《汽車發(fā)動機(jī)原理（第5版）》 課件 第六章 發(fā)動機(jī)特性

汽車發(fā)動機(jī)原理

2024/10/132024/10/13發(fā)動機(jī)原理2

目錄第一章發(fā)動機(jī)的性能第二章發(fā)動機(jī)的換氣過程第三章燃料與燃燒第四章汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒第五章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒第六章汽車發(fā)動機(jī)特性第七章車用發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓第八章發(fā)動機(jī)排氣污染與噪聲控制第九章新型汽車動力裝置第十章發(fā)動機(jī)動力學(xué)10/13/2024第六章發(fā)動機(jī)的特性學(xué)習(xí)目的：了解汽車發(fā)動機(jī)在使用過程中的主要性能指標(biāo)隨工況變化的關(guān)系，為發(fā)動機(jī)與車輛匹配提供依據(jù)。6.1發(fā)動機(jī)的工況6.2發(fā)動機(jī)的臺架試驗(yàn)6.3發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性6.4發(fā)動機(jī)的速度特性6.5發(fā)動機(jī)的排放特性6.6

發(fā)動機(jī)的調(diào)整特性6.7發(fā)動機(jī)的萬有特性6.8發(fā)動機(jī)與車輛的匹配10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理46.1發(fā)動機(jī)的工況一、發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況（簡稱工況）是以其發(fā)出的功率Pe和轉(zhuǎn)速n來表示；只有當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與工作機(jī)械消耗的轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作（A點(diǎn)）；當(dāng)工作機(jī)械阻力矩增加(TR’)，若發(fā)動機(jī)油量控制機(jī)構(gòu)不變，則其轉(zhuǎn)速就要降低，直至B點(diǎn)達(dá)到新的平衡，發(fā)動機(jī)再次穩(wěn)定工作；由于發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作必須滿足轉(zhuǎn)矩與工作機(jī)械阻力矩相等的條件，因而發(fā)動機(jī)工況變化規(guī)律與所帶動的工作機(jī)械的工作情況有關(guān)。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理5發(fā)動機(jī)的使用條件根據(jù)發(fā)動機(jī)用途，其工況大致可分為：恒速工況

(曲線1)。如帶動發(fā)電機(jī)工作；螺旋槳工況

(曲線2)。發(fā)動機(jī)功率與轉(zhuǎn)速成一定函數(shù)關(guān)系，如帶動螺旋槳工作的船用主機(jī)（Pe≈Kn3

）；面工況

(曲線3)。發(fā)動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速都獨(dú)立地在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定的關(guān)系。如驅(qū)動汽車等陸上運(yùn)輸車輛。點(diǎn)工況。轉(zhuǎn)速及功率均近似不變，如內(nèi)燃機(jī)作為排灌動力10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理6二、發(fā)動機(jī)的特性發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況及運(yùn)轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機(jī)特性；

隨調(diào)整情況而變化的又稱調(diào)整特性，如柴油機(jī)供油提前角調(diào)整特性、汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性等；性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的又稱性能特性；特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評價(jià)發(fā)動機(jī)性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。發(fā)動機(jī)特性主要有負(fù)荷特性、速度特性、萬有特性、調(diào)速特性、煙度特性、排放特性和噪聲特性等10/13/2024三、發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)與工作過程參數(shù)的關(guān)系每循環(huán)加熱量平均有效壓力：Фc——充量系數(shù)2024/10/13發(fā)動機(jī)原理710/13/2024平均有效壓力：有效功率：有效轉(zhuǎn)矩：有效燃油消耗率：每小時(shí)耗油量：2024/10/13發(fā)動機(jī)原理810/13/20246.2發(fā)動機(jī)的臺架試驗(yàn)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)是考核發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性以及檢查整機(jī)和零部件的制造質(zhì)量、可靠性和耐磨性等不可缺少的手段，也是研究、設(shè)計(jì)、制造新型發(fā)動機(jī)的一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)是將發(fā)動機(jī)與測功設(shè)備及各種測試儀器組成一個(gè)測試系統(tǒng)，按照規(guī)定的方法和要求（即標(biāo)準(zhǔn)）模擬發(fā)動機(jī)實(shí)際使用的各種工況所進(jìn)行的試驗(yàn)。發(fā)動機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)、參數(shù)以及各類特性曲線，通常都是在發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架上按規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理10一、臺架試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)臺架輔助系統(tǒng)各種測量儀器、儀表及操縱臺測功器10/13/2024二、有效功率的測量有效功率是發(fā)動機(jī)最重要的性能參數(shù)之一，在發(fā)動機(jī)試驗(yàn)參數(shù)中大都需要測量有效功率。發(fā)動機(jī)有效功率的測定屬于間接測量，即測定發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速后，由公式求出功率。通常用測功器來測量發(fā)動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。測功器是用來吸收試驗(yàn)發(fā)動機(jī)發(fā)出的功，改變其負(fù)荷及轉(zhuǎn)速，模擬實(shí)際使用的各種工況。同時(shí)測定發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；同時(shí)發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速由各類轉(zhuǎn)速表測得；功率的計(jì)算公式為：常用測功器有水力測功器、直流電力測功器和電渦流測功器三種。2024/10/13發(fā)動機(jī)原理1110/13/2024水力測功器—構(gòu)造及原理測功器由制動器和測力機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動器結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子和外殼。外殼可來回?cái)[動，并與測力機(jī)構(gòu)通過一制動臂相連。轉(zhuǎn)子和定子組成偶件，工作時(shí)發(fā)動機(jī)通過萬向節(jié)使轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生相對運(yùn)動。有一定壓力的水通過進(jìn)水管進(jìn)入渦殼室，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力及轉(zhuǎn)子渦殼的作用，在側(cè)殼與轉(zhuǎn)子之間形成強(qiáng)烈的水渦流，通過水與外殼的摩擦，使外殼擺動?？刂婆潘y門開度可調(diào)節(jié)水層厚度，水層越厚，水與轉(zhuǎn)子和外殼的摩擦力矩越大，吸收功越多，此時(shí)外殼擺動的角度也越大，測力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)隨之增加。發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能被水吸收變?yōu)闊崮懿⑥D(zhuǎn)矩傳遞到外殼上，通過外殼上的制動臂將制動力傳遞給拉壓傳感器，經(jīng)電子顯示裝置顯示制動力的大小。在轉(zhuǎn)子軸兩端錐部安裝有萬向節(jié)4，其中一側(cè)裝有測速齒輪15，通過測速傳感器16，轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)速可在數(shù)字顯示表上顯示出來。水力測功器的缺點(diǎn)：測量精度低，不能進(jìn)行反拖試驗(yàn)，試驗(yàn)中能量不能回收。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、便于維修、體積小，用途：可以用于精度要求不高的測試或發(fā)動機(jī)耐久性測試。2024/10/13發(fā)動機(jī)原理1210/13/202411—底座2—左右軸承座3—轉(zhuǎn)子軸4—萬向節(jié)5—密封組件6—骨架油封7—軸套8、9—雙金屬軸套10—左右軸承外殼11—定子12—轉(zhuǎn)子13—外殼14—封水圈15—測速齒輪16—測速傳感器2024/10/13發(fā)動機(jī)原理1310/13/2024測功器特性是指測功器吸收的功率或轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。它是選購合適的水力測功器的依據(jù)。PSI-22型水力測功器特性如右圖所示，其中幾條曲線含義如下：OA——最大功率線。AB——最大轉(zhuǎn)矩線。BC——額定功率線。CD——最大允許轉(zhuǎn)速線。DO——空載特性線。直流電力測功器—構(gòu)造直流電力測功器的工作原理和電機(jī)基本相同，其轉(zhuǎn)子和定子都是以磁通作為傳遞媒介進(jìn)行工作的發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子在定子磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流。定子外殼受到的電磁力矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同，與發(fā)動機(jī)加于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩大小相等。因此，通過外殼擺動角度經(jīng)測力機(jī)構(gòu)可反映發(fā)動機(jī)輸出功率的大小。在一定轉(zhuǎn)速下，改變定子磁場強(qiáng)度及負(fù)載電阻即可調(diào)節(jié)負(fù)荷大小。平衡電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，吸收發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，也可加一換向機(jī)構(gòu)作為電動機(jī)運(yùn)行而拖動發(fā)動機(jī)，從而測量發(fā)動機(jī)的摩擦功率和機(jī)械損失，還可起動、磨合。電力測功器機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，但它可以回收電能，反拖發(fā)動機(jī)，工作靈敏，測量精度高。2024/10/13發(fā)動機(jī)原理1410/13/2024OA——最大激磁電流時(shí)所能吸收的功率。AB——轉(zhuǎn)子所能承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的功率。BC——電樞所產(chǎn)生的電流不能超過允許限值及其對應(yīng)的最大功率。CD——轉(zhuǎn)子繞組所能承受的離心力及其對應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速。DO——激磁電流為零時(shí)吸收的功率。圖6-7平衡式電機(jī)結(jié)構(gòu)

圖6-8電力測功器特性曲線n/(r/min)Pe/kW10/13/20241—轉(zhuǎn)子2、6—滾動軸承3、5—滑動軸承4—定子外殼7—基座電渦流測功器—構(gòu)造及原理電渦流測功器具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍寬等特點(diǎn)；這種電渦流測功器是將被測動力機(jī)械的功率所產(chǎn)生的渦電流轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，而不能發(fā)出電力反饋電網(wǎng)。同時(shí)它也不能作為電動機(jī)來反拖動力機(jī)械；電渦流測功器的結(jié)構(gòu)簡圖：電渦流制動器工作原理簡圖如圖所示，當(dāng)給勵(lì)磁線圈中通以直流電時(shí)，即產(chǎn)生通過外殼、渦流環(huán)、空氣隙和轉(zhuǎn)子盤的磁力線。發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子盤外周渦流槽的存在，會在空氣隙處產(chǎn)生密度交變的磁力線，因而在渦流環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而形成渦電流。此電流與產(chǎn)生的磁場相互作用即形成一定的電磁力矩，從而使渦流環(huán)（擺動體）偏轉(zhuǎn)一定角度，由測力機(jī)構(gòu)可測出力矩?cái)?shù)值。2024/10/13發(fā)動機(jī)原理1610/13/2024電渦流測功器的特性O(shè)A——達(dá)到額定吸收功率之前所能夠吸收的最大功率線。AB——所允許吸收的最大功率線（額定功率）。BC——允許的最高轉(zhuǎn)速線。CO——空轉(zhuǎn)吸收功率線，即勵(lì)磁電流為零時(shí)的吸收功率線。OD——達(dá)到額定功率前的最大轉(zhuǎn)矩曲線。DE——允許的最大轉(zhuǎn)矩曲線。n/(r/min)Pe/kW,Ttq/(N·m)曲線II發(fā)動機(jī)的選用是正確的圖6-10電渦流測功器的特性曲線10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理18三、燃油消耗率的測量燃油消耗率（簡稱耗油率）的測量可分容積法和質(zhì)量法：容積法：通過測定消耗一定容積的燃油所需的時(shí)間，通常用于汽油機(jī)的油耗測量；計(jì)算公式：質(zhì)量法：通過測量消耗一定質(zhì)量的燃油所花費(fèi)的時(shí)間，通常用于柴油機(jī)的油耗測量；計(jì)算公式：10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理19

1.容積法

試驗(yàn)時(shí)操作如下：

?打開油箱開關(guān)，三通閥處于位置A；

?測量前將三通閥旋至位置B，油箱同時(shí)向發(fā)動機(jī)和量瓶供油，直到量瓶油面高于選定圓球容積的刻線，將三通閥仍置于位置A等待測量；

?測量時(shí)，將三通閥旋至位置C，發(fā)動機(jī)直接由量瓶供油，量瓶油面下降，記錄燃油流過所選圓球上下部刻線間容積VT所用時(shí)間t，同時(shí)測量功率Pe

；

?將量瓶再次充滿燃油（三通閥旋至位置B）后準(zhǔn)備下一次測量。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理202.質(zhì)量法

試驗(yàn)時(shí)操作如下：

?打開油箱開關(guān)，三通閥處于位置A；

?測量前將三通閥旋至位置B，油箱同時(shí)向發(fā)動機(jī)和量杯供油，直到天平接近平衡，將三通閥仍置于位置A等待測量；

?將天平調(diào)平衡；

?測量時(shí)，拿去質(zhì)量為m的砝碼。將三通閥旋至位置C，發(fā)動機(jī)直接由量杯供油，并開始計(jì)時(shí)；

?量杯油面下降，直至天平再次平衡。記錄所用時(shí)間t，同時(shí)測量功率Pe

。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理21四、臺架試驗(yàn)綜述

臺架試驗(yàn)內(nèi)容十分廣泛，我國規(guī)定有統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：1984年頒布了機(jī)械工業(yè)部汽車發(fā)動機(jī)試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)（JB3743－84）1987年制定了內(nèi)燃機(jī)臺架試驗(yàn)方法（GB1105.1～1105.3－87）2008年頒布了ISO發(fā)動機(jī)功率測量標(biāo)準(zhǔn)體系，重新制定了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)使用中的最大功率與下列外界因素有關(guān)：

?發(fā)出相應(yīng)功率的持續(xù)時(shí)間

?測定時(shí)的大氣狀況

?發(fā)動機(jī)所帶附件

?進(jìn)氣管和空氣濾清器阻力、排氣背壓等各標(biāo)準(zhǔn)對上述問題都作了嚴(yán)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。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理22功率標(biāo)定

在發(fā)動機(jī)銘牌上標(biāo)定的功率，均為使用中允許的最大功率。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按用途和使用特點(diǎn)，功率可分為以下三種：

?

超負(fù)荷功率：在規(guī)定的環(huán)境狀況下，在按持續(xù)功率運(yùn)行后，立即根據(jù)使用情況，以一定的使用持續(xù)時(shí)間和使用頻次，按照每12h運(yùn)行1h的運(yùn)行條件，可以允許發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率。

?

油量限定功率：在對應(yīng)于發(fā)動機(jī)用途的規(guī)定時(shí)期內(nèi)，在規(guī)定轉(zhuǎn)速和規(guī)定環(huán)境狀況下，限定發(fā)動機(jī)油量，使其功率不能再超出時(shí)所能發(fā)出的功率。

?

持續(xù)功率：在制造廠規(guī)定的正常維護(hù)保養(yǎng)周期內(nèi)，在規(guī)定轉(zhuǎn)速和規(guī)定環(huán)境狀況下，按照制造廠規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)動機(jī)能夠持續(xù)發(fā)出的功率。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理23大氣修正

大氣狀況是指發(fā)動機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境大氣壓力、大氣溫度和相對濕度；同一臺發(fā)動機(jī)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(biāo)準(zhǔn)大氣狀況，并且還應(yīng)有一種辦法，把在不同大氣狀況下試驗(yàn)所得的結(jié)果，換算成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況下的數(shù)值；國家標(biāo)準(zhǔn)（GB21404-2008）規(guī)定了一般用途的往復(fù)活塞式柴油機(jī)和汽油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況是：

大氣壓p0=100kPa，相對濕度φ0=30％， 空氣溫度T0=298K或T0=25℃。增壓中冷介質(zhì)溫度Tc0=298K或tc0=25℃。10/13/20246.3發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性負(fù)荷特性是指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的關(guān)系；以曲線表示，則稱為負(fù)荷特性曲線；當(dāng)汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時(shí)，就是這種情況。此時(shí)必須改變發(fā)動機(jī)油門來調(diào)整有效轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變；當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，有效功率Pe與有效轉(zhuǎn)矩Ttq、平均有效壓力pme互為正比，因此負(fù)荷特性橫坐標(biāo)——負(fù)荷可用Pe、Ttq或pme表示；縱坐標(biāo)主要是每小時(shí)燃料消耗量B或燃料消耗率be。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理25一、汽油機(jī)負(fù)荷特性

汽油機(jī)保持某一轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度（同時(shí)調(diào)節(jié)測功器負(fù)荷，以保持轉(zhuǎn)速不變），每小時(shí)耗油量B和耗油率be隨功率Pe（或轉(zhuǎn)矩Ttq、平均有效壓力pme）變化的關(guān)系稱為汽油機(jī)負(fù)荷特性；測取前應(yīng)將點(diǎn)火提前角、過量空氣系數(shù)按理想值調(diào)整；測取時(shí)應(yīng)按規(guī)定保持冷卻液溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)；由于汽油機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)是靠改變節(jié)氣門開度來直接改變進(jìn)入氣缸的混合氣量，?α變化不大，故這種負(fù)荷調(diào)節(jié)方法稱為“量調(diào)節(jié)”。10/13/2024圖6-14汽油機(jī)的ηit、ηm隨負(fù)荷的變化pmeηitηmηit

ηm2024/10/13發(fā)動機(jī)原理26汽油機(jī)負(fù)荷特性曲線

be的變化取決于ηm

和ηi的變化；隨著負(fù)荷增加，ηm

和ηi的變化如右圖；逐漸增大節(jié)氣門開度（負(fù)荷增加），be迅速下降。當(dāng)節(jié)氣門開度增至全開度的80％左右，為了保證最大功率，供給α=0.8～0.9的濃混合氣，燃燒不完全，使be又重新上升；汽油機(jī)負(fù)荷特性實(shí)例如右圖：10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理27二、柴油機(jī)負(fù)荷特性

柴油機(jī)保持某一轉(zhuǎn)速不變，而移動噴油泵齒條或拉桿位置，改變每循環(huán)供油量Δb時(shí)，每小時(shí)耗油量B和耗油率be隨功率Pe（或轉(zhuǎn)矩Ttq、平均有效壓力pme）變化的關(guān)系稱為柴油機(jī)負(fù)荷特性；測取時(shí)，應(yīng)將柴油機(jī)的供油提前角、冷卻液溫度、潤滑油溫度等調(diào)整到最佳狀態(tài)；由于柴油機(jī)只是改變循環(huán)供油量（空氣量變化不大）來調(diào)節(jié)負(fù)荷，因此，也改變了缸內(nèi)混合氣的濃度，即過量空氣系數(shù)?α，這種負(fù)荷調(diào)節(jié)方法稱為“質(zhì)調(diào)節(jié)”。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理28柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線

be的變化取決于ηm

和ηi的變化；隨著負(fù)荷增加，ηm

和ηi的變化如右圖；逐漸增加供油量，由于ηm迅速上升，be下降；再繼續(xù)增加供油量時(shí)，由于過量空氣系數(shù)α的減少，燃燒惡化，不完全燃燒及補(bǔ)燃增加，致使be升高；柴油機(jī)負(fù)荷特性實(shí)例如右圖。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理29三、汽、柴油機(jī)負(fù)荷特性比較

負(fù)荷特性是發(fā)動機(jī)的基本特性，用以評價(jià)發(fā)動機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性；由負(fù)荷特性可以看出：由于柴油機(jī)ηi

較高，be

較汽油機(jī)低；汽油機(jī)在低負(fù)荷區(qū)曲線變化得更快一些，汽油機(jī)曲線變化比柴油機(jī)陡。即柴油機(jī)曲線變化較平坦，經(jīng)濟(jì)區(qū)較寬；10/13/20246.4發(fā)動機(jī)速度特性發(fā)動機(jī)在供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(油量調(diào)節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門開度，下面簡稱油門)保持不變的情況下，性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)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(shí)發(fā)動機(jī)即沿速度特性工作；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速作為速度特性橫坐標(biāo)；縱坐標(biāo)主要有效功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq、燃油消耗率be、每小時(shí)耗油量B等。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理31一、汽油機(jī)速度特性

汽油機(jī)節(jié)氣門（油門）開度固定不動，其有效功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq、燃油消耗率be、每小時(shí)耗油量B等隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為汽油機(jī)速度特性；此時(shí)是通過調(diào)整測功器，如逐漸改變水力測功器水量，來改變汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速；測取前，應(yīng)將點(diǎn)火提前角調(diào)整完好；測取時(shí)，應(yīng)按規(guī)定保持冷卻液溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)；節(jié)氣門保持全開，所測得的速度特性稱為外特性；節(jié)氣門部分開啟時(shí)所測得的速度特性稱部分速度特性。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理32汽油機(jī)外特性曲線

Ttq的變化取決于ηm、ηi和ηv/α隨n的變化；be的變化取決于ηm

和ηi的變化；Pe的的變化受Ttq和n的共同影響；隨著轉(zhuǎn)速增加，ηm

、ηi和ηv的變化如右圖；汽油機(jī)外特性實(shí)例如右圖；汽油機(jī)外特性是在節(jié)氣門全開時(shí)測得，曲線上每一點(diǎn)表示它在此轉(zhuǎn)速下的最大功率及轉(zhuǎn)矩，代表發(fā)動機(jī)最高動力性能。10/13/2024汽油機(jī)外特性（續(xù)）外特性因試驗(yàn)條件不同而有兩種：①發(fā)動機(jī)僅帶維持運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的附件時(shí)所輸出的校正有效功率稱總功率。例如，試驗(yàn)時(shí)可不裝風(fēng)扇、打氣泵或空濾器以及消聲器等附件（各國標(biāo)準(zhǔn)均有規(guī)定）。我國發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)多屬這一種。②試驗(yàn)時(shí)發(fā)動機(jī)帶全套附件時(shí)所輸出的校正有效功率稱凈功率或使用外特性

汽車發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率又稱為額定功率，它是制造廠根據(jù)發(fā)動機(jī)具體用途在規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速下所規(guī)定的功率。2024/10/13發(fā)動機(jī)原理3310/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理34汽油機(jī)部分速度特性曲線

汽車大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷下工作；隨著節(jié)氣門關(guān)小，節(jié)流損失增大，進(jìn)氣終了的壓力pa下降，從而引起?a下降；隨著轉(zhuǎn)速提高，?a下降的速度更快；節(jié)氣門開度愈小，轉(zhuǎn)矩Ttq隨轉(zhuǎn)速增加而下降得愈快，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)及最大功率點(diǎn)均向低轉(zhuǎn)速方向移動。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理35二、柴油機(jī)速度特性

噴油泵的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（油門拉桿或齒條）位置固定不動，柴油機(jī)性能指標(biāo)（主要是有效功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq、耗油率be、每小時(shí)耗油量B等）隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為柴油機(jī)速度特性；測取時(shí)，應(yīng)將供油提前角、冷卻液溫度、潤滑油溫度等調(diào)整在最佳狀態(tài)；當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定（或稱額定）功率循環(huán)供油量位置時(shí)，測得的速度特性為標(biāo)定功率速度特性，習(xí)慣上亦稱外特性；當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油量各個(gè)位置時(shí)，所測得的速度特性稱為部分速度特性。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理36柴油機(jī)標(biāo)定功率速度特性曲線Ttq的變化取決于ηm、ηi和Δb隨n的變化；be的變化取決于ηm

和ηi的變化；Pe的的變化受Ttq和n的共同影響；隨著轉(zhuǎn)速增加，ηm

、ηi和ηv的變化如右圖；柴油機(jī)速度外特性實(shí)例如右圖；標(biāo)定功率速度特性代表該機(jī)在使用中允許達(dá)到的最高性能。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理37柴油機(jī)部分速度特性曲線

隨著油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定位置的減小，循環(huán)供油量Δb減小，但Δb隨n的變化趨勢基本相似；柴油機(jī)部分特性Ttq的變化基本與外特性上Ttq平行，即Ttq隨轉(zhuǎn)速變化不大；對于經(jīng)常在部分負(fù)荷下工作的汽車發(fā)動機(jī)，還應(yīng)作負(fù)荷為90％、75％、50％、25％的部分負(fù)荷速度特性或作萬有特性。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理38三、轉(zhuǎn)矩特性

汽車拖拉機(jī)經(jīng)常會遇到像爬坡這樣阻力突然增大的情況，為減少換檔次數(shù)，要求發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而增加；要求發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩有適應(yīng)這種變化的能力，衡量指標(biāo)包括：轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)

轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)

由于油泵速度特性，柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線平坦，難以滿足汽車拖拉機(jī)的工作需要，應(yīng)予以校正。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理391.轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)充分表明發(fā)動機(jī)的動力性能，引入轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)μ和適應(yīng)性系數(shù)K的概念：Ttqmax—外特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩（N·m）；Ttq—標(biāo)定工況（或最大功率）時(shí)的轉(zhuǎn)矩（N·m）；

μ或K值大，表明兩轉(zhuǎn)矩之差值大，即隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩Ttq增加較快，從而在不換檔的情況下，爬坡能力、克服短期超載能力強(qiáng)；汽油機(jī)的μ值在10％～30％范圍，K值達(dá)1.2～1.4，可以滿足汽車的使用要求；柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線平坦，若不予以校正，則μ值在5％～10％范圍，K值只有1.05左右，難以滿足汽車拖拉機(jī)的工作需要。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理402.轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)標(biāo)定工況（或最大功率）時(shí)的轉(zhuǎn)速n1與最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速n2之比稱轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)；轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)的大小也影響到克服阻力的潛力；例如，有A、B兩臺發(fā)動機(jī)，它們的轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)μ和最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速n1相同，但最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速n2不等，如右圖所示；

發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速由于外界阻力的增加而下降；發(fā)動機(jī)B可以克服外部阻力矩TR2；發(fā)動機(jī)A可以克服外部阻力矩TR3；發(fā)動機(jī)A比B克服障礙的潛力大；轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)（n1/n2）愈大，在不換檔情況下，發(fā)動機(jī)克服阻力的潛力愈強(qiáng)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)為1.15～2.O，柴油機(jī)在1.5－2.0范圍。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理413.非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩校正為了防止柴油機(jī)的負(fù)荷超過冒煙限值，在噴油泵的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上均有一觸止裝置，限制每循環(huán)的最大供油量；最大供油量的調(diào)整必須在最大工作轉(zhuǎn)速工況下進(jìn)行。如右圖的A點(diǎn)，以避免在其它轉(zhuǎn)速下超過冒煙界限供油量；曲線1為不同轉(zhuǎn)速下冒煙極限時(shí)Δb隨n變化的關(guān)系。曲線2是未經(jīng)校正的標(biāo)定功率供油量曲線。由于油泵速度特性的影響，未校正的柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速降低時(shí)空氣得不到充分利用。曲線3和曲線4為不同油量校正裝置下的循環(huán)供油量Δb隨n變化的關(guān)系。10/13/2024油量校正油量校正裝置的作用是：當(dāng)發(fā)動機(jī)在標(biāo)定工況下工作時(shí)，如果轉(zhuǎn)速因外界阻力矩不斷增加而下降，則噴油泵能自動增加循環(huán)供油量，以增大低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩，提高轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)。常用的轉(zhuǎn)矩校正方法有兩種：①出油閥式校正機(jī)構(gòu)。②附加在調(diào)速器上的彈簧校正機(jī)構(gòu)。柴油機(jī)中都采用油量校正裝置來改造外特性轉(zhuǎn)矩曲線。10/13/20246.5發(fā)動機(jī)排放特性發(fā)動機(jī)試驗(yàn)中，排氣中有害氣體含量首先需要分析的通常是CO、HC和NOx等，對于柴油機(jī)還要分析顆粒物（碳煙）的含量和排氣煙度。隨著排放法規(guī)限值越來越嚴(yán)格，對汽油機(jī)的顆粒物（PM）排放也要分析。發(fā)動機(jī)的排放性能不是以特性曲線形式進(jìn)行評估，而是按規(guī)定的測試工況加權(quán)計(jì)算的比排放量或按規(guī)定的行駛循環(huán)累計(jì)的整車單位里程的排放量評估的。10/13/2024一、汽油機(jī)排放特性1.CO排放特性圖示為汽油機(jī)CO比排放量的變化趨勢。圖示表明，在現(xiàn)代車用汽油機(jī)常用的部分負(fù)荷區(qū)，CO排放較低，這是由于過量空氣系數(shù)φa控制在1.0左右，三效催化轉(zhuǎn)化器可以高效工作，有效降低CO排放。在負(fù)荷很低(Pme<0.2MPa)時(shí)，為保證燃燒穩(wěn)定，混合氣適當(dāng)加濃，導(dǎo)致CO排放略有上升。當(dāng)負(fù)荷超過全負(fù)荷的95％左右時(shí)，由于混合氣顯著加濃，CO的比排放量開始急劇上升(絕對排放濃度和質(zhì)量則上升更快)。10/13/2024一、汽油機(jī)排放特性2.HC排放特性圖示為汽油機(jī)HC比排放量的變化趨勢。中等負(fù)荷比排放量較小，大負(fù)荷和小負(fù)荷時(shí)相對增加。與CO不同之處有兩點(diǎn)：一是全負(fù)荷時(shí)HC排放增加不如CO嚴(yán)重；二是小負(fù)荷時(shí)HC比排放隨負(fù)荷的減小增加得比CO更快。排放規(guī)律不同的原因可用CO和HC生成機(jī)理不同來解釋。大負(fù)荷時(shí)混合氣過濃，主要生成CO，碳?xì)淙剂贤耆谎趸遣淮罂赡艿?。HC排放主要來自淬熄等多項(xiàng)因素，每循環(huán)絕對排放量變化不大，它的比排放在負(fù)荷增大時(shí)應(yīng)下降。在達(dá)到全負(fù)荷時(shí)HC比排放增大，可能是因?yàn)榕艢庵袊?yán)重缺氧，使未燃HC的后期氧化受阻所致；在負(fù)荷很小時(shí)HC比排放急劇增加。除了因輸出功率減小外，還在于排氣溫度過低，未燃HC后期氧化減弱。10/13/2024一、汽油機(jī)排放特性3.NOx排放特性圖為汽油機(jī)NOx比排放量的變化趨勢。由圖可見，汽油機(jī)NOx的排放特性與CO、HC截然不同。在中等轉(zhuǎn)速以上當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，NOx比排放隨負(fù)荷增大而下降，而且當(dāng)接近全負(fù)荷時(shí)下降更快。實(shí)際上，在中等負(fù)荷區(qū)域，由于燃燒溫度提高，NOx的絕對排放量隨負(fù)荷增大而增加，但NOx的增加未與負(fù)荷成正比，所以比排放逐漸下降。此外，當(dāng)負(fù)荷一定時(shí)，NOx的比排放隨轉(zhuǎn)速升高而增大，而絕對排放量增加更快。由此可知，轉(zhuǎn)速上升造成的燃燒溫度提高，促進(jìn)NOx的生成，這一影響要超過反應(yīng)時(shí)間下降的影響。10/13/2024一、汽油機(jī)排放特性4.PM排放特性汽車尾氣中的顆粒物按照粒徑一般可以分為兩類：核態(tài)顆粒物和積聚態(tài)顆粒物。一般認(rèn)為粒徑小于30nm的顆粒物稱為核態(tài)顆粒物，而粒徑≥30nm的顆粒物稱為積聚態(tài)顆粒物。對發(fā)動機(jī)排氣顆粒物的濃度和粒徑分布的測量分析主要是采用一些成套的分析儀器，如顆粒物快速采樣分析儀（DMS500）、掃描遷移顆粒粒徑分析儀（SMPS）、靜電低壓沖擊儀（ELPI）、懸浮粒子電子分析儀（EAA）和冷凝核計(jì)數(shù)儀（CNC）等。歐洲顆粒物測量程序提出了一套汽車顆粒物測試的方法和規(guī)范，并運(yùn)用于歐洲汽車排放法規(guī)中。影響GDI發(fā)動機(jī)顆粒物排放的因素很多，如噴油時(shí)刻、噴油壓力、點(diǎn)火提前角、空燃比、冷卻液和機(jī)油溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等。10/13/2024一、汽油機(jī)排放特性圖為采用DMS500顆粒物快速采樣分析儀得到的進(jìn)氣道噴射（PFI）汽油機(jī)和缸內(nèi)直噴（GDI）汽油機(jī)在1500r/min，不同負(fù)荷下的顆粒物數(shù)量及粒徑分布特性。如圖所示，在不同負(fù)荷下，PFI汽油機(jī)的顆粒物排放呈現(xiàn)明顯的核態(tài)和積聚態(tài)顆粒物共存的雙峰分布特性，而且核態(tài)顆粒物數(shù)量所占總顆粒物數(shù)量的比重較大。與PFI汽油機(jī)相比，GDI汽油機(jī)的顆粒物排放也表現(xiàn)出類似的雙峰分布特性，但核態(tài)顆粒物所占的比例有所下降。10/13/2024PFI汽油機(jī)PM排放特性

GDI汽油機(jī)PM排放特性

一、汽油機(jī)排放特性不同負(fù)荷下的顆粒物數(shù)量及粒徑分布特性PFI和GDI車用汽油機(jī)的顆粒物總數(shù)量對比外特性和速度特性下總顆粒物數(shù)濃度二、柴油機(jī)排放特性1.CO排放特性柴油機(jī)在整個(gè)工況范圍內(nèi)排放的CO均很少，在絕大多數(shù)工況下CO比排放量小于5g/(kW·h)，而汽油機(jī)CO比排放量一般為20～100g/(kW·h)，比柴油機(jī)大10～20倍。對于柴油機(jī)，CO比排放也是中速中負(fù)荷工況最少。接近全負(fù)荷時(shí)，部分燃油因與空氣混合不足而缺氧，造成CO排放急劇增大。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速很低，由于燃燒室內(nèi)氣流運(yùn)動過弱，混合氣形成不均，不完全燃燒產(chǎn)物CO較多。柴油機(jī)負(fù)荷很小時(shí)，單位功率的CO排放量增大。10/13/2024二、柴油機(jī)排放特性2.HC排放特性柴油機(jī)的HC排放比汽油機(jī)低得多，平均來說，后者約為前者的2～4倍。柴油機(jī)的HC比排放基本上隨負(fù)荷的增大而下降，而絕對排放量大致不變。這是由于柴油機(jī)HC排放有很大一部分決定于噴嘴的后滴，絕對量與負(fù)荷無關(guān)。當(dāng)負(fù)荷不變而轉(zhuǎn)速變化時(shí)，HC比排放變化不大。10/13/2024二、柴油機(jī)排放特性3.NOx排放特性柴油機(jī)在中等偏大負(fù)荷時(shí)NOx比排放最大，因?yàn)檫@時(shí)燃燒溫度高，而且燃?xì)庵泻鹾芏?。?fù)荷再加大，則含氧相對減少，NOx排放量不再增加甚至略有減少。在中等負(fù)荷區(qū)，當(dāng)負(fù)荷不變而轉(zhuǎn)速提高到中高轉(zhuǎn)速時(shí)，NOx比排放不斷增大，說明NOx絕對排放量增加更快。在小負(fù)荷區(qū)域，NOx比排放大致不隨轉(zhuǎn)速變化，絕對排放量基本上與轉(zhuǎn)速成正比。10/13/2024二、柴油機(jī)排放特性4.PM排放特性對柴油機(jī)顆粒物的排放有重要影響的因素很多，如噴油壓力、噴油時(shí)刻及次數(shù)、外部EGR、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等。燃料中的硫含量是影響發(fā)動機(jī)顆粒物排放的重要原因。10/13/2024二、柴油機(jī)排放特性對于不同的燃油，顆粒物最小比排放率均出現(xiàn)在中等負(fù)荷條件。在低負(fù)荷條件下，低的缸內(nèi)溫度導(dǎo)致發(fā)動機(jī)較低的燃油熱效率，進(jìn)而導(dǎo)致較高的顆粒物比排放率。在較高負(fù)荷條件下，顆粒物比排放率迅速上升，這是由于顆粒物主要由干碳煙、可溶性有機(jī)物和硫酸鹽組成，其中干碳粒是排氣顆粒最主要的成分，并且大部分的干碳煙是在擴(kuò)散燃燒階段產(chǎn)生的。發(fā)動機(jī)高負(fù)荷所增加的燃油消耗主要用于擴(kuò)散燃燒，故比排放率在高負(fù)荷條件下顯著上升。10/13/2024二、柴油機(jī)排放特性采用DMS500顆粒物快速采樣分析儀得到的某高壓共軌柴油機(jī)在1500r/min，不同負(fù)荷下的顆粒物數(shù)量及粒徑分布特性AVL498顆粒計(jì)數(shù)器對某柴油機(jī)進(jìn)行ESC試驗(yàn)13工況的PN排放試驗(yàn)結(jié)果6.6發(fā)動機(jī)調(diào)整特性發(fā)動機(jī)的調(diào)整特性一般包括汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、柴油機(jī)噴油提前角調(diào)整持性和柴油機(jī)調(diào)速特性，其中，汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性在第四章已介紹,本章不再贅述。10/13/2024一、柴油機(jī)噴油提前角調(diào)整持性在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置不變的條件下，柴油機(jī)有效功率和有效燃油消耗率隨噴油提前角的變化關(guān)系，稱為噴油提前角調(diào)整特性

10/13/2024一、柴油機(jī)噴油提前角調(diào)整持性

對應(yīng)每一種工況，均有一最佳的噴油提前角θ0，此時(shí)，有效功率最大，有效燃油消耗率最低。增加噴油提前角過大時(shí)，由于燃料將噴入壓力和溫度都不高的空氣中，著火延遲期增長，導(dǎo)致速燃期的壓力升高率過大，造成柴油機(jī)工作粗暴，使Pe下降和be增加。噴油提前角過小時(shí)，燃燒推遲到膨脹過程中進(jìn)行，因而使壓力升高率降低，最高壓力大大降低，同時(shí)排氣溫度升高，熱損失增加，熱效率顯著下降，也使Pe下降和be增加。10/13/2024一、柴油機(jī)噴油提前角調(diào)整持性

柴油機(jī)在一定負(fù)荷下以不同轉(zhuǎn)速工作時(shí)，其最佳噴油提前角也是不同的，一般應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的提高，適當(dāng)增大噴油提前角。為滿足上述要求，在傳統(tǒng)的柴油機(jī)燃料供給系中，通常裝有離心式噴油角提前器。采用柴油機(jī)電控技術(shù)，能根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化，及時(shí)并準(zhǔn)確地控制噴油提前角，從而使柴油機(jī)的性能達(dá)到最佳。10/13/2024二、柴油機(jī)裝置調(diào)速器的必要性

發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作的條件是其發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與外界阻力矩相等，如左圖中的A點(diǎn)。如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線能隨轉(zhuǎn)速增加而迅速下降，則當(dāng)外界阻力矩有暫時(shí)變化時(shí)，這種曲線便具有自動保持穩(wěn)定工作的能力，如果轉(zhuǎn)矩曲線變化平緩，甚至微微上傾，則在阻力變化急劇時(shí)，理論上雖可恢復(fù)穩(wěn)定工作，實(shí)際上轉(zhuǎn)速變化很大，恢復(fù)穩(wěn)定也慢，難以滿足正常工作的需要（右圖）。這樣曲線實(shí)際上不具備自動保持穩(wěn)定工作的能力。由速度特性曲線可知，汽油機(jī)工作穩(wěn)定性好，而柴油機(jī)頗差。10/13/2024二、柴油機(jī)裝置調(diào)速器的必要性汽車發(fā)動機(jī)還經(jīng)常遇到負(fù)荷突變的情況，就可能引起發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很快上升，甚至超過允許的限度，即所謂飛車。對柴油機(jī)來說，超速很危險(xiǎn)，因轉(zhuǎn)矩曲線平坦，使轉(zhuǎn)速大幅度上升，循環(huán)供油量又隨轉(zhuǎn)速增高而加大，混合氣變濃，工作過程惡化，排氣冒黑煙，零件過熱，同時(shí)由于運(yùn)動機(jī)件較重，超速時(shí)產(chǎn)生很大的慣性力，可能引起零件損壞。因此，柴油機(jī)上必須有防止超速的裝置。汽車低速空轉(zhuǎn)時(shí)，噴油泵只供給很少的燃油，這些燃油發(fā)出的能量只能克服發(fā)動機(jī)本身運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械損失，這時(shí)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性主要取決于發(fā)動機(jī)機(jī)械損失與氣缸內(nèi)發(fā)出指示功之間的相互配合關(guān)系。柴油機(jī)由于每循環(huán)供油量是隨轉(zhuǎn)速增加而略有增加，因而pmi也隨之稍有增加。不難看出，如果pm稍有變化，會引起轉(zhuǎn)速很大的波動，柴油機(jī)極易熄火或過速，因此必須有保證怠速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置?？傊瑸榱说∷俜€(wěn)定和高速不飛車，在柴油機(jī)上必須裝置調(diào)速器。調(diào)速器可以根據(jù)外界負(fù)荷的變化，通過轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件，自動調(diào)節(jié)噴油泵供油量，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持在極小的變化范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。10/13/2024三、全程式調(diào)速器的調(diào)速特性

柴油機(jī)裝置全程式調(diào)速器后，在所有的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，調(diào)速器都能根據(jù)外界負(fù)荷的變化，通過轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件，自動調(diào)節(jié)噴油泵供油量，保證在駕駛員選定的任何轉(zhuǎn)速下，使柴油機(jī)在極小的轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在礦區(qū)、林區(qū)、大型建筑工地使用的車輛，所遇到的行駛阻力變化很大，這類車輛宜采用全程式調(diào)速器。調(diào)速特性一般有兩種表達(dá)形式，一種以負(fù)荷作為橫坐標(biāo)，相當(dāng)于負(fù)荷特性的形式；另一種方式是以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)的調(diào)速特性，相當(dāng)于速度特性的形式。10/13/2024三、兩極調(diào)速器的調(diào)速特性

兩極調(diào)速器只在柴油機(jī)最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速時(shí)起作用，以防止怠速熄火和高速飛車。調(diào)速器在中間轉(zhuǎn)速不起作用，由駕駛員根據(jù)需要直接操縱油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來控制。只有在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速附近兩個(gè)很小的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在調(diào)速器的作用下，使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線產(chǎn)生急劇變化；在中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，調(diào)速器不起作用，轉(zhuǎn)矩曲線按速度特性變化。對于兩極式調(diào)速器，駕駛員直接操縱油泵齒條，達(dá)到新平衡點(diǎn)的加速度小，反應(yīng)快，加速性能好，操縱方便，所以除重型汽車外，一般汽車上常用兩極式調(diào)速器。10/13/2024四、調(diào)速器的工作指標(biāo)

（1）調(diào)速率調(diào)速器的工作好壞，通常用調(diào)速率來評定。根據(jù)測定條件不同，調(diào)速率可分穩(wěn)定調(diào)速率和瞬時(shí)調(diào)速率兩種。1）穩(wěn)定調(diào)速率δ2穩(wěn)定調(diào)速率表明柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速波動相對于全負(fù)荷轉(zhuǎn)速的變化范圍。2）瞬時(shí)調(diào)速率δ1。它是評定調(diào)速器過渡過程的指標(biāo)。（2）不靈敏度調(diào)速器工作時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)中有摩擦存在，需要有一定的力來克服摩擦，才能移動調(diào)整油量機(jī)構(gòu)。10/13/20246.7發(fā)動機(jī)萬有特性負(fù)荷特性和速度特性只能表示某一轉(zhuǎn)速或某一齒條位置（或節(jié)氣門開度）時(shí)發(fā)動機(jī)參數(shù)間的變化規(guī)律；汽車、拖拉機(jī)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(fù)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(jī)的性能，經(jīng)常應(yīng)用多參數(shù)的特性曲線，稱為萬有特性；萬有特性是以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，以平均有效壓力（或轉(zhuǎn)矩）為縱坐標(biāo)，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(jìn)氣管真空度曲線、冒煙極限等。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理66汽油機(jī)萬有特性10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理67萬有特性等耗油率曲線的制取

將不同轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性以pme為縱坐標(biāo)，be為橫坐標(biāo)，用同一比例尺畫在一張坐標(biāo)圖上；在萬有特性圖的橫坐標(biāo)軸上，以一定比例標(biāo)出轉(zhuǎn)速數(shù)值。縱坐標(biāo)pme的比例應(yīng)與負(fù)荷特性pme的比例相同；將負(fù)荷特性圖橫放在萬有特性圖左方，并將與負(fù)荷特性曲線上耗油率be相等的各點(diǎn)移至萬有特性圖中，標(biāo)上記號，再將be值相等的各點(diǎn)連成光滑曲線，即等耗油率線；各條等燃油消耗率曲線是不能相交的。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理68汽、柴油機(jī)萬有特性(經(jīng)濟(jì)性)比較

柴油機(jī)的最低油耗值較小，而且經(jīng)濟(jì)區(qū)范圍較寬（負(fù)荷特性）；汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)區(qū)偏上，處于較高負(fù)荷區(qū)；經(jīng)濟(jì)區(qū)在萬有特性圖的移動。10/13/20242024/10/13發(fā)動機(jī)原理69萬有特性的對比首先，汽油機(jī)的燃油消耗率比柴油機(jī)高；其次，汽油機(jī)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域處在偏上的位置，即高負(fù)荷區(qū)，隨負(fù)荷降低，油耗增加較快，而柴油機(jī)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)則比較適中，負(fù)荷改變時(shí)經(jīng)濟(jì)性能變化不大。由于車用汽油機(jī)常在較低負(fù)荷下工作，燃油消耗率較大，故其使用經(jīng)濟(jì)性能不佳。