汽車構(gòu)造（上）課件第十一章發(fā)動機(jī)特性

第十一章發(fā)動機(jī)特性§11-1發(fā)動機(jī)工況和性能指標(biāo)一發(fā)動機(jī)工況工況指發(fā)動機(jī)的工作運(yùn)行情況。它決定了發(fā)動機(jī)所需要的有效功率Ne和轉(zhuǎn)速n。 工況—Ne，轉(zhuǎn)速n。

[w]

[kw]

[kw] 所以Ne，n和Me三參數(shù)知其中二個，第三個就確定了。內(nèi)燃機(jī)的工況也確定了。內(nèi)燃機(jī)的工況發(fā)生變化，其性能指標(biāo)也發(fā)生變化。內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的關(guān)系稱為內(nèi)燃機(jī)特性。性能指標(biāo)可分為經(jīng)濟(jì)和動力性能指標(biāo)。通常把性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的關(guān)系繪成曲線，稱為特性曲線。特性曲線是評價內(nèi)燃機(jī)性能簡單、方便的形式，可評價內(nèi)燃機(jī)在不同工況下的動力性和經(jīng)濟(jì)性及合理使用內(nèi)燃機(jī)。二發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)一般發(fā)動機(jī)的過程參數(shù)有充氣系數(shù)，指示效率，機(jī)械效率，過量空氣系數(shù)。發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)和過程參數(shù)之間的關(guān)系通過內(nèi)燃機(jī)原理可知如下式。內(nèi)燃機(jī)特性有很多，主要有負(fù)荷特性，速度特性，調(diào)速特性，萬有特性等。§11-2發(fā)動機(jī)速度特性發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度（或油門拉桿位置）不變，發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。一汽油機(jī)的速度特性（一）定義汽油機(jī)節(jié)氣門開度固定不變，汽油機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。外特性（全負(fù)荷的速度特性）—節(jié)氣門全開（100%）,測得的速度特性。部分速度特性—節(jié)氣門固定在部分開啟位置,測得的速度特性。（二）外特性曲線1、Me曲線n

g

（不多可視為常數(shù)）

（1）—n

氣流慣性

；n

節(jié)流損失

。在中間某一轉(zhuǎn)速下，能最好的利用氣流慣性，最大（2）—n

氣流運(yùn)動

混合氣形成改善

；

n

燃燒時間，燃燒惡化

。在中間某一轉(zhuǎn)速下，最大（3）—n

。（4）Me—低速時:n

使Me變化不大,略有；

高速時:

n

使Me。

2、Ne曲線（功率）低速時:n

Me

（不大）,但Ne

Me

n

Ne；高速時:n

Me

Ne

（不大）。3、ge

曲線（燃油消耗率）低速時:n

，，大于

ge

（不大）；高速時:n

，

ge

。有一個對應(yīng)的n,整個曲線變化不大。4、GT曲線（小時耗油量）低速時:n

GT。高速時:n

GT

（不大）；GT曲線先陡后緩。（三）外特性的意義1后備功率后備功率大,爬坡、加速性好。但后備功率過大,則常用工況在低負(fù)荷區(qū),經(jīng)濟(jì)性差。圖中A點(diǎn)，后備功率為零。2最大Me時的n

最大Me時的n越低,克服外界阻力能力越強(qiáng)。

A、B發(fā)動機(jī)的最大Me相同，但A機(jī)最大Me所對應(yīng)的n比B機(jī)低。當(dāng)外界阻力矩為R1時，A、B兩機(jī)均在n1下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力矩增大至R2時，B機(jī)發(fā)出最大扭矩在n2B下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，此時A機(jī)則在n2A下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)外界阻力矩再增大至R3時，A機(jī)發(fā)出最大扭矩在n3A下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，而B機(jī)無法克服外界阻力矩，只能熄火。二柴油機(jī)的速度特性（一）定義 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)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。 外特性（全負(fù)荷的速度特性）—油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定功率循環(huán)油量位置時,測得的速度特性。 部分速度特性—油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油位置時,測得的速度特性。（二）標(biāo)定功率 對于非增壓發(fā)動機(jī)來說,最大功率要受到平均有效壓力和轉(zhuǎn)速兩方面的限制。一臺發(fā)動機(jī)的功率究竟標(biāo)定多大才適合,這要根據(jù)發(fā)動機(jī)特性和具體用途、使用特點(diǎn)及壽命和可靠性要求而人為確定,根據(jù)我國情況,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率分為下列四級1、15分鐘功率—允許發(fā)動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。2、1小時功率—允許發(fā)動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1小時的最大有效功率。3、12小時功率—允許發(fā)動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時的最大有效功率。4、持續(xù)功率—允許發(fā)動機(jī)長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。每臺發(fā)動機(jī)都應(yīng)按用途在銘牌上標(biāo)明上述四種功率的兩種及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。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(shí)驗(yàn)時,應(yīng)把兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來。國家規(guī)定：車用柴油機(jī),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(shí)驗(yàn)。一般柴油機(jī)只作外特性就可以了。時間越短,功率值應(yīng)越大。如：15分鐘功率比12小時功率大。（三）外特性曲線1Me曲線（1）—n

；n

。（2）g—n

g

（油泵速度特性）。（3）

—n

g，

。（4）—n

；n

燃燒時間，

。（5）—n

。（6）Me—,

不如快,

使曲線平緩。2Ne曲線

Me曲線平緩—Me基本是常數(shù)，則

n

Ne—幾乎是成直線關(guān)系。3ge曲線低速時:n

，

ge

（不大）；高速時:n

，

ge

。有一個對應(yīng)的n,整個曲線變化不大。4GT曲線低速時:n

，

GT；高速時:n

，

GT。整個GT曲線較陡。四）扭矩儲備系數(shù)和適應(yīng)性系數(shù)K

,K

n時,Me快不換檔情況下,克服短期超載能力強(qiáng)?！?1-3發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性一汽油機(jī)的負(fù)荷特性轉(zhuǎn)速n不變，發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系。如:在不換檔情況下，汽車上坡時加大油門，下坡時關(guān)小油門，而維持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n不變，這時發(fā)動機(jī)沿負(fù)荷特性工作。（一）定義轉(zhuǎn)速n不變，汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷—節(jié)氣門開度變化的關(guān)系。（二）特性曲線1ge曲線負(fù)荷

節(jié)氣門開度

,

ge

—曲線陡。負(fù)荷

為發(fā)出最大功率

<1,燃燒不完全

ge

。2GT曲線負(fù)荷

GT

負(fù)荷，開度70～80%時化油器中省油器（或多腔分動化油器的副腔）開始起作用,使混合氣變濃,=0.8～0.9GT

。二柴油機(jī)的負(fù)荷特性（一）定義 轉(zhuǎn)速n不變，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷—油門開度變化的關(guān)系。（二）特性曲線1，曲線負(fù)荷

g

燃燒完全程度

。負(fù)荷

g

Ni,Nm基本不變

2ge曲線

負(fù)荷

g

，

ge

。負(fù)荷

g

燃燒惡化

，

ge

。若負(fù)荷

冒黑煙、積炭,發(fā)動機(jī)過熱,故障,壽命。3ge曲線上的特征點(diǎn)1點(diǎn)—gemin。2點(diǎn)—排黑煙,冒煙界限點(diǎn)。標(biāo)定功率的選擇：車用柴油機(jī)—定在冒煙界限處，即2點(diǎn)。拖拉機(jī)柴油機(jī)—定在冒煙界限2點(diǎn)以內(nèi)。3點(diǎn)—點(diǎn)。過3點(diǎn)—GT，ge

Ne

。選擇氣道、燃燒室結(jié)構(gòu),調(diào)整燃料供給系統(tǒng),常以負(fù)荷特性作為標(biāo)準(zhǔn)。三汽油機(jī)與柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線分析1同一n下：（1）gemin

經(jīng)濟(jì)性好。（2）曲線平緩—負(fù)荷變化較廣時,能保持較好的經(jīng)濟(jì)性。柴油機(jī)比汽油機(jī)gemin低,且曲線平緩。所以，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性比汽油機(jī)的好。2從負(fù)荷特性曲線可知,小負(fù)荷時,ge

。所以，在功力性滿足的前提下,不宜裝功率過大的發(fā)動機(jī),以求ge

—避免大馬拉小車。3全面評價經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)作出不同n下的許多負(fù)荷特性曲線—萬有特性曲線。§6-4發(fā)動機(jī)萬有特性一特性曲線外特性曲線—A－B－C－D。A：調(diào)速手柄最大位置，外界阻力矩R=0，最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速點(diǎn)。B：發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率點(diǎn)，。C：最大或Me點(diǎn),由此可得扭矩儲備系數(shù)和適應(yīng)性系數(shù)K。D：外特性上最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)。最低空轉(zhuǎn)點(diǎn)—怠速點(diǎn),圖中未標(biāo)出。二曲線的制?。ㄒ唬┑萭e曲線—作圖法1在pe－n圖上畫出A－B－C－D外特性曲線—等ge和Ne曲線不能超出此范圍。2pe

－n圖上的pe縱坐標(biāo)與ge－pe圖上的縱坐標(biāo)比例尺必須相同。3在ge－pe圖上做出數(shù)條負(fù)荷特性曲線。4做ge1直線—等ge曲線與這些負(fù)荷特性曲線相切、相交于一點(diǎn)或兩點(diǎn)。從相切、相交點(diǎn)引平行線至pe－n圖。從pe－n圖上的相應(yīng)n點(diǎn)引垂直線與平行線相交。用光滑曲線連接pe－n圖上的這些交點(diǎn)，即為萬有特性曲線的等ge1曲線。同理可作無數(shù)條等油耗曲線。（二）等Ne曲線—解析法

取一個Ne值,可以做出一條pe=f(n)曲線—等Ne曲線，再取一個Ne值,又可以做出一條等Ne曲線…等Ne曲線為一組雙曲線。三分析1最內(nèi)層的等ge曲線相當(dāng)于最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域。曲線越向外,ge越大。2若曲線沿橫向較長,則說明在負(fù)荷變化不大,而n變化較大的范圍內(nèi),ge變化較小。適于車用,其最經(jīng)濟(jì)區(qū)大約在萬有特性曲線的中間偏上位置。若曲線沿縱向較長,則說明在n變化不大,而負(fù)荷變化較大的范圍內(nèi),ge變化較小。適于拖拉機(jī)用,其最經(jīng)濟(jì)區(qū)大約在萬有特性曲線的上部。3若萬有特性不能滿足使用要求,則需調(diào)機(jī)或重新選機(jī)。§11-5發(fā)動機(jī)調(diào)速特性一裝調(diào)速器的必要性為防止高速飛車和低速熄火二全程式調(diào)速器在整個發(fā)動機(jī)工作范圍內(nèi)，調(diào)整扭矩特性（一）工作原理1.調(diào)速手柄2.調(diào)速彈簧3.固定螺母4.油量調(diào)節(jié)拉桿5.推力盤6.調(diào)速飛球7.油調(diào)節(jié)螺釘8.怠速螺釘9.限制螺釘 調(diào)速飛球在推力盤上的導(dǎo)向槽中滾動,兩球始終相觸,右邊推力盤沒有左右向移動,只有轉(zhuǎn)動。共有12個飛球,一邊6個,一共3付。1當(dāng)發(fā)動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速n下運(yùn)行時,飛球受離心力作用,對推力盤有一正壓力,水平方向分力與彈簧力相平衡,油門拉桿固定在推力盤5上,轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定在這種狀態(tài)下。 外界負(fù)荷

n

小球受離心力作用加大,對推力盤的正壓力加大,使推力盤5帶動油門拉桿向左移動供油量g，轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定在一新的狀態(tài)下。

n

供油量g。2調(diào)速手柄1調(diào)整彈簧2的預(yù)緊力彈簧力平衡點(diǎn)變化調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速值改變。一定的預(yù)緊力對應(yīng)于一定的轉(zhuǎn)速范圍。因此，在整個發(fā)動機(jī)工作范圍內(nèi)，均可調(diào)整扭矩特性。 調(diào)速手柄受到怠速螺釘8和限速螺釘9的限制,也就限制了柴油機(jī)的最高和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。（二）特性曲線n1—R1大,Me1,?gmaxn2—R2小,Me2,?gn3—R3=0,Me3=0,?gmin、K調(diào)速較大,多用于拖拉機(jī)上。三兩極式調(diào)速器為防止高速飛車和低速熄火。（一）工作原理1控制怠速轉(zhuǎn)速,n

g，不致過低而造成熄火。

n

受軟彈簧作用，W下行帶動1點(diǎn)下行

2為支點(diǎn)，由杠桿原理3點(diǎn)左移

4點(diǎn)左移，由4’點(diǎn)

4點(diǎn)

5為支點(diǎn)，6點(diǎn)右移由6’點(diǎn)

6點(diǎn)

g

n回升,不致熄火。

n

W上行,當(dāng)W接觸到硬彈簧后,由于力大,使W停止上行,g不再,

調(diào)速器失去作用,發(fā)動機(jī)按外特性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。2限制飛車,n

g，不致過高而造成飛車。

n

離心力大于和聯(lián)合預(yù)緊力，W

帶動1點(diǎn)上行

3點(diǎn)右行

4點(diǎn)右行

6點(diǎn)左行

g

n回降,不致飛車。

5點(diǎn)的左右移動取決于發(fā)動機(jī)的負(fù)荷,負(fù)荷

5點(diǎn)右移。二）特性曲