第11章發(fā)動機(jī)運行特性與匹配技術(shù)

1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配講課內(nèi)容第11章運行特性與整車匹配

仍關(guān)注發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性:點工況線工況面工況從發(fā)動機(jī)本身‘質(zhì)’和‘量’環(huán)節(jié)提高動力、經(jīng)濟(jì)性在整車上提高發(fā)動機(jī)的使用性能(匹配)1）發(fā)動機(jī)運行工況(operatingcondition)：負(fù)荷Ttq,pme(Pe)vs轉(zhuǎn)速n(1)點工況：抽水機(jī)①(2)線工況：發(fā)電機(jī)組②；船舶發(fā)動機(jī)③(3)面工況：汽車；拖拉機(jī)a—最大功率限制線b—最高轉(zhuǎn)速限制線c—最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制線d—怠速線e—倒拖線主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配點工況：運行過程中，轉(zhuǎn)速和負(fù)荷保持不變，如排灌所用的水泵的動力點工況：運行過程中，轉(zhuǎn)速和負(fù)荷保持不變，如排灌所用的水泵的動力線工況2：其特點是內(nèi)燃機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系，如圖中的曲線2示的三次冪函數(shù)()。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)作為船用主機(jī)驅(qū)動螺旋槳時，內(nèi)燃機(jī)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(jī)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或推進(jìn)工況，也屬于線工況。

面工況：其特點是功率與轉(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(jī)，都居于這種工況。此時，內(nèi)燃機(jī)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(jī)可能的工作區(qū)域就是該種類型內(nèi)燃機(jī)的實際工作區(qū)域，相應(yīng)的上況區(qū)域稱為面工況。2）發(fā)動機(jī)的標(biāo)定功率(ratedpower)標(biāo)定工況：發(fā)動機(jī)銘牌上規(guī)定的最大輸出功率及其對應(yīng)轉(zhuǎn)速所確定的工況。(1)15分鐘功率：車用發(fā)動機(jī)(2)1小時功率：拖拉機(jī)、工程機(jī)械(3)12小時功率：排灌、電站(4)持續(xù)功率：遠(yuǎn)洋船舶、機(jī)車同一臺發(fā)動機(jī)，標(biāo)定功率的時間越長，標(biāo)定功率越小。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配主要內(nèi)容發(fā)動機(jī)特性曲線的定義：

在一定條件下，發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)與特性參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律。1）按工作特點分類穩(wěn)態(tài)特性：性能參數(shù)和特性參數(shù)不隨時間變化的特性。動態(tài)特性：性能參數(shù)或特性參數(shù)至少有一個參數(shù)隨時間變化的特性，又稱為瞬態(tài)特性。動態(tài)空燃比變化：加速加濃；減速減稀1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配動態(tài)過程非常復(fù)雜穩(wěn)態(tài)動態(tài)2）按參數(shù)性質(zhì)分類調(diào)整特性：轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置不變(節(jié)氣門或油量調(diào)節(jié)桿)，發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)(ig,fj,a,,配氣相位,氣門升程,歧管長度,渦輪噴嘴等)的變化規(guī)律。(目的:使發(fā)動機(jī)性能最優(yōu))主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配上述調(diào)整參數(shù)都可以用電控技術(shù)實現(xiàn):(可變技術(shù)-Variable…)主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配2）按參數(shù)性質(zhì)分類(2)運行特性：在一定條件下，發(fā)動機(jī)性能參數(shù)隨運行工況參數(shù)(負(fù)荷和轉(zhuǎn)速)的變化規(guī)律(在穩(wěn)態(tài)條件下)。速度特性—油量調(diào)節(jié)部位不變，性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。負(fù)荷特性—速度不變，性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的規(guī)律。全(萬有)特性—轉(zhuǎn)速和負(fù)荷都變化時，性能指標(biāo)的變化規(guī)律。2）按參數(shù)性質(zhì)分類(2)運行特性：在一定條件下，發(fā)動機(jī)性能參數(shù)隨運行工況參數(shù)(負(fù)荷和轉(zhuǎn)速)的變化規(guī)律(在穩(wěn)態(tài)條件下)。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配運行特性分析方法：柴油機(jī)分析1)速度特性：每一個油量調(diào)節(jié)位置都對應(yīng)一條速度特性曲線外特性(WOT)：標(biāo)定工況位置所決定的全負(fù)荷速度特性曲線。決定了發(fā)動機(jī)和整車的最大動力性能。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配主要內(nèi)容

汽油機(jī)速度特性指示效率機(jī)械效率過量空氣系數(shù)充量系數(shù)汽油機(jī)特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化1.指示效率ηit曲線具有中間平坦，兩頭略低。2.機(jī)械效率ηm曲線總體趨勢是隨轉(zhuǎn)速的上升而下降。3.充量系數(shù)φc曲線總體隨轉(zhuǎn)速的上升略有上升4.過量空氣系數(shù)φa曲線總體上隨轉(zhuǎn)速上升而略有下降。汽油機(jī)Ttq、Pe、bi、be指標(biāo)的速度特性1.轉(zhuǎn)矩Ttq受φc、ηm的影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最大值，然后隨轉(zhuǎn)速的上升而快速下降。2.功率Pe曲線按Pe∝Ttq

Ttq?n的關(guān)系，先隨轉(zhuǎn)速n上升而增大，到一定轉(zhuǎn)速后，由于的Ttq下降率高于n的上升率，致使轉(zhuǎn)而下降。3.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，故其速度特性曲線呈中間平坦，兩頭高4.有效燃油消耗率be∝1/（ηit

?

ηm），隨轉(zhuǎn)速的上升上翹幅度加大，節(jié)氣門開度愈小，則彎曲愈大。1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配主要內(nèi)容

柴油機(jī)速度特性循環(huán)噴油量(柱塞泵）節(jié)流效應(yīng)一、柴油機(jī)的速度特性柴油機(jī)的速度特性。主要參數(shù)(如有效轉(zhuǎn)矩與燃油消耗率)的變化趨勢，可作如下分析。由于轉(zhuǎn)矩Ttq正比于平均有效壓力pme，而pme可以表示為

式中，gb為每循環(huán)供油量。

可見，在柴油機(jī)中，轉(zhuǎn)矩的大小取決于每循環(huán)供油量gb，指示熱效率ηit以及機(jī)械效率ηm，圖8—4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)對于常用的柱塞式供油泵，當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定且無特殊的油量校正裝置時，隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，通過柱塞與柱塞套間的燃油泄漏增多，且柱塞有效行程由了斜槽節(jié)流作用的減弱而降低，導(dǎo)致每循環(huán)供油量gb有所減少，如圖8—4中的曲線1。加裝校正裝置后的油泵，其gb隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢如圖中的曲線2和曲線3，即在轉(zhuǎn)速降低時可以保持供油量的基本不變或略有上升。曲線的具體形狀取決于校正方法。

根據(jù)機(jī)械效率的分析式，

式中，A為一常數(shù)。

當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時，平均機(jī)械損失壓力pmm將逐漸減少，ηit及Φc有適當(dāng)?shù)脑黾?，特別是pmm的下降占主導(dǎo)地位，故機(jī)械效率ηm將隨轉(zhuǎn)速的降低而提高。

2)在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速從最高轉(zhuǎn)速逐漸降低時，柴油機(jī)的充量系數(shù)Φc由于氣流速度的下降、節(jié)流損失的降低而逐漸提高，這對改善燃燒、提高指示熱效率ηit有好處。然而，在轉(zhuǎn)速過低時，出于不能利用氣流慣性進(jìn)行過后充氣，Φc出現(xiàn)下降趨勢，會使得指示熱效率ηit下降

柴油機(jī)特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的曲線1.循環(huán)燃料消耗量gb曲線隨轉(zhuǎn)速上升而增加。2.指示效率ηit曲線具有中間平坦，兩頭略低。3.機(jī)械效率ηm曲線總體趨勢是隨轉(zhuǎn)速的上升而下降。柴油機(jī)Ttq、Pe、bi、be指標(biāo)的速度特性1.轉(zhuǎn)矩Ttq受gb及ηm曲線有相反的變化趨勢而總體上變化較平坦。2.功率Pe隨轉(zhuǎn)速n上升而增大。由于Ttq曲線較平坦，所以達(dá)到的最大功率點遠(yuǎn)離最高使用轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)速n高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速時，功率仍持續(xù)加大。3.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，bi曲線變化規(guī)律與ηit相反，變化較平坦4.有效燃油消耗率be曲線是在曲線的基礎(chǔ)上作了

ηm修正，隨轉(zhuǎn)速的上升上翹幅度加大。柴油機(jī)與汽油機(jī)速度特性的對比汽油機(jī)速度特性1)汽油機(jī)的Ttq總體向下傾斜較大，尤其是在低負(fù)荷；柴油機(jī)的Ttq總體變化平坦，低負(fù)荷略向上揚配套汽車時存在動力性、穩(wěn)定性差異。2)汽油機(jī)Pe外特性的最大值往往是標(biāo)定功率點；柴油機(jī)Pe外特性無此極值點。3)汽油機(jī)be線陡峭些，尤其是低負(fù)荷；柴油機(jī)be線較平坦。柴油機(jī)速度特性汽油機(jī)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(qiáng)，行駛速度比較穩(wěn)定。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩與外界阻力矩在a點是平衡的，內(nèi)燃機(jī)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(jī)從工況a過渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增大了ΔTtq1，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低了Δn1。這說明駕駛員不用操作，發(fā)動機(jī)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(jī)，其速度特性如圖中曲線Ⅱ，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(Δn2＞Δn1)而轉(zhuǎn)矩增大的幅度并不大(ΔTtq2＜ΔTtq1)。這一結(jié)果說明，內(nèi)燃機(jī)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(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速也不會超速或飛車。柴油機(jī)的調(diào)節(jié)過程與裝置則與汽油機(jī)有明顯的不同，需要采用專門設(shè)計的調(diào)速器。

概念引入汽油機(jī)、柴油機(jī)外特性曲線與阻力線的平衡關(guān)系外特性的動力適應(yīng)性1）轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)與轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)2）轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)Question:三條轉(zhuǎn)矩外特性線，哪一條線的動力適應(yīng)性最好？結(jié)論：KT和Kn越大，發(fā)動機(jī)克服阻力的能力越強(qiáng)汽油機(jī):1.6~2.5柴油機(jī):1.4~2.0汽油機(jī):1.25~1.35柴油機(jī):<1.052>1,Kn1=Kn23=2,Kn3>Kn2柴油機(jī)與汽油機(jī)外特性的對比相同標(biāo)定點條件下，汽、柴油機(jī)動力適應(yīng)性對比結(jié)論：同一檔位，汽油機(jī)的加速和克服阻力能力優(yōu)于柴油機(jī)。柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速更遠(yuǎn)偏離標(biāo)定轉(zhuǎn)速，造成“飛車”。柴油機(jī)需要低速“校正”；高速“調(diào)速”。柴油機(jī)外特性的校正虛線——煙度限制線。剖面線——可以讓外特性進(jìn)行校正而不使煙度超標(biāo)的空間。校正方法：

機(jī)械校正:加速踏板位置不變，油量調(diào)節(jié)桿位置隨轉(zhuǎn)速下降而自動增大。校正外特性曲線——機(jī)械校正法得到的速度特性已不符合油量調(diào)節(jié)桿位置不變的定義，故稱之為校正外特性曲線。90年代的一款汽油發(fā)動機(jī)外特性曲線實際發(fā)動機(jī)外特性曲線江鈴VMR425柴油機(jī)外特性曲線柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(1)發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作原理

汽油機(jī)節(jié)氣門控制負(fù)荷，向下傾斜的速度特性線具有很好的自我調(diào)節(jié)能力。

柴油機(jī)油量調(diào)節(jié)桿控制負(fù)荷，速度特性變化平坦，速度波動大，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)。轉(zhuǎn)速波動大或飛車轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或熄火柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)P型直列泵柱塞軸向分配泵單體泵(UPS)共軌(CR)泵噴嘴(UIS)柴油機(jī)有哪幾種常用的燃油噴射系統(tǒng)？柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)是如何分類的？位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng):

直列泵、柱塞分配泵不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，只是用電控裝置取代機(jī)械調(diào)速器和提前器，對油量調(diào)節(jié)桿(直列泵)和油量調(diào)節(jié)環(huán)套(分配泵)的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)油量和定時的控制。2)時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)：單體泵、泵噴嘴（UIS、UPS）利用安裝在高壓油路中的高速、強(qiáng)力電磁閥直接控制噴油時刻和噴油量（泄壓電磁閥開閉時刻）。3)

壓力-時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)：共軌系統(tǒng)（CR）噴射壓力與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速解藕，在高壓油泵和噴油器之間加裝穩(wěn)壓腔（共軌），精確控制壓力、噴油時刻和噴油脈寬。柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)(軸向)分配泵直列泵柴油機(jī)的調(diào)速特性只有柱塞式直列泵和分配泵有調(diào)速問題！柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機(jī)的調(diào)速模式

全程調(diào)速：所有轉(zhuǎn)速起作用。加速踏板不直接控制油量調(diào)節(jié)桿，而是控制彈簧預(yù)緊力。調(diào)速前,油量調(diào)節(jié)位置處于最大供油轉(zhuǎn)速增加,飛錘張開,推動滑套右移擺動擺桿9,通過牽引桿10帶動從動桿11,使油量調(diào)節(jié)桿17往右移減油;反之加油。飛錘離心力(支持力)當(dāng)量彈簧恢復(fù)力操縱桿轉(zhuǎn)角位置彈簧恢復(fù)力E取決于滑套位置z和操縱桿位置ψ滑套位移柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機(jī)的調(diào)速模式

全程調(diào)速：所有轉(zhuǎn)速起作用。加速踏板不直接控制油量調(diào)節(jié)桿，而是控制彈簧預(yù)緊力。注意：

每一個踏板位置只對應(yīng)一條調(diào)速特性線；

每條曲線都是從低速時的外特性平線開始，到了各自的調(diào)速轉(zhuǎn)速后才變?yōu)橄陆档恼{(diào)速特性線；

加速踏板位置越大，調(diào)速轉(zhuǎn)速越高。柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機(jī)的調(diào)速模式

兩級調(diào)速：標(biāo)定轉(zhuǎn)速和低速起作用。中間轉(zhuǎn)速由駕駛員直接控制油量調(diào)節(jié)桿。彈簧恢復(fù)力飛錘離心力(支持力)操縱桿轉(zhuǎn)角位置彈簧恢復(fù)力E只取決于滑套位置z,與操縱桿位置ψ無關(guān)。有突變?；孜灰茰p油加油柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機(jī)的調(diào)速模式

兩級調(diào)速：標(biāo)定轉(zhuǎn)速和低速起作用。中間轉(zhuǎn)速由駕駛員直接控制油量。注意：

兩級調(diào)速特性具有階梯狀變化特點；

每一個加速踏板位置均在固定的低速n1和標(biāo)定轉(zhuǎn)速nn調(diào)速；

加速踏板位置越大，曲線由下向上移動。柴油機(jī)的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比性能全程調(diào)速兩級調(diào)速轉(zhuǎn)速控制各工況均可控制高速和怠速可控，中間轉(zhuǎn)速由駕駛員控制過渡過程加減速時有不平穩(wěn)和前后顛簸的感覺過渡工況平穩(wěn)操作直接控制調(diào)速彈簧，較費力；負(fù)荷變化時轉(zhuǎn)速變動小，不必經(jīng)常踩換油門位置操作輕便，但轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化較大，需要經(jīng)常變換加速踏板位置排放加速時易冒黑煙除全負(fù)荷加速外，其余工況煙度較小作業(yè)效率滿負(fù)荷減速時，只須減小加速踏板位置，不必頻繁換檔，作業(yè)效率高減小加速踏板位置也使油量和轉(zhuǎn)矩下降，只能換低檔，作業(yè)效率低全程：A-C-D-B兩極：A-C’-B提高汽車動力性的措施1.選擇合適的發(fā)動機(jī)2.配套合適的發(fā)動機(jī)外特性曲線3.汽車傳動系統(tǒng)的合理匹配2)負(fù)荷特性：反映發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)：Pen：標(biāo)定點功率Pes：冒煙界限Pemax：極限功率主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配

同負(fù)荷條件下，汽油機(jī)be>柴油機(jī)be

中、低負(fù)荷時，汽油機(jī)be>>柴油機(jī)be汽油機(jī)特性參數(shù)隨負(fù)荷的變化1.指示效率ηit曲線在高、低負(fù)荷兩端均呈下降趨勢，總體上則隨負(fù)荷減小而變小。2.指示效率ηm曲線總體是隨負(fù)荷Pe的增加而上升，中等負(fù)荷后漸趨平坦。3.充量系數(shù)φc曲線隨節(jié)氣門開度加大，流動損失減小，φc大致成正比上升，在大負(fù)荷工況，隨著負(fù)荷加大，進(jìn)氣溫度上升，φc增幅略有下降。4.過量空氣系數(shù)φa曲線在大負(fù)荷供給功率混合氣φc=0.85-0.9，中負(fù)荷供給經(jīng)濟(jì)混合氣φa=1.05-1.1.低負(fù)荷φa=0.9-0.6.帶氧傳感器和三效催化轉(zhuǎn)化器的汽油機(jī)，大部分負(fù)荷φa=1.0汽油機(jī)Ttq、Pe、bi、be指標(biāo)的負(fù)荷度特性1.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，總體上呈兩端上翹形狀，在中、低負(fù)荷區(qū)，隨負(fù)荷上升而下降2.有效燃油消耗率be是bi曲線疊加ηm影響。怠速時，be為無窮大，之后負(fù)荷上升而急劇下降，約80%-85%負(fù)荷時達(dá)到最低值，此后隨負(fù)荷繼續(xù)增大由于混合氣加濃又有所上升。3.整機(jī)燃油消耗率B曲線，B正比于φc/φa,主要受曲線的影響而呈凹升的趨勢。柴油機(jī)特性參數(shù)隨負(fù)荷變化的曲線1.循環(huán)燃料消耗量gb曲線隨加大近似線性增加，但高負(fù)荷后，由于燃燒惡化，gb會迅速增加。2.指示效率ηit曲線高、低負(fù)荷兩頭均呈下降趨勢，總體上隨負(fù)荷降低而增加，此趨勢與汽油機(jī)相反。3.指示效率ηm曲線變化趨勢與原因與汽油機(jī)相同。柴油機(jī)B、bi、be指標(biāo)的負(fù)荷度特性1.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，總體上隨負(fù)荷上升而加大，兩頭呈上翹趨勢，大功率時增長較大。2.有效燃油消耗率be是bi曲線疊加ηm影響?？傮w趨勢與汽油機(jī)有相似之處。但值得注意的是，由于ηit曲線和ηm曲線的總變化趨勢正好相反，因此在中、低負(fù)荷區(qū)有較寬的平坦段。在接近80%-90%負(fù)荷率處達(dá)到最低值，此后隨負(fù)荷繼續(xù)增大燃燒惡化而又有所上升。3.整機(jī)燃油消耗率B曲線：由于gb曲線與負(fù)荷基本保持線性關(guān)系，所以B曲線的大部分區(qū)段近似線性變化，但大負(fù)荷后呈凹升趨勢。柴油機(jī)與汽油機(jī)負(fù)荷特性的區(qū)別1)汽油機(jī)的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中、小負(fù)荷段過渡時，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯較差。2)汽油機(jī)排溫普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。3)汽油機(jī)的燃油消耗量曲線彎曲度較大，而柴油機(jī)的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段的線性較好。特性差別的解釋（1）造成汽油機(jī)與柴油機(jī)燃油消耗率差異的主要原因就在于指示熱效率的差異。由于柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高出較多，其過量空氣系數(shù)也要比汽油機(jī)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(jī)的指示熱效率要比汽油機(jī)要高。這樣，從數(shù)值上看，汽油機(jī)的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機(jī)。另一方面，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(jī)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(jī)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(jī)的燃油消耗率在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。特性差別的解釋（2）

排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因來解釋。汽油機(jī)的壓縮比比柴油機(jī)低，相應(yīng)的膨脹比也低，排溫就要比柴油機(jī)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(jī)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。3)全特性：全工況面內(nèi)，速度特性與負(fù)荷特性的綜合，用以分析多工況的性能。倒拖線下坡-0+Ttqpme轉(zhuǎn)矩外特性線Pe=constbeminPemax道路阻力曲線be=constnPnminnmaxn上坡l四條重要的特性曲線：（1）轉(zhuǎn)矩外特性線（2）等油耗線（3）等功率線（4）道路行駛阻力線主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配（一）萬有特性的繪制方法

根據(jù)發(fā)動機(jī)類型的不同，萬有特性有兩種繪制方法，即負(fù)荷特性法和速度特性法。對于柴油機(jī)，一般是依據(jù)不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，用作圖法求出；對于汽油機(jī)，則根據(jù)不同節(jié)氣門位置的速度特性，用作圖法求得。近年來，由于計算機(jī)測試技術(shù)以及計算技術(shù)的應(yīng)用，也可采用數(shù)值計算方法對大量的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸及等值線的插值運算，從而直接得到萬有特性。1、負(fù)荷特性法（等油耗線作法）1)將各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性以平均有效壓力pme為橫坐標(biāo)，be為縱坐標(biāo)，以同一比例尺繪出特性曲線若干張。2)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍，標(biāo)出萬有特性橫坐標(biāo)n的標(biāo)尺，縱坐標(biāo)pme的標(biāo)尺則與整理得到的負(fù)荷特性上的pme標(biāo)尺相同。

3)將某一轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性旋轉(zhuǎn)90。后置于萬有特性縱坐標(biāo)軸的左側(cè)，使同樣是平均有效壓力的兩個坐標(biāo)對齊。在負(fù)荷特性圖上引若干條等燃油消耗率線與be線相交，每條線各有一至二個交點；再從每一個交點引水平線至萬有特性上與負(fù)荷特性線相同轉(zhuǎn)速的位置上，獲得若干新交點。在每一交點上標(biāo)注出燃油消耗率的數(shù)值。

4)然后，更換另一轉(zhuǎn)速下的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性，按照與上述同樣的方法，得到另—轉(zhuǎn)速位置下的若干交點。在交點上同樣標(biāo)上相應(yīng)的燃油消耗率數(shù)值。

5)所有轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性都經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換后，依次將be值相等的點連成光滑曲線，即可得到萬有特性上的等燃油消耗率線。1、負(fù)荷特性法

（等功率線作法）等功率曲線是根據(jù)式(8—1)的變化形式

作出，其中K對于一個給定的內(nèi)燃機(jī)為常數(shù)，這樣，在pme—n坐標(biāo)中，等功率曲線是一族雙曲線。將內(nèi)燃機(jī)全負(fù)荷的速度特性線pme＝f(n)的關(guān)系畫在萬有特性圖上，就構(gòu)成了萬有特性的上邊界線。2、速度特性法1)在第一象限中繪出不同節(jié)氣門開度下的速度特性上的轉(zhuǎn)矩曲線(以平均有效壓力pme，表示)，在曲線尾端標(biāo)出相應(yīng)的節(jié)氣門開度。2)在第四象限繪出相應(yīng)節(jié)氣門開度下的燃油消耗率be曲線，同樣注明節(jié)氣門開度的百分?jǐn)?shù)。

3)在be的坐標(biāo)軸上，引若干條等燃油消耗率的水平線與曲線相交，每一水平線與be曲線族均有一組交點。通過交點引鉛垂線向上至第一象限，與相應(yīng)開度的轉(zhuǎn)矩曲線相交，得到一組新交點，并注明燃油消耗率數(shù)值。此時，同—組交點的be值是相等的。4)將等be值的各點連成光滑的等值線，并標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)值，從而得到萬有特性上的等燃油消耗率曲線。這樣，不同節(jié)氣門開度下的速度特性全部反映在一張圖中，這對于車用發(fā)動機(jī)而言，應(yīng)用十分方便。汽油機(jī)與柴油機(jī)萬有特性的對比如何識別汽油機(jī)與柴油機(jī)的MAP圖？（1）最低燃油耗率（2）最高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配本節(jié)重點介紹內(nèi)燃機(jī)與動力機(jī)械匹配過程中應(yīng)遵循的基本原則和主要方法。由于工作機(jī)械的形式各異、方式不同，匹配的方法也不盡相同。其中，汽車的運行工況比較復(fù)雜，其匹配問題在內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)械的匹配中具有一定的代表性，所以本節(jié)介紹的重點是汽車與發(fā)動機(jī)的合理匹配。

一、車用內(nèi)燃機(jī)的匹配（一）動力性匹配（二）經(jīng)濟(jì)性匹配（一）動力性匹配內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩Ttq在汽車驅(qū)動輪上產(chǎn)生的驅(qū)動力Ft為：內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速n與汽車車速的關(guān)系：ik、i0分別為汽車變速器、主減速器傳動比；ηt為傳動系效率，r為驅(qū)動輪工作半徑。于是，可以得到發(fā)動機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩曲線Ttq(n)得出變速器不同檔位汽車驅(qū)動特性曲線。1）發(fā)動機(jī)外特性與整車動力性汽車排擋傳動比汽車主傳動比

無級傳動使整車具有最大的動力性能：

最大驅(qū)動力ab

最大車速cd

檔位越高，覆蓋的車速范圍廣儲備功率主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配不同檔位驅(qū)動力最大爬坡度最高車速最高使用轉(zhuǎn)速后備驅(qū)動力用于加速（二）燃油經(jīng)濟(jì)性匹配汽車的使用油耗g100(L/100km)可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷（功率Pe或阻力Fr）和燃油消耗率be計算由上式可見，在其他條件不變的條件下，汽車的使用油耗g100與

成正比，只有當(dāng)其乘積為最小時，

g100才能達(dá)到最小。發(fā)動機(jī)在bemin下工作時，汽車的g100不一定最低，只有在車速和功率都不變，汽車的g100才與發(fā)動機(jī)的be變化趨勢相同。單純改變傳動比，使發(fā)動機(jī)在pme較高而be較低的工況運行，并不能降低汽車的g100。應(yīng)該設(shè)法使發(fā)動機(jī)的萬有特性的最低油耗區(qū)移至中等轉(zhuǎn)速、較低符合區(qū)域，即設(shè)法是發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)區(qū)位于常用檔位、常用車速區(qū)。這就要求選擇發(fā)動機(jī)時，對其特性提出具體要求，或設(shè)法改變特性，適應(yīng)與汽車匹配的要求。汽車用不同的變速器檔位行駛時，g100差異較大。在同一道路條件與車速下，雖然發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率不變，但檔位越低（傳動比越大），后備驅(qū)動力越大，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率越低，be越高，

g100也越大。使用高檔位的情況則與此相反。因此增加變速器的擋位，加大通過選用合適擋位使發(fā)動機(jī)處于經(jīng)濟(jì)工況的概率，有利于汽車的節(jié)油。近年來，汽車變速器檔位有逐漸增加的趨勢，轎車變速器已有5擋，重型貨車甚至達(dá)10擋以上。自動控制的無級變速在這方面可達(dá)到最優(yōu)化。汽車在中低速行駛時，

g100最低。高速行駛時雖然發(fā)動機(jī)負(fù)荷率較高，但汽車行駛阻力由于空氣阻力與扎成正比而急劇增大，導(dǎo)致g100上升。但低速行車造成生產(chǎn)率下降，所以真正的經(jīng)濟(jì)車速應(yīng)使小g100

／va最小。2)發(fā)動機(jī)全特性與整車燃油經(jīng)濟(jì)性百公里油耗(L/100km):結(jié)論:對于汽車任一工況,理論上可以合理選擇i0,ik,pme和be值,使g100最小。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配2)發(fā)動機(jī)全特性與整車燃油經(jīng)濟(jì)性對無級傳動(CVT)，選擇發(fā)動機(jī)等功率線上最低燃油耗率（黑點）來匹配，可以使汽車燃油經(jīng)濟(jì)性最佳。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配汽車萬有特性

g100隨車速的增加而增大。

車速不變(u1)，不同檔位使用油耗差別很大(1’點和2’點)。汽車行駛時，盡量使用高速擋。

改進(jìn)前速比(前三擋間隔太小):Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ=5.56:2.77:1.64:1

改進(jìn)后速比:Ⅰ’:Ⅱ’:Ⅲ’:Ⅳ’=5.08:2.57:1.28:0.83480km/h,四檔節(jié)油效果(B→A):9%

各檔速比的選擇不僅是動力性匹配問題，也與汽車的經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。主要內(nèi)容1.發(fā)動機(jī)運行工況2.發(fā)動機(jī)特性曲線分類3.發(fā)動機(jī)運行特性4.發(fā)動機(jī)與整車匹配3)改善整車經(jīng)濟(jì)性匹配的途徑(小結(jié))

發(fā)動機(jī)：設(shè)法使發(fā)動機(jī)萬有特性的低油耗區(qū)位于常用排擋、常用車速區(qū)。檔位：在同一道路和車速條件下，盡可能使用高檔；檔位越多，增加了發(fā)動機(jī)處于經(jīng)濟(jì)性工作狀態(tài)的機(jī)會，有利于提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性（如采用CVT）。

行駛車速：接近于中等車速，使用油耗最低。

適用車速＝(g100/u)min。既可節(jié)油，又可提高生產(chǎn)率。降低機(jī)械損失燃燒系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速不敏感1、決定平面工況MAP圖的特征曲線；額定功率的確定。2、特性曲線的分類；運行特性曲線的分類；萬有特性的特征曲線。3、汽油機(jī)速度和負(fù)荷特性與柴油機(jī)速度和負(fù)荷特性的差異及形成差異的原因。4、柴油機(jī)外特性的校正與調(diào)速。5、發(fā)動機(jī)速度特性與整車動力性的關(guān)系及其匹配；發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性與整車燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系及其匹配。6、自學(xué)混合動力系統(tǒng)及其運行特性。小結(jié)混合動力系統(tǒng)及其運行特性混合動力汽車（HybridElectricalVehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機(jī)）的汽車。通過在混合動力汽車上使用電機(jī)，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放混合動力減少怠速工作狀態(tài)。汽車遇紅燈時，可通過控制系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)動機(jī)，消除怠速運轉(zhuǎn)，起步時用驅(qū)動電機(jī)迅速起動發(fā)動機(jī)。制動能量回收。制動時，電動機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)工作模式，回收能量?！簞P雷德混動版』『思域混動版』『一汽豐田普銳斯』現(xiàn)代－“先鋒”HEV空車重量：1320kg

最高速度：175km/h

加速性能：12.0sec.(0->100km/h)

耗油量：28km/t

引擎：1500cc汽油

發(fā)動機(jī)：BrushlessDC

電池：Ni-MH6.5Ah現(xiàn)代－“城市”HEV空車重量：5640kg

最高速度：85km/h

加速性能：7.2sec.(0->40km/h)

耗油量：10km/t

效果：降低了20%的燃料費用

排氣量：減少30%

生產(chǎn)時間：2000年2月

發(fā)動機(jī)：AC感應(yīng)器

電池：Ni-MH

發(fā)電機(jī)AC感應(yīng)器

引擎：1500cc汽油主要混合動力汽車豐田4WDPrirusHEV馬自達(dá)4WDMXSportsTourerHEV主要混合動力汽車日野DUTOROHybridTOWNDELIVERY串聯(lián)構(gòu)型一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動汽車。在這種聯(lián)結(jié)方式下，電池就象一個水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。電池對在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多，轎車上很少使用。

串聯(lián)串聯(lián)混合動力汽車能量流動1.蓄電池驅(qū)動模式。2.發(fā)動機(jī)、蓄電池聯(lián)合工作模式3.制動能量回收模式4.停車充電模式并聯(lián)構(gòu)型二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃