第二周,工程熱力學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)動機各項性能指標(biāo)、發(fā)動機工況、發(fā)動機速度及負荷特性.doc(1)

1、1課程內(nèi)容概述課程內(nèi)容概述第一章發(fā)動機原理基礎(chǔ)知識第一章發(fā)動機原理基礎(chǔ)知識第二章發(fā)動機的換氣過程第二章發(fā)動機的換氣過程第三章汽油機的燃料與燃燒第三章汽油機的燃料與燃燒第四章柴油機的燃料與燃燒第四章柴油機的燃料與燃燒第五章燃氣發(fā)動機的燃料與燃燒第五章燃氣發(fā)動機的燃料與燃燒第六章第六章發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性第七章汽車的動力性第七章汽車的動力性第八章汽車的制動性第八章汽車的制動性第九章汽車的使用經(jīng)濟性第九章汽車的使用經(jīng)濟性第十章汽車的操縱穩(wěn)定性第十章汽車的操縱穩(wěn)定性第十一章汽車的舒適性第十一章汽車的舒適性第十二章汽車的通過性第十二章汽車的通過性第十三章汽車性能的合理使用第十三章汽車性能的合理使用3

2、第六章第六章 發(fā)動機特性發(fā)動機特性第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的工況發(fā)動機的工況第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機的調(diào)整特性發(fā)動機的調(diào)整特性4發(fā)動機特性發(fā)動機特性1.1.發(fā)動機特性：發(fā)動機特性：性能指標(biāo)隨參數(shù)調(diào)整情況及使用工況而變性能指標(biāo)隨參數(shù)調(diào)整情況及使用工況而變化關(guān)系?；P(guān)系。u調(diào)整特性：調(diào)整特性：性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化關(guān)系。如點火、性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化關(guān)系。如點火、噴油提前角調(diào)整特性等；噴油提前角調(diào)整特性等；u使用特性：使用特性：性能指標(biāo)隨使用工況而變化關(guān)系。如負荷特性能指標(biāo)隨使用工況而變化關(guān)系。如負荷特性、速

3、度特性、調(diào)速特性等。性、速度特性、調(diào)速特性等。2.2.特性曲線：特性曲線：5第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的工況發(fā)動機的工況發(fā)動機工況是指發(fā)動機實際運行的工作狀況。發(fā)動機工況是指發(fā)動機實際運行的工作狀況。根據(jù)根據(jù) ，當(dāng)任意兩個參數(shù)固定，就可以求出第三，當(dāng)任意兩個參數(shù)固定，就可以求出第三個參數(shù)。比較常用個參數(shù)。比較常用Pe與與n或或Me與與n兩組參數(shù)表征發(fā)動機穩(wěn)兩組參數(shù)表征發(fā)動機穩(wěn)定運行的工況點。發(fā)動機的負荷是指發(fā)動機所遇到的阻定運行的工況點。發(fā)動機的負荷是指發(fā)動機所遇到的阻力矩大小，有時也用力矩大小，有時也用pe表示負荷的高低。表示負荷的高低。eePM n6發(fā)動機工況的分類發(fā)動機工況的分類根據(jù)發(fā)動機的用

4、途，其工況可分三類：根據(jù)發(fā)動機的用途，其工況可分三類：u固定式工況：固定式工況：u螺旋漿工況：螺旋漿工況：u面工況：面工況：7固定式工況固定式工況特點：特點：功率變化時，轉(zhuǎn)速幾乎保持不功率變化時，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。如發(fā)電用的發(fā)動機，負荷變化沒變。如發(fā)電用的發(fā)動機，負荷變化沒有一定的規(guī)律，但轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，有一定的規(guī)律，但轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上是一條垂直線，屬于線工在工況圖上是一條垂直線，屬于線工況。（如直線況。（如直線1 1）。）。8螺旋漿工況螺旋漿工況特點：特點：功率和轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)功率和轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系。如船用發(fā)

5、動機驅(qū)動螺旋槳關(guān)系。如船用發(fā)動機驅(qū)動螺旋槳時，發(fā)動機發(fā)出的功率必須與螺時，發(fā)動機發(fā)出的功率必須與螺旋槳所吸收的功率（旋槳所吸收的功率（P Pe e= =knkn3 3）相等，）相等，也屬于線工況（如曲線也屬于線工況（如曲線2 2）。）。9面工況面工況特點：特點：功率和轉(zhuǎn)速變化范圍很大，功率和轉(zhuǎn)速變化范圍很大，如車用發(fā)動機。這種工況用曲線如車用發(fā)動機。這種工況用曲線3 3下面的陰影面積表示。下面的陰影面積表示。10第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性一、汽油機的速度特性：一、汽油機的速度特性：二、柴油機的速度特性：二、柴油機的速度特性：三、三、發(fā)動機的工作范圍發(fā)動機的工作范圍: :四、

6、扭矩儲備系數(shù)四、扭矩儲備系數(shù): :五、發(fā)動機的標(biāo)定工況五、發(fā)動機的標(biāo)定工況: :11發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性1.1.定義定義: :指發(fā)動機在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（節(jié)氣門開度或供油拉桿、齒條）指發(fā)動機在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（節(jié)氣門開度或供油拉桿、齒條）位置保持不變時，性能指標(biāo)（位置保持不變時，性能指標(biāo)（ Pe、 Me、ge 、GT等）隨等）隨n n的變化規(guī)律，的變化規(guī)律，稱為發(fā)動機的速度特性。稱為發(fā)動機的速度特性。2.2.速度特性曲線的繪制方法速度特性曲線的繪制方法: :通過發(fā)動機試驗臺架上測出的。測量通過發(fā)動機試驗臺架上測出的。測量時，油門位置不變，調(diào)整測功器的負荷，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，待工況穩(wěn)時，油門位置

7、不變，調(diào)整測功器的負荷，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同轉(zhuǎn)速下的定后，依次記錄不同轉(zhuǎn)速下的Pe、 Me、ge 、GT等數(shù)據(jù)。以等數(shù)據(jù)。以n n為橫坐為橫坐標(biāo)，以標(biāo)，以Pe、 Me、ge 、GT等為縱坐標(biāo)，繪制速度特性曲線。等為縱坐標(biāo)，繪制速度特性曲線。3.3.分類分類: :全負荷速度特性（即外特性）和部分負荷速度特性全負荷速度特性（即外特性）和部分負荷速度特性12一、汽油機的速度特性一、汽油機的速度特性u定義：定義：在節(jié)氣門開度不變時，其在節(jié)氣門開度不變時，其P Pe e、M Me e、g ge e等隨等隨n n的的變化規(guī)律，稱為汽油機的速度特性。變化規(guī)律，稱為汽油機的速度特性。1.1

8、.外特性外特性：節(jié)氣門在最大開度時所測得的速度特性。：節(jié)氣門在最大開度時所測得的速度特性。2.2.部分速度特性部分速度特性：節(jié)氣門在部分開度時所測得的速度：節(jié)氣門在部分開度時所測得的速度特性。特性。131.外特性曲線外特性曲線Me曲線曲線：Pe曲線：曲線：ge曲線：曲線：當(dāng)采用增壓后，當(dāng)采用增壓后，動力性和經(jīng)濟性動力性和經(jīng)濟性均改善。均改善。14Me曲線曲線根據(jù)根據(jù)Me =k2imv/at分析。分析。. at可視為常數(shù)可視為常數(shù)：. i ：.m ：. v ：結(jié)論：結(jié)論：在低轉(zhuǎn)速時，在低轉(zhuǎn)速時，Me隨隨n n提高而增加；提高而增加；某一轉(zhuǎn)速某一轉(zhuǎn)速Me達到最大值；在高轉(zhuǎn)達到最大值；在高轉(zhuǎn)速時，速

9、時，Me隨隨n n的提高而迅速下降。的提高而迅速下降。15Pe曲線曲線根據(jù)根據(jù)Pe = Me n /9550分析：分析：結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng)n由低逐漸升高時，由于由低逐漸升高時，由于Me和和n同時增加，同時增加，Pe很快增加很快增加;在達到最在達到最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速nM后，隨著轉(zhuǎn)速提高，后，隨著轉(zhuǎn)速提高，由于由于Me的下降，使的下降，使Pe上升緩慢；上升緩慢；在某一轉(zhuǎn)速在某一轉(zhuǎn)速nP時，時，Me.n達最大值；達最大值；再增加再增加n ，由于，由于Me下降超過下降超過n上升上升的影響，使的影響，使Pe下降。下降。16ge曲線曲線結(jié)論：結(jié)論：ge在某一中間轉(zhuǎn)在某一中間轉(zhuǎn)速速(ng)時最低，而在轉(zhuǎn)時

10、最低，而在轉(zhuǎn)速高于及低于速高于及低于ng時均使時均使 ge 增加。增加。3/eimgK17增壓前后對比增壓前后對比182.部分負荷速度特性曲線部分負荷速度特性曲線u節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)速增加，節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)速增加，扭矩和功率下降越快扭矩和功率下降越快, ,且最大扭且最大扭矩點和最大功率點向低轉(zhuǎn)速方向矩點和最大功率點向低轉(zhuǎn)速方向移動。移動。u在節(jié)氣門開度為在節(jié)氣門開度為75%75%左右時，左右時，ge曲線的位置最低。高于或低于曲線的位置最低。高于或低于 75%75%開度時，開度時，ge曲線位置均偏高。曲線位置均偏高。19發(fā)動機的工作范圍發(fā)動機的工作范圍從動力性考慮，發(fā)動機工作轉(zhuǎn)從動力性考慮，發(fā)

11、動機工作轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速和最速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速和最大扭矩轉(zhuǎn)速之間。大扭矩轉(zhuǎn)速之間。從經(jīng)濟性考慮，發(fā)動機工作轉(zhuǎn)從經(jīng)濟性考慮，發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速與最速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速與最低燃油消耗率轉(zhuǎn)速之間。低燃油消耗率轉(zhuǎn)速之間。20扭矩儲備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)扭矩儲備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)u和和k k值大，表明扭矩之差（值大，表明扭矩之差（MemaxMB）值大，即隨轉(zhuǎn)速）值大，即隨轉(zhuǎn)速的降低，有效扭矩的降低，有效扭矩M Me e增加較快，在不換檔的情況下，爬增加較快，在不換檔的情況下，爬坡能力及克服短期超載能力強。坡能力及克服短期超載能力強。 %100maxBBeMMMuBeMMkmax21發(fā)

12、動機的標(biāo)定工況發(fā)動機的標(biāo)定工況u標(biāo)定工況是發(fā)動機銘牌上標(biāo)注標(biāo)定工況是發(fā)動機銘牌上標(biāo)注的功率及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。的功率及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。u汽車發(fā)動機常限制其工作轉(zhuǎn)速汽車發(fā)動機常限制其工作轉(zhuǎn)速nB，nB稱為限制轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速，稱為限制轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)把外特性曲線上對應(yīng)轉(zhuǎn)速相應(yīng)把外特性曲線上對應(yīng)轉(zhuǎn)速nB時的功率稱為標(biāo)定功率，一般時的功率稱為標(biāo)定功率，一般nBnP。22二、柴油機的速度特性二、柴油機的速度特性1.1.定義：定義：在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（拉桿、齒條）位置不變時，在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（拉桿、齒條）位置不變時，其其Pe、 Me 、ge等隨等隨n的變化規(guī)律，稱為柴油機的速度特的變化規(guī)律，稱為柴油機的速度特性。性。

13、2.2.分類：分類：1 1）外特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)限定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置）外特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)限定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置時所測得的速度特性。時所測得的速度特性。2 2）部分速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)限定在小于標(biāo)定循環(huán)）部分速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)限定在小于標(biāo)定循環(huán)供油量的各個位置時所測得的速度特性。供油量的各個位置時所測得的速度特性。3.3.噴油泵的速度特性及校正噴油泵的速度特性及校正: :23外特性曲線外特性曲線Me曲線曲線：Pe曲線：曲線：ge曲線：曲線：轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)24Me曲線曲線2eimMKguMe 曲線：曲線：根據(jù)根據(jù) 分析。分析。.g ：.m ：.i

14、 ：u結(jié)論結(jié)論: :在轉(zhuǎn)速較低時，在轉(zhuǎn)速較低時，Me隨隨n n升高逐漸升高逐漸增加；在某一轉(zhuǎn)速時增加；在某一轉(zhuǎn)速時Me達到最達到最大；在轉(zhuǎn)速較高時，大；在轉(zhuǎn)速較高時，n提高而提高而Me逐漸下降（平坦）。逐漸下降（平坦）。25Pe曲線曲線u由于由于Me曲線變化平坦，在一曲線變化平坦，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率Pe幾乎幾乎與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n成正比成正比增加。增加。u柴油機的最高轉(zhuǎn)速由調(diào)速器柴油機的最高轉(zhuǎn)速由調(diào)速器控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過某一值時，控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過某一值時，熱效率急劇下降；有效功率熱效率急劇下降；有效功率下降，并冒黑煙。車用柴油下降，并冒黑煙。車用柴油機的標(biāo)定功率受冒煙界限的機的標(biāo)

15、定功率受冒煙界限的限制。限制。26與汽油機類似，也是一與汽油機類似，也是一凹形曲線，曲線比較平凹形曲線，曲線比較平坦，最低油耗率比汽油坦，最低油耗率比汽油機低機低20%30% 20%30% 。ge曲線曲線27部分負荷速度特性曲線部分負荷速度特性曲線當(dāng)油量機構(gòu)向減油方向移動時，當(dāng)油量機構(gòu)向減油方向移動時，部分負荷速度特性的部分負荷速度特性的Pe和和Me值要低值要低于外特性。于外特性。部分負荷速度特性曲線的變化趨部分負荷速度特性曲線的變化趨勢同外特性相似，所以隨著負荷減勢同外特性相似，所以隨著負荷減小，部分負荷速度特性曲線大致平小，部分負荷速度特性曲線大致平行下移。行下移。當(dāng)負荷為當(dāng)負荷為75%75%時，時，ge曲線的位置曲線的位置最低。最低。28噴油泵速度特性與校正噴油泵速度特性與校正噴油泵循環(huán)供油量主要取決于油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置和發(fā)動噴油泵循環(huán)供油量主要取決于油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。機轉(zhuǎn)速。噴油泵的速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置不變時，循環(huán)噴油泵的速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置不變時，循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速變化的特性。循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速下降而減供油量隨轉(zhuǎn)速變化的特性。循環(huán)供油量