第11章 運行特性

第11章發(fā)動機的運行特性水力測功器的工作范圍如圖；水力測功器—工作范圍線段A、B、C、D、E所圍成的面積為測功器工作范圍：

?線段A為測功器在最大負荷調節(jié)位置；

?線段B相當于測功器轉子和軸允許的最大轉矩下的強度限制線；?線段C為測功器出水溫度達到最大允許值的功率限制線；?線段D為受離心力負荷或軸承允許轉速所限制的最高轉速限制線；?線段E相當于測功器空轉時能測量的最小轉矩和功率特性。典型水力測功器測功范圍四、臺架試驗綜述

臺架試驗內容十分廣泛，我國規(guī)定有統(tǒng)一的試驗標準：?1984年頒布了機械工業(yè)部汽車發(fā)動機試驗方法的標準（JB3743－84）?1987年制定了內燃機臺架試驗方法（GB1105.1～1105.3－87）發(fā)動機使用中的最大功率與下列外界因素有關：?發(fā)出相應功率的持續(xù)時間?測定時的大氣狀況?發(fā)動機所帶附件?進氣管和空氣濾清器阻力、排氣背壓等各標準對上述問題都作了嚴格規(guī)定，并且對測量儀器的精度、重要參數(shù)的測量精度等也有規(guī)定。功率標定

在發(fā)動機銘牌上標定的功率，均為使用中允許的最大功率。國家標準（GB1105.1－87）規(guī)定，按用途和使用特點，功率可分為以下四種：?15min功率：可用于汽車、摩托車、摩托艇等發(fā)動機的功率標定；?1h功率：可用于拖拉機、工程機械、船舶等發(fā)動機的功率標定；?12h功率：可用于拖拉機、農業(yè)排灌、電站等發(fā)動機的功率標定；?持續(xù)功率：可用于農業(yè)排灌、電站、船舶、鐵路牽引等發(fā)動機的功率標定。大氣修正

大氣狀況是指發(fā)動機運行地點的環(huán)境大氣壓力、大氣溫度和相對濕度；同一臺發(fā)動機由于在不同大氣狀況下使用，其性能差別很大。需要規(guī)定一種標準大氣狀況，并且還應有一種辦法，把在不同大氣狀況下試驗所得的結果，換算成標準大氣狀況下的數(shù)值；國家標準（GB1105.1－87）規(guī)定了一般用途的往復活塞式柴油機和汽油機的標準環(huán)境狀況是： 大氣壓p0=100kPa，相對濕度φ0=30％， 環(huán)境溫度T0=298K或25℃（Page132）。發(fā)動機速度特性

發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為速度特性；以曲線表示，則稱為速度特性曲線；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，這時發(fā)動機即沿速度特性工作；發(fā)動機轉速作為速度特性橫坐標；縱坐標主要有效功率Pe、轉矩Ttq、耗油率be、每小時耗油量B等。

第四節(jié)發(fā)動機速度特性發(fā)動機萬有特性

負荷特性和速度特性只能表示某一轉速或某一齒條位置（或節(jié)氣門開度）時發(fā)動機參數(shù)間的變化規(guī)律；汽車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，這樣做極不方便；為了能在一張圖上較全面地表示發(fā)動機的性能，經(jīng)常應用多參數(shù)的特性曲線，稱為萬有特性；萬有特性是以轉速為橫坐標，以平均有效壓力（或轉矩）為縱坐標，在圖上畫出許多等耗油率曲線和等功率曲線，根據(jù)需要還可以畫出等過量空氣系數(shù)曲線、等進氣管真空度曲線、冒煙極限等。第四節(jié)萬有特性典型萬有特性以轉速為橫坐標以平均有效壓力或扭矩為縱坐標等油耗線等功率線等節(jié)氣門開度線等

最內層的等曲線相當于最經(jīng)濟的區(qū)域。曲線越向外,越大。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,油耗變化較小。適于車用、拖拉機,其最經(jīng)濟區(qū)大約在萬有特性曲線的中間偏上位置。萬有特性曲線的分析：萬有特性的對比首先，汽油機的燃油消耗率比柴油機高；其次，汽油機的最經(jīng)濟區(qū)域處在偏上的位置，即高負荷區(qū)，隨負荷降低，油耗增加較快，而柴油機的最經(jīng)濟區(qū)則比較適中，負荷改變時經(jīng)濟性能變化不大。由于車用汽油機常在較低負荷下工作，燃油消耗率較大，故其使用經(jīng)濟性能不佳。對于車用柴油機而言，由于多數(shù)用于載貨汽車、工程機械、礦山車輛等場合，負荷率高，從萬有特性上可以看出其使用經(jīng)濟性較好。

萬有特性的應用在萬有特性圖上，最內層的等燃油消耗率曲線相當于內燃機運轉的最經(jīng)濟區(qū)域，等值曲線越向外，經(jīng)濟性越差。等燃油消耗率曲線的形狀與位置對內燃機的實際使用經(jīng)濟性能有重要的影響。如果該曲線的形狀在橫向上較長，則表示內燃機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下工作時，燃油消耗率變化較小。如果曲線形狀在縱向較長，則表示內燃機在負荷變化較大而轉速變化不大的情況下工作時，油耗率變化較小。萬有特性的應用對于汽車用內燃機，最經(jīng)濟區(qū)域應大致在萬有特性的中間位置，這樣常用轉速和負荷就可以落在最經(jīng)濟區(qū)域內，并希望等燃油消耗率曲線在橫向較長。對于拖拉機以及工程機械用內燃機，其轉速變化范圍較小而負荷變化范圍較大，最經(jīng)濟區(qū)域應在標定轉速附近，并沿縱向較長。如何提高實際使用條件下的燃料經(jīng)濟性，對于實現(xiàn)汽車的節(jié)能具有很大的實際意義，而提高負荷率是提高汽油機燃料經(jīng)濟性最有效的措施，另一個重要的措施就是實現(xiàn)內燃機與傳動裝置的合理匹配。萬有特性的應用如果內燃機的萬有特性不能滿足使用要求，則應重新選擇內燃機，或者對內燃機進行適當?shù)恼{整，以改變萬有特性。例如，適當改變配氣相位來改變充量系數(shù)特性，或選擇對轉速不太敏感的燃燒系統(tǒng)，可以影響萬有特性最經(jīng)濟區(qū)域在橫坐標方向的寬度；降低內燃機的機械損失，提高低速、低負荷時冷卻水溫和機油溫度，都可以降低部分負荷時的燃油消耗率，在縱坐標方向擴展最經(jīng)濟區(qū)。發(fā)動機與車輛的匹配發(fā)動機是車輛的一個總成，是汽車動力的來源；整車的動力性和經(jīng)濟性既取決于發(fā)動機自身的性能，又依賴于發(fā)動機與汽車的合理匹配；發(fā)動機的各種特性，是分析發(fā)動機與車輛匹配的有效工具；本節(jié)主要從兩個角度改善發(fā)動機與車輛的匹配：

?從提高動力性的角度

?從提高經(jīng)濟性的角度從動力性的角度改善發(fā)動機與車輛的匹配（一）

汽車的動力性可由三方面的指標評價：

?汽車的最高車速

?汽車的加速時間

?最大爬坡能力變速器各檔有不同的傳動比，可將發(fā)動機外特性轉換成不同檔位的驅動力與車速的曲線；由圖看出，該車的最高車速在18Okm／h以上，在1檔能爬上的最大坡度為55％，相應地還能計算其加速時間；發(fā)動機外特性功率曲線與汽車行駛阻力功率圖，表示發(fā)動機所擁有的后備功率；后備功率愈大，爬坡、加速性能愈好，行駛中負荷率低，經(jīng)濟性差。

從動力性的角度改善發(fā)動機與車輛的匹配（二）

不同種類、不同排量的車輛，不可能用驅動力——行駛阻力平衡圖直接比較其動力性的好壞，必須把驅動力與汽車質量結合起來，而且還必須考慮到它們在行駛中遇到的空氣阻力的差異；將單位汽車質量的受力狀況整理成一個無因次量（稱為動力因數(shù)D），可用以比較不同車輛的動力性；通過選擇合適的比功率與汽車總質量的乘積，可以估算出應配備的發(fā)動機功率；從結構緊湊性及減輕比質量的角度看，汽油機明顯優(yōu)于柴油機；提高發(fā)動機動力性（增加升功率、降低比質量）的有效措施是采用增壓；此外，采用多氣門機構、汽油噴射等，也是改善發(fā)動機動力性的有效措施。從動力性的角度改善發(fā)動機與車輛的匹配（三）

從經(jīng)濟性的角度改善發(fā)動機與車輛的匹配（一）

汽車的燃油經(jīng)濟性常用按一定行駛規(guī)范行駛百公里的燃油消耗量，或消耗一定量燃油行駛的里程來衡量；對車輛進行排放限制及燃油消耗的限制本來是兩個概念，不過兩者在技術上常常是相互制約與相互關聯(lián)的；各國法規(guī)逐年嚴格限制有害排放物的同時，還規(guī)定了對轎車行駛油耗的限值標準。

從經(jīng)濟性的角度改善發(fā)動機與車輛的匹配（二）

從整車技術的角度看，主要有效的措施：

?降低車輛自身質量

?改進車輛的外形與結構

?改善傳動系與發(fā)動機的匹配

?使用子午線輪胎從車輛對動力選型的