摩托車發(fā)動機的特性

第七章摩托車發(fā)動機的特性2/4/20231摩托車發(fā)動機原理

汽車行駛時，由于車速與行駛阻力不斷變化，則發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷亦相應(yīng)變化，以適應(yīng)汽車的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負荷的改變，發(fā)動機工作過程也會發(fā)生變化。因此，發(fā)動機在不同使用條件下具有不同的動力性與經(jīng)濟性。2/4/20232摩托車發(fā)動機原理

第一節(jié)發(fā)動機工況一、工況發(fā)動機的運行情況，簡稱工況。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)動機所帶動的工作機械要求的功率、轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。只有當發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械消耗的扭矩相等時，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作。2/4/20233摩托車發(fā)動機原理二、發(fā)動機特性發(fā)動機性能指標隨調(diào)整運轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機特性。性能指標調(diào)整情況運轉(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，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。2/4/20234摩托車發(fā)動機原理三、發(fā)動機性能指標與工作過程的關(guān)系發(fā)動機輸出的有效指標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、每小時耗油量B表示。這些指標與發(fā)動機工作過程參數(shù)的關(guān)系可以推導如下。2/4/20235摩托車發(fā)動機原理

式中ηv——充量系數(shù)；ρo——大氣狀態(tài)下空氣密度（kg/m3）；Vs——氣缸工作容積（m3）；α——過量空氣系數(shù)；hu——燃料低熱值（kJ/kg）；Lo——理論空氣量（kg/kg）。每循環(huán)放熱量Q（kJ）為

2/4/20236摩托車發(fā)動機原理根據(jù)平均有效壓力pme（kPa）的定義式中We——每循環(huán)有效功（kJ）；ηe——有效熱效率。式中ηit——指示熱效率；ηm——機械效率。2/4/20237摩托車發(fā)動機原理功率扭矩（汽油機）燃油消耗率小時耗油量2/4/20238摩托車發(fā)動機原理

第二節(jié)發(fā)動機臺架試驗一、試驗臺裝置基本組成、裝配關(guān)系、固定、支承2/4/20239摩托車發(fā)動機原理二、制動測功裝置—測功器1.水力測功器2/4/202310摩托車發(fā)動機原理2.平衡式電力測功器3.電渦流測功器2/4/202311摩托車發(fā)動機原理三、耗油率的測量1.容積法充油2/4/202312摩托車發(fā)動機原理測量2/4/202313摩托車發(fā)動機原理測量消耗容積v的燃油所用時間t2/4/202314摩托車發(fā)動機原理

燃油消耗量按下式計算式中V—球泡容積（mL）；Pe—發(fā)動機有效功率（kW）;ρf—燃油密度（g/mL）；t—消耗容積V的燃油所用時間（s）。小時耗油量耗油率2/4/202315摩托車發(fā)動機原理2.質(zhì)量法油箱供油2/4/202316摩托車發(fā)動機原理充油2/4/202317摩托車發(fā)動機原理測量2/4/202318摩托車發(fā)動機原理燃油消耗量按下式計算式中t——消耗m（g）燃油所需時間（s）；Pe——消耗m（g）燃油時測量的有效功率（kW）；B——小時耗油量（kg/h）；be——有效燃油消耗率[g/（kW·h）]。2/4/202319摩托車發(fā)動機原理第二節(jié)發(fā)動機的速度特性發(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。若駕駛員將油門踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。2/4/202320摩托車發(fā)動機原理

一、汽油機的速度特性（1）速度特性：汽油機節(jié)氣門開度固定不動，其有效功率Pe、扭矩Ttq、、燃油消耗率b、每小時消耗油量B等隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。（2）測?。喊l(fā)動機臺架試驗。測取前，應(yīng)將點火提前角及化油器調(diào)整完好；測取時，應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。

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節(jié)氣門全開時速度特性稱為外特性。節(jié)氣門部分打開時的速度特性稱為部分負荷速度特性。由于節(jié)氣門的開啟可以無限變化，所以部分負荷速度特性曲線有無數(shù)條，而外特性曲線只能有一條。

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（一）外特性曲線1．扭矩曲線變化趨勢隨著轉(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。

2/4/202323摩托車發(fā)動機原理根據(jù)公式可見，Ttq隨n的變化取決于指示熱效率ηi、機械效率ηm、充氣效率ηv與過量空氣系數(shù)α隨n的變化。2/4/202324摩托車發(fā)動機原理

（1）在節(jié)氣門開度一定時，過量空氣系數(shù)φat可視為常數(shù)。

（2）充氣效率ηv在某一中間轉(zhuǎn)速時最大。因為一定的配氣相位僅對一種轉(zhuǎn)速最適合，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)速時ηv均降低，曲線為上凸形。

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（3）指示熱效率ηit轉(zhuǎn)速低，進氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，散熱及漏氣損失增加，ηit較低，轉(zhuǎn)速高時，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒在較大容積下進行，ηit也較低。但變化比較平坦，對Ttq影響較小。

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（4）機械效率ηm轉(zhuǎn)速增加，消耗于機械損失功增加。因此，隨轉(zhuǎn)速升高，機械效率ηm明顯下降。

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綜合作用的結(jié)果是；當轉(zhuǎn)速由低開始上升時，ηv，ηit同時增加的影響大于ηm下降的影響，使Ttq增加，對應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時，Ttq達到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于ηv、ηit、ηm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。2/4/202328摩托車發(fā)動機原理

2．功率變化趨勢Pe=Ttq?n/9550當轉(zhuǎn)速由低逐漸升高時，由于Ttq、n同時增加Pe增加很快。在達到最大扭距轉(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Ttq?n達最大值。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。2/4/202329摩托車發(fā)動機原理

3．燃油消耗率變化趨勢b=k3/ηitηmb在某一中間轉(zhuǎn)速當ηitηm達到最大值時出現(xiàn)最低值。當轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時，由于ηm上升彌補不了ηit的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時ηit、ηm均較低，b也增加。2/4/202330摩托車發(fā)動機原理（二）部分負荷速度特性

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向低速方向移動。

2/4/202331摩托車發(fā)動機原理當節(jié)氣門開度的75%左右時，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，殘余廢氣相對增多，燃燒速率下降，使ηit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。2/4/202332摩托車發(fā)動機原理負荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效壓力Pme表示）的變化關(guān)系。當汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時，就是這種情況。此時必須改變發(fā)動機油門來調(diào)整有效扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變。第三節(jié)發(fā)動機的負荷特性2/4/202333摩托車發(fā)動機原理汽油機負荷特性分析

（一）燃油消耗率曲線

由公式b=k3/ηitηm可知，燃油消耗率b的變化取決于ηit、ηm的變化。ηit、ηm隨負荷的變化如圖所示。

2/4/202334摩托車發(fā)動機原理

一、汽油機負荷特性1.負荷特性：當汽油機轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，每小時耗油量B、燃料消耗率b隨負荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。2.測?。喊l(fā)動機臺架試驗。測取前應(yīng)將化油器、點火提前角調(diào)整完好；測取時應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。3.汽油機靠改變節(jié)氣門開度，改變進入氣缸的混合氣數(shù)量來適應(yīng)負荷變化。其負荷的調(diào)節(jié)方法稱為“量調(diào)節(jié)”。2/4/202335摩托車發(fā)動機原理（1）ηi轉(zhuǎn)速一定，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，ηi增加。負荷增至大負荷，加濃裝置工作，ηi下降。

2/4/202336摩托車發(fā)動機原理（2）ηm

ηm隨負荷的增加而迅速增加。原因是轉(zhuǎn)速一定而負荷增加時，機械損失功率Pm變化不大，指示功率Pi成正比增加，使ηm=1—（Pm/Pi）增加。2/4/202337摩托車發(fā)動機原理

當發(fā)動機空轉(zhuǎn)（Pe=0）時，指標功率完全用于克服機械損失，即Pi=Pm，則ηm=0，耗油率b為無窮大。隨負荷（節(jié)氣門開度）增大，由于ηi、ηm同時上升，使耗油率曲線迅速下降。當ηiηm達到最大值出現(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，ηi下降，使耗油率又有所增加。2/4/202338摩托車發(fā)動機原理（二）每小時耗油量B曲線B節(jié)氣門開度：開度，量混合氣成分：除怠速、全負荷時較濃外，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。2/4/202339摩托車發(fā)動機原理第四節(jié)發(fā)動機的調(diào)整特性發(fā)動機性能指標隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱調(diào)整特性。發(fā)動機點火提前角調(diào)整特性

當發(fā)動機的節(jié)氣門和轉(zhuǎn)速一定時，功率和燃油消耗率隨點火提前角變化的關(guān)系。1、點火調(diào)整特性制取混合氣成分調(diào)整特性2、燃油調(diào)整特性曲線歷程

2/4/202340摩托車發(fā)動機原理第五節(jié)發(fā)動機的萬有特性

萬有特性是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標，以扭矩Ttq或平均有效壓力Pme為縱坐標，在圖上畫出許多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發(fā)動機萬有特性。2/4/202341摩托車發(fā)動機原理一、萬有特性的制取根據(jù)各種轉(zhuǎn)速下的負荷特性曲線，用作圖法可以得到萬有特性。

（一）等燃油消耗率曲線1.將不同轉(zhuǎn)速的負荷特性轉(zhuǎn)換為以平均有效壓力PME或Ttq為橫坐標、燃油消耗率b為縱坐標的負荷特性，并逆時針旋轉(zhuǎn)90°。2.

在萬有特性圖的橫坐標上，以一定比例標出轉(zhuǎn)速數(shù)值?？v坐標Pme的比例應(yīng)與負荷特性Pme的比例相同。從b=230g/（kW·h）處引一垂線，與各種轉(zhuǎn)速的b曲線有兩個（或一個）交點。再從交點處引水平線，與從萬有特性橫坐標相應(yīng)轉(zhuǎn)速處引出的垂線相交，將交點連成圓滑的曲線，即得到一定燃油消耗率時的等燃油消耗率曲線，其余b時的等燃油消耗率曲線作法相同。2/4/202342摩托車發(fā)動機原理（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）邊界線將外特性中的Ttq~n畫在萬有特性上，構(gòu)成邊界線。

2/4/202343摩托車發(fā)動機原理二、萬有特性的應(yīng)用分析1.由萬有特性可以方便地查到發(fā)動機在任何點（Ttq、n）工作時的Pe、b、Pme，發(fā)動機在任何點（Pe、n）工作時的Ttq、b、Pme以及發(fā)動機最經(jīng)濟負荷和轉(zhuǎn)速。2.等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對發(fā)動機使用經(jīng)濟性有很大影響。2/4/202344