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 汽車行駛時，由于行駛速度與道路阻力不斷變化，則發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷亦相應(yīng)變化，以適應(yīng)汽車的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)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發(fā)動機在不同使用條件下具有不同的動力性與經(jīng)濟(jì)性。力性與經(jīng)濟(jì)性。 第七章第七章 發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性 發(fā)動機特性是發(fā)動機性能的綜合反映。發(fā)動機特性是發(fā)動機性能的綜合反映。 在一定條件下，發(fā)動機性能指標(biāo)或特性在一定條件下，發(fā)動機性能指標(biāo)或特性參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律就是發(fā)動機參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律就是發(fā)動機的特性。的特性。 發(fā)動機運行特性是發(fā)動機性能指標(biāo)隨工發(fā)動

2、機運行特性是發(fā)動機性能指標(biāo)隨工況參數(shù)的變化規(guī)律；調(diào)整特性是性能指標(biāo)隨況參數(shù)的變化規(guī)律；調(diào)整特性是性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)變化而變化的關(guān)系。調(diào)整參數(shù)變化而變化的關(guān)系。有關(guān)定義有關(guān)定義l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(biāo)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)整特性等；l性能指標(biāo)隨運行工況變化的特性稱為，如負(fù)荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。 用來表示特性的曲線稱為特性曲線特性曲線，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。通過特性曲線可以分析在不同適用工況下 ，發(fā)動機特性變化的規(guī)律及影響因素,評價發(fā)動

3、機性能，從而提出改善發(fā)動機性能的途徑 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 第第 二節(jié)二節(jié) 發(fā)動機的負(fù)荷特性發(fā)動機的負(fù)荷特性 第第 三節(jié)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 作業(yè)題作業(yè)題特性曲線分析 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 一、發(fā)動機的發(fā)動機的工況工況 發(fā)動機實際運行的工作狀況，簡稱工況工況。 表征內(nèi)燃機運行工況的參數(shù)可由下式給出nTPtqev式中，Pe為有效功率，Ttq為轉(zhuǎn)矩，n為工作轉(zhuǎn)速。 有效功率P

4、e和轉(zhuǎn)速n 決定了發(fā)動機的工作運行情況。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(dāng)發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械只有當(dāng)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。下按一定功率穩(wěn)定工作。 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)動機類工況，其特點是發(fā)動機的功率變化時，轉(zhuǎn)速幾乎保持的功率變化時，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。不變。該工況又被稱為固定式內(nèi)燃機工況。例如，發(fā)電用內(nèi)燃機，其負(fù)荷呈階躍式突變，并沒有一定的規(guī)律、然而內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓

5、和頻率的恒定，反映在工況圖上就是條垂直線(圖71中的曲線2)，稱為線工況線工況。灌溉用內(nèi)燃機，除了起動和過渡工況外，在運行過程中負(fù)荷與轉(zhuǎn)速均保持不變，稱為點工況點工況(圖71中的1點)。3nPe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71中的曲線3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)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旋槳工況螺旋槳工況或推進(jìn)工況推進(jìn)工況，也屬于線工況線工

6、況。 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(fù)荷取決于行駛阻力，在同一轉(zhuǎn)速下，可以從零變到全負(fù)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。2. 車用發(fā)動機的工況范圍車用發(fā)動機的工況范圍2. 車用發(fā)動機的工況范圍車用發(fā)動機的工況范圍3. 發(fā)動機性能的評價方式發(fā)動機性能的評價方式為了評價內(nèi)燃機在不同工況下運行的動力性指標(biāo)(如功率、轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力等)、

7、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(燃油消耗率)、排放指標(biāo)以及反映工作過程進(jìn)行的完善程度指標(biāo)(如指示熱效率、充量系數(shù)以及機械效率)等，就必須研究內(nèi)燃機的特性。 用來表示特性的曲線稱為特性曲線特性曲線，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。通過特性曲線可以分析在不同適用工況下 ，發(fā)動機特性變化的規(guī)律及影響因素,評價發(fā)動機性能，從而提出改善發(fā)動機性能的途徑二、發(fā)動機的功率標(biāo)定二、發(fā)動機的功率標(biāo)定l內(nèi)燃機的功率標(biāo)定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下所輸出的有效功率以及所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。世界各國對標(biāo)定方法的規(guī)定有所不同。按照國家

8、標(biāo)準(zhǔn)GBll0587內(nèi)燃機臺架性能試驗方法規(guī)定，我國內(nèi)燃機的功率可以分為四級：(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以克服突增負(fù)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

9、、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(biāo)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(biāo)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(biāo)定功率值，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(biāo)定功率運轉(zhuǎn)時，

10、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。三、發(fā)動機特性參數(shù)間的關(guān)系發(fā)動機特性參數(shù)間的關(guān)系 發(fā)動機輸出的有效指標(biāo)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be、每小時耗油量B表示。這些指標(biāo)與發(fā)動機工作過程參數(shù)都有關(guān)系。nKPmitace1有效功率mitactqKT2有效輸出轉(zhuǎn)矩miteKb13燃油消耗率nKBac4小時耗油量 負(fù)荷特性負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)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。 如：當(dāng)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

11、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。用曲線的形式表示負(fù)荷特性 負(fù)荷特性曲線負(fù)荷特性曲線測取測取：發(fā)動機臺架試驗 調(diào)整測功器負(fù)荷的大小，并相應(yīng)調(diào)整油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置，以保持發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不變，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同負(fù)荷下的有關(guān)數(shù)據(jù)，并整理得到性能曲線。 作作 用：用：由于負(fù)荷特性可以直觀地顯示發(fā)動機在不同負(fù)荷下運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及排溫等參數(shù)，且比較容易測定，因而在內(nèi)燃機的調(diào)試過程中，經(jīng)常用來作為性能比較的依據(jù)。由于每一 條負(fù)荷特性僅對應(yīng)內(nèi)燃機的一種轉(zhuǎn)速，為了滿足實際應(yīng)用的要求，需要側(cè)出不同轉(zhuǎn)速下的多個負(fù)荷特性曲線。同時，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)動機的另外一個重要的特性萬有特性。

12、 對于一條特定的負(fù)荷特性曲線而言，轉(zhuǎn)速是固定不變的，這樣有效功率Pe、有效轉(zhuǎn)矩Ttq與平均有效壓力pme互成比例關(guān)系，均可用來表示負(fù)荷的大小。 負(fù)荷特性的橫坐標(biāo)通常是上述三個參數(shù)之一，較為常用的是有效功率Pe或平均有效壓力pme?？v坐標(biāo)主要是燃油消耗量B、燃油消耗率be以及排溫、煙度、機械效率m等。圖82所示的就是典型的負(fù)荷特性曲線。 一、柴油機負(fù)荷特性一、柴油機負(fù)荷特性 1.定義定義:柴油機轉(zhuǎn)速一定，改變每循環(huán)供油量，每小時耗油量B、有效燃料消耗率be隨負(fù)荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。 2. 柴油機負(fù)荷調(diào)節(jié)方法稱為“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”。 圖7-3柴油機負(fù)荷特性曲線分析柴油機負(fù)荷特性曲線

13、分析 （一）耗油率曲線（一）耗油率曲線 根據(jù)公式 柴油機耗油率be隨負(fù)荷的變化取決于it和m。 miteKb13當(dāng)負(fù)荷為零(空載)時，因無動力輸出，平均有效壓力pme為零，故機械效率m為零，意味著內(nèi)燃機所發(fā)出的功率完全用于自身消耗，這樣燃油消耗率be為無窮大。當(dāng)負(fù)荷逐漸增大時，由于平均機械損失壓力pmm在轉(zhuǎn)速不變時變化不大，而平均有效壓力pme則隨負(fù)荷提高而增大，因此機械效率隨負(fù)荷的增大而上升得較快。因此，燃油消耗率be，曲線在負(fù)荷增加時下降得很快。并且，到達(dá)某一負(fù)荷時，be達(dá)到最低值。 隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加，過量空氣系數(shù)a變得更小，混合氣形成與燃燒開始惡化，指示熱效率it開始明顯下降，其下降

14、速度逐漸超過機械效率上升的速度，燃油消耗率開始上升。如果繼續(xù)增加負(fù)荷，則空氣相對不足，燃料無法完全燃燒，從而使燃油消耗率上升很快，且柴油機大量冒黑煙，導(dǎo)致活塞、燃燒室積碳.，發(fā)動機過熱，可靠性以及壽命受到影響。如超過該極限再進(jìn)一步增大負(fù)荷，柴油機大量冒黑煙，功率反而下降。 （二）每小時耗油量（二）每小時耗油量B曲線曲線 轉(zhuǎn)速一定時，柴油機的每小時耗油量B主要決定于q。隨負(fù)荷增加，每循環(huán)供油量b增加，B隨之增加。當(dāng)負(fù)荷接近冒煙界限后，由于燃燒惡化，B上升得更快一些。 二、汽油機的負(fù)荷特性二、汽油機的負(fù)荷特性與柴油機不同的是，在測取汽油機的負(fù)荷特性時，油量是通過改變節(jié)氣門的開度來調(diào)整的，這樣相應(yīng)地

15、改變了進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量，而混合氣的濃度變化不大，故稱為“量調(diào)節(jié)”。圖72b是汽油機的負(fù)荷特性。初看起來，汽油機的負(fù)荷特性與柴油機負(fù)荷特性似乎沒什么區(qū)別。 有效燃油消耗率有效燃油消耗率be隨負(fù)荷的變化取決于it和m的變化 指示熱效率:隨負(fù)荷的增加而先緩慢增加，然后略有下降。 機械效率：隨負(fù)荷的增加而增加。 當(dāng)發(fā)動機空轉(zhuǎn)時，機械效率m為零，這樣燃油消耗率be為無窮大。隨節(jié)氣門開度的增加，指示熱效率和機械效率均上升，故燃油消耗率急劇下降，在大負(fù)荷需要濃混合氣，不完全燃燒加劇，指示熱效率下降，燃油消耗率上升。1.有效燃油消耗率有效燃油消耗率be曲線曲線2.燃油消耗量燃油消耗量B曲線曲線 轉(zhuǎn)速一定時

16、，汽油機燃油消耗量燃油消耗量B曲線的變化主要決定于節(jié)氣門開度（決定充量系數(shù)）和混合氣成分（過量空氣系數(shù)）。 隨負(fù)荷增加，節(jié)氣門開度的增加，汽油機充量系數(shù)增大，進(jìn)入氣缸的混合氣量增多；過量空氣系數(shù)先緩慢上升（混合氣變稀），然后緩慢下降（混合氣變濃），但總體變化不是很大。 所以，B一直上升；全負(fù)荷時，混合氣濃度變大，由于燃燒惡化，B上升得更快。特性差別的解釋 因為兩種類型發(fā)動機的機械效率變化情況基本類似，造成汽油機與柴油機燃油消耗率差異的主要原因就在于指示熱效率的差異。l由于柴油機的壓縮比比汽油機高出較多，其過量空氣系數(shù)也要比汽油機大，燃燒大部分是在空氣過量的情況下進(jìn)行的，所以柴油機的指示熱效率要

17、比汽油機要高。這樣，從數(shù)從數(shù)值上看，汽油機的燃油消耗率數(shù)值高于柴油值上看，汽油機的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機。機。l從指示熱效率曲線的變化趨勢上來看，兩者也有比較明顯的差異。在轉(zhuǎn)速不變的前提下，柴油機進(jìn)人氣缸的空氣量基本上不隨負(fù)荷大小而變化，而每循環(huán)供油量則隨負(fù)荷的增大而增大，這樣過量空氣系數(shù)就隨負(fù)荷的增大而減小，因此，指示熱效率也就隨負(fù)荷的增大而降低；汽油機采用定質(zhì)變量的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負(fù)荷時采取加濃混合氣導(dǎo)致指示熱效率明顯下降，而在低負(fù)荷時，由于節(jié)氣門開度小，殘余廢氣系數(shù)較大，燃燒速率降低，需采用濃混合氣，加之當(dāng)負(fù)荷減小時泵氣損失增大，導(dǎo)致指示熱效率下降。這樣, 汽油機的燃油消耗率汽油

18、機的燃油消耗率在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機。在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機。l排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因來解釋。汽油機的壓縮比比柴油機低，相應(yīng)的膨脹比也低，排溫就要比柴油機高出許多。在負(fù)荷變化時，盡管由于混合氣總量的增加引起加入氣缸總熱量的增加，使排溫隨負(fù)荷的提高而上升，但由于在大部分區(qū)域內(nèi)過量空氣系數(shù)保持不變，故排溫上升幅度不大。在柴油機中，隨著負(fù)荷的提高，過量空氣系數(shù)隨之降低，排溫顯著上升。 第第 三節(jié)三節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 發(fā)動機的速度特性，是指發(fā)動機在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)(油量調(diào)節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門開度)保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)(轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排溫、煙度等)隨發(fā)動機

19、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。 如:當(dāng)汽車沿阻力變化的道路行駛時，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。 速度特性也是在發(fā)動機試驗臺架上測出的。測量時，將油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置固定不動，調(diào)整測功器的負(fù)荷，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速相應(yīng)發(fā)生改變，然后記錄有關(guān)數(shù)據(jù)并整理繪制出曲線，一般是以發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為橫坐標(biāo)。 l當(dāng)油量控制機構(gòu)在最大位置時，測得的特性為(簡稱)；（只有一條一條）l油量低于最大位置時的速度特性，稱為無數(shù)條無數(shù)條l由于外特性上反映了內(nèi)燃機所能達(dá)到的最高性能，確定了最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因而是十分重要的

20、，所有發(fā)動機出廠時都必須提供該特性。 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。作為特性實驗時作為特性實驗時, 應(yīng)把應(yīng)把兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來。兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來。l 國家規(guī)定：一般柴油機只作外特性就可以了。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部分速度特性實驗。一、柴油機速度特性一、柴油機速度特性定義定義：噴油泵油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置固定不動，柴油機性能指標(biāo)（主要是功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq、燃油消耗率be、耗油量B等）隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。 外特性外特性（ 全負(fù)荷的速度特性全負(fù)荷的速度特性 ） 油量調(diào)節(jié)

21、機構(gòu)固定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置標(biāo)定循環(huán)供油量位置時速度特性稱為柴油機標(biāo)定功率速度特性。 部分負(fù)荷速度特性部分負(fù)荷速度特性當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在小于小于標(biāo)定循環(huán)供油量各個位置時，所測得的速度特性稱為柴油機。圖7-6 7-7mitactqKT2有效輸出轉(zhuǎn)矩1.有效轉(zhuǎn)矩曲線有效轉(zhuǎn)矩曲線 在柴油機中，轉(zhuǎn)矩的大小取決于每循環(huán)供油量b 、 指示熱效率it以及機械效率m，圖76給出了外特性上主要參數(shù)的變化情況，其趨勢可分別闡述如下。1)油量控制機構(gòu)位置不變時，由于進(jìn)回油孔及燃油泄漏的影響,柴油機b曲線隨轉(zhuǎn)速的提高而增加；2)柴油機it曲線上凸；3)機械效率m將隨轉(zhuǎn)速的降低而提高。圖7-6圖7-7有效輸出轉(zhuǎn)矩的變

22、化規(guī)律是，轉(zhuǎn)速由低向高變化時，開始略有上升；當(dāng)超過最高點時，隨轉(zhuǎn)速的提高，有效輸出轉(zhuǎn)矩下降，但曲線變化平坦。2燃油消耗率曲線燃油消耗率曲線 燃油消耗率be曲線在整個速度特性的變化范圍內(nèi)比較平坦，兩端略有上翹。3.有效功率曲線 二二、汽油機的速度特性汽油機的速度特性A 定義定義： 汽油機節(jié)氣門開度固定不動，汽油機性能指標(biāo)(如: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。B 種類種類: 外特性外特性（全負(fù)荷的速度特性）（全負(fù)荷的速度特性） 節(jié)氣門全開時的速度特性。 部分負(fù)荷速度特性部分負(fù)荷速度特性 節(jié)氣門部分打開時的速度特性。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀

23、 Pe: n Pe maxePbe:在某一中間轉(zhuǎn)速時出現(xiàn)最低值圖7-9 Ttq隨n的變化取決于指示熱效率 、機械效率m、充氣系數(shù)與過量空氣系數(shù)之比隨n的變化。it1有效轉(zhuǎn)矩曲線轉(zhuǎn)矩曲線 根據(jù)公式(3-9)節(jié)氣門開度一定時，過量空氣系數(shù) 可視為常數(shù)。atmitactqKT2圖7-8（1）指示熱效率指示熱效率it 轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停峒奥鈸p失增加，it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(jìn)行，it也較低。但變化比較平坦，對Ttq影響較小。 （2）機械效率機械效率m 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

24、效率m明顯下降。 （3）充氣效率充氣效率v v 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v均降低，曲線為上凸形。 cn 氣流慣性 ；n 節(jié)流損失 。 ccmitccitmTtq 低速時:n使Ttq變化不大, 略有；高速時:n 使Ttq。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀 綜合作用的結(jié)果是；當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開始上升時，v，it同時增加的影響大于m下降的影響，使Ttq增加，對應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時，Ttq達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于v、it、m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。3功率曲線變化趨勢功率曲線變化趨勢 根據(jù)公

25、式(2-9)9550nTPtpenTPtqe低速時:n Ttq nTtq eP n tqnTtqeP上升緩慢maxePn eP 2功率曲線變化趨勢功率曲線變化趨勢 Pe=Ttqn/9550 當(dāng)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(dá)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Ttqn達(dá)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。3燃油消耗率曲線變化趨勢燃油消耗率曲線變化趨勢根據(jù)公式(2-23)mitkb3mitb1b在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)itm達(dá)到最大值時出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時，由于m上升彌補不了it的下降

26、，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率變化趨勢燃油消耗率變化趨勢 b=k3/itm b在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)itm達(dá)到最大值時出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時，由于m上升彌補不了it的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率曲線燃油消耗率曲線 由于柴油機壓縮比高，i較高，曲線比汽油機的平坦，最低耗油率值比汽油機相應(yīng)值低。當(dāng)i、m達(dá)到最大值時，出現(xiàn)bmin值。三、柴油機和汽油機的速度特性對比 1、柴油機在各種負(fù)荷的速度特性下的轉(zhuǎn)矩曲線都比較平坦。2、汽油機的有效功率外特性曲線的最大值點，一般在標(biāo)定功率點；柴油機可以達(dá)到的最大值點的轉(zhuǎn)速很高，而

27、標(biāo)定點要比其低得多。3、柴油機的燃油消耗率曲線在各種負(fù)荷的速度特性下都比較平坦，僅在兩端略有翹起，最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍很寬。汽油機則不同，其油耗曲線翹曲度隨節(jié)氣門開度減小而劇烈增大，相應(yīng)經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍越來越窄。 要求發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低降低而而增加增加。 如：當(dāng)汽車上坡時，若油量調(diào)節(jié)拉桿已達(dá)最大位置，但所發(fā)出的扭矩仍感不足，車速就要降低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而發(fā)出更大扭矩，以克服爬坡阻力。 衡量內(nèi)燃機工作穩(wěn)定性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)性系數(shù)KT和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn。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 v轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)是指外特性上最大轉(zhuǎn)

28、矩Ttqmax與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩Ttqn之比。tqntqTTTKmax相應(yīng)地，轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)是指標(biāo)定轉(zhuǎn)速n n與外特性上最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速nm之比。mnnnnK定定 義義v有時，也用最大轉(zhuǎn)矩與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩之差與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩的相對值，來表示發(fā)動機克服阻力能力的大小，并將其定義為轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù).1maxTtqntqntqKTTTl 汽油機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT較大，一般在1.21.4之間， 轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn約為1.62.5。l柴油機轉(zhuǎn)矩曲線平坦，適應(yīng)性系數(shù)小，KT值一般不超過1.05(無校正時)。Kn約為1.42.0 。汽油機的外特性比柴油機的外特性汽油機的外特性比柴油機的外特性的動力適應(yīng)

29、性好的動力適應(yīng)性好。汽油機的轉(zhuǎn)矩特性，特別適合車用的需要，也就是說，自動適應(yīng)道路阻力變化的能力較強，行駛速度比較穩(wěn)定。對此，可以用圖710來解釋。內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩與外界阻力矩在a點是平衡的，內(nèi)燃機將在a點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速na下穩(wěn)定工作。如遇上坡等阻力增加的情況，內(nèi)燃機從工況a過渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增大了Ttq1，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低了n1。這說明駕駛員不用操作，發(fā)動機自動進(jìn)行了調(diào)整，轉(zhuǎn)速降低而轉(zhuǎn)矩增大，以克服外界阻力的變化。對于另一發(fā)動機(柴油機)，其速度特性如圖中曲線，由于其轉(zhuǎn)矩曲線較平坦，則從工況a過渡到工況2時，轉(zhuǎn)速降低較多(n2n1)而轉(zhuǎn)矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。這一

30、結(jié)果說明，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩曲線越陡，運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和操縱性能就越好。因此，汽油機一般不需要配備調(diào)速裝置，即使當(dāng)阻力矩突變到零時，汽油機的轉(zhuǎn)速也不會超速或飛車。柴油機的調(diào)節(jié)過程與裝置則與汽油機有明顯的不同，需要采用專門設(shè)計的調(diào)速器。當(dāng)柴油機用于汽車動力時，駕駛員可以按照路面的情況，隨時改變油門踏板的位置或者行車擋位，改變發(fā)動機克服阻力的能力，以調(diào)整車速。然而，當(dāng)用于拖拉機及工程機械時，發(fā)動機所要克服的阻力矩變化很大，經(jīng)常會遇到過載的情況。由于柴油機的適應(yīng)性系數(shù)小，加上這類機械行走速度低，無動能儲備，以致在遇到阻力矩突然增大時，轉(zhuǎn)速下降很快，往往駕駛員來不及換擋發(fā)動機就可能熄火。對于這類用途的柴油機，要求

31、有較大的轉(zhuǎn)矩儲備，以克服短期過載。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n定義定義:噴油泵調(diào)速手柄固定，在調(diào)速器起作用時，柴油機的性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。n表達(dá)形式表達(dá)形式：負(fù)荷特性形式 速度特性形式一、圖7-12調(diào)速特性曲線有調(diào)速器起作用的調(diào)速階段和調(diào)速器不起作用的外特性段組成。圖7-13二、1、調(diào)速率：瞬時調(diào)速率 穩(wěn)定調(diào)速率2、不靈敏度：圖7-14ERnnn12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 負(fù)荷特性和速度特性只能用來表示某一轉(zhuǎn)速或某一油量控制機構(gòu)位置時，內(nèi)燃機各種參數(shù)的變化規(guī)律，而內(nèi)燃機特別是車用內(nèi)燃機的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性能，就需要多張負(fù)荷特性或速度特性圖，這樣既不方便，也不直觀。為了能在一張圖上較全面地表示內(nèi)燃機各種性能參數(shù)的變化，經(jīng)常應(yīng)用多參數(shù)的特性曲線，這種特性就是萬有特性。萬有特性曲線一般是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以負(fù)荷(平均有效壓力pme)為縱坐標(biāo)。在圖上繪出若干條等油耗曲線和等功率曲線。兩種類型內(nèi)燃機典型的萬有特性如圖87所示。根據(jù)需要，還可在萬有特性曲線上繪出等節(jié)氣門開度線、等排放線、等