guān)系。低速時：高速時：g，k31imntn.，ntge（不大）；imentn，ntg。.me3ge曲線有一個ge,min對應(yīng)的n，整個曲線變化不大。4GT曲線GT低速時：nTn,aTGt；vT高速時：nTn,aTGt。vT整個gt曲線較陡。四）扭矩儲備系數(shù)卩,Ktn時,Me快H和適應(yīng)性系數(shù)KM-Me

7、maxex100%MeMK，emaxMeT不換檔情況下，克服短期超載能力強。6-3發(fā)動機負荷特性一汽油機的負荷特性轉(zhuǎn)速n不變，發(fā)動機的經(jīng)濟性指標(biāo)隨負荷變化的關(guān)系。如：在不換檔情況下，汽車上坡時加大油門，下坡時關(guān)小油門，而維持發(fā)動機轉(zhuǎn)速n不變，這時發(fā)動機沿負荷特性工作。（一）定義轉(zhuǎn)速n不變，汽油機的經(jīng)濟性指標(biāo)隨負荷節(jié)氣門開度變化的關(guān)系（二）特性曲線1g曲線e負荷T節(jié)氣門開度T14nnimn,ntg曲線陡。mie FHgeNePe2ge曲線負荷t為發(fā)出最大功率,1,燃燒不完全tg。e2GT曲線負荷tgt負荷，開度7080%時t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、.80.9tGt。柴油機的負荷特性（一）定義轉(zhuǎn)速n不變，柴油機的經(jīng)濟性指標(biāo)隨負荷一油門開度變化的關(guān)系。二）特性曲線ANeiq,n曲線im負荷tgt，t燃燒完全程度tq。iN負荷tgtN.,N基本不變Tn二1-7m。immN.1nn.m負荷-,g-n,n.-g。mie負荷-,g-a-燃燒惡化-n,n.-g。mie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gemin2點排黑煙,冒煙界限點。 標(biāo)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(nèi)。3點一N點。emax過3點一Gt,g-N。Tee選擇氣道、燃燒室結(jié)構(gòu),調(diào)整燃料供給系統(tǒng),常以負荷特

9、性作為標(biāo)準(zhǔn)。汽油機與柴油機負荷特性曲線分析1同一n下：g.-經(jīng)濟性好。e,min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g.低，且曲線平緩。e,m.n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。e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一避免大馬拉小車。3全面評價經(jīng)濟性，應(yīng)作出不同n下的許多負荷特性曲線一萬有特性曲線。6-4發(fā)動機萬有特性一特性曲線外特性曲線一ABCD。A：調(diào)速手柄最大位置，外界阻力矩R=0,最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速點。B：發(fā)動機標(biāo)定功率點，g。maxC：最大p或Me點，由此可得扭矩儲備系e數(shù)卩和適應(yīng)性系數(shù)K。D：外特性上最

10、低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速點。最低空轉(zhuǎn)點一怠速點，圖中未標(biāo)出。二曲線的制取(一)等g曲線一作圖法A萬有特性曲線ne在pn圖上畫出A-B-C-D外特性曲線一等g曲線不能超出此范圍。eeP-n圖上的p縱坐標(biāo)與g-p圖上的p縱坐標(biāo)比例尺必須相同。een=2000r/ming叭1負荷特性曲線150018002000萬有特性曲線1500 # # # x10-3kp，nef(n)曲線一等Ne曲線，再取一個在g-p圖上做出數(shù)條負荷特性曲線，做g直線一等g曲線與這些負eee,1e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。e從p-n圖上的相應(yīng)n點引垂直線與平行線相交。用光滑曲線連接p-n圖ee上的這

11、些交點，即為萬有特性曲線的等g曲線。,1(二)等N曲線一解析法pVinNh302Npkn取一個Ne值，可以做出一條peNe值，又可以做出一條等Ne曲線等Ne曲線為一組雙曲線。分析1最內(nèi)層的等g曲線相當(dāng)于最經(jīng)濟的區(qū)域。曲線越向外，g越大。ee2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(nèi)，g變化e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(nèi)，g變e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(diào)機或重新選機。6-5發(fā)動機調(diào)速特性一裝調(diào)速器的必要性在整個發(fā)動機工

12、作范圍內(nèi)，調(diào)整扭矩特性。（一）工作原理調(diào)速飛球在推力盤上的導(dǎo)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(zhuǎn)動。共有12個飛球,一邊6個,一共3付。1當(dāng)發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速就穩(wěn)定在這種狀態(tài)下。nT小球受離心力作用加大，對推力盤的正壓力加大當(dāng)外界負荷,T使推力盤5帶動油門拉桿向左移動T供油量Ag,轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定在這一新的狀態(tài)下。n,T供油量Ag。2調(diào)速手柄1調(diào)整彈簧2的預(yù)緊力T彈簧力平衡點變化T調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速值改變。一定的預(yù)緊力對應(yīng)于一定的轉(zhuǎn)速范圍。因此,在整個發(fā)動機工作范圍內(nèi),均可

13、調(diào)整扭矩特性。調(diào)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(zhuǎn)速。22 #MeRiR2減速減油加油全程式調(diào)速器Himmn全程式調(diào)速器調(diào)速特性曲線1.調(diào)速手柄2.調(diào)速彈簧3.固定螺母4.油量調(diào)節(jié)拉桿5.推力盤6.調(diào)速飛球7.油調(diào)節(jié)螺釘8.怠速螺釘9.限制螺釘（二n1n2n3特性曲線R大，Mg1e1maxR小，M，g2e2r3=0,M3=0,gi3e，3min,、K調(diào)速較大，多用于拖拉機上。三兩極式調(diào)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(zhuǎn)速,nJg，不致過低而造成熄火。nJ受軟彈簧氣作用，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n4

14、點5為支點，6點右移由6點n6點gn回升，不致熄火。nW上行，當(dāng)W接觸到硬彈簧S2后,由于S2力大，使W停止上行,g不再J,調(diào)速器失去作用，發(fā)動機按外特性穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2限制飛車,ngJ,不致過高而造成飛車。n離心力大于S和S2聯(lián)合預(yù)緊力，W帶動1點上行3點右行4點右行6點左行g(shù)Jn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。 # 減油544866WMe兩極式調(diào)速器W.飛塊S2.軟彈簧St.硬彈賛n兩極式調(diào)速器調(diào)速特性曲線加油（二）特性曲線Me曲線頭段和末段調(diào)速器起作用曲線的作用點取決于彈簧氣和S2的預(yù)緊力，調(diào)速器本身不用換檔。因此，中段曲線為柴油機的外特性曲線。調(diào)速器的工作指

15、標(biāo)（一）調(diào)速率1穩(wěn)定調(diào)速率1nn=211nn1突變前發(fā)動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n2突變后發(fā)動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n發(fā)動機的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。反應(yīng)Me曲線陡緩程度。1小TMe曲線陡T轉(zhuǎn)速回復(fù)到穩(wěn)定點的能力強。規(guī)定：農(nóng)灌及工程機械要求：18%汽車、拖拉機110%發(fā)電機15%2瞬時調(diào)速率2n-n=312nn1外界阻力突變前發(fā)動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；n3外界阻力突變時發(fā)動機的最大或最小瞬時轉(zhuǎn)速n發(fā)動機的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。表示n波動的大小5%2大T轉(zhuǎn)速波動大，易游車。一般2，1012%;發(fā)電機（二）不靈敏度8n-n821nn；負荷T時，調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速；n2負荷/時，調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速；n平均轉(zhuǎn)速。R8EE推力盤上的推力;R推力盤

16、上的摩擦力。8取決于摩擦力。stT轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差；sTTT調(diào)速器失靈，易飛車。nJTst般：8，1.22%；轉(zhuǎn)速低時,8，1013%。6-6大氣修正吸入氣缸內(nèi)干空氣量/TNeJ,gte大氣溫度tt大氣壓力pJ我國標(biāo)準(zhǔn)：t=25C；p=100kpa；p1kpa。其中p該地飽ww和蒸汽壓力。換算方法：功率校正系數(shù)以是用來求得發(fā)動機在C5.2條規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的功率。Na-Ne，0e式中N校正功率（即標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的功率）；e，0a校正系數(shù)；N實測功率（試驗功率）。e試驗大氣狀態(tài)： #溫度：點燃式發(fā)動機：288KT308K；柴油機：283KT313K氣壓:80kPaps110kPa一、自然吸氣式或增壓點燃式發(fā)動機校正系數(shù)aa99,1,2T,0.62P丿298丿s式中：p=p-p試驗時干空氣壓；T試驗時進氣溫度，K。sw試驗室應(yīng)滿足的條件：0.93a1.07a若超過此限值，在試驗報告中應(yīng)給出所得到的校正系數(shù)值，并精確地說明試驗狀態(tài)（溫度和壓力）。二、柴油機的校正系數(shù)ada=JaJd式中：Ja大氣因子；Jm每種發(fā)動機型式和調(diào)整的特性參數(shù)。（一）大氣因子Ja此因子指出環(huán)境狀況（壓力、溫度和濕度）對發(fā)動機吸入空氣的影響。大氣因子公式隨發(fā)動機型式不同而不同。1自然吸氣和機械增壓發(fā)動機：T,0.7298丿2裝或不裝進氣中冷的渦輪增