发动机原理第八章发动机特性.ppt

本章要求： 了解：柴油机调速器的原理。 理解：发动机特性曲线变化的原因。 掌握：汽、柴油机特性曲线的意义，实验方法。,第八章 发动机特性,发动机工况： 发动机的运行情况，是以其发出的功率Ne和转速n来表示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。,发动机特性： 发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系。 其中随调整情况而变化的关系称为调整特性 如：柴油机供油提前角调整特性 汽油机点火提前角调整特性 随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性) 发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。,第一节 负荷特性,定义： 转速不变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。 用曲线表示负荷特性曲线。 负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下最大扭矩之比，用百分数表示。,一、汽油机的负荷特性,（一）定义： 汽油机保持某一转速不变，点火提前角，化油器调整完好时，逐步改变节气门开度，ge、Gf随负荷变化的关系。,性能指标,（二）曲线特性：,（1）主要工作参数的变化,（2）ge=f（Ne)曲线的变化,怠速时: m=0, ge=; (m=1-Nm/Ni) 负荷： ，燃速-i 机械损失相对-m ge直至gemin。 负荷再增加, -i ge又上升。 负荷混合气量 所以Gf,二、柴油机的负荷特性,（一）定义： 当柴油机保持转速不变，改变循环供油量g时，ge随负荷而变化的关系。,性能指标,（二）曲线特性,（1）主要工作参数的变化,（2）ge=f（Ne)曲线的变化,1点： 最小油耗点； 2点： 冒烟界线点； 3点： 最大功率点。,三、负荷特性的意义,1、评价不同类型的发动机的经济性 经济性好的要求： （1）gemin较小； （2）负荷特性曲线在gemin附近要平坦。 柴油机经济性比汽油机好，gemin大约低20-30%。,2、找出提高汽车经济性的途径,提高汽车的负荷率。 在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的负荷率，选用功率较小的发动机。 3、柴油机功率标定 对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点2； 对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点1。,第二节 速度特性,定义： 发动机的燃油供给调节机构位置一定时，发动机的性能指标（Me、Ne、ge）随转速而变化的关系。 节气门开度最大或喷油泵齿条位置处于最大供油位置时，发动机的速度特性称为全负荷速度特性，或外特性，其它称为部分负荷速度特性。,一、汽油机的速度特性,（一）外特性,1、主要工作参数的变化,节气门开度一定， 基本不随n而变化,转速由低速开始上升时，Me随转速的升高而下降较快。 工作参数中， 对Me影响最大的是v，即Me的大小主要取决于进入气缸的混合气量。 Me v/ Ne Me n ge1/im,2、Me、Ne、ge=f（n）曲线,（二）部分负荷特性,1-节气门全开 节气门开度12345,汽油机的速度特性曲线,节气门开度越小，Me曲线越陡，且最大功率点向低速方向移动。,汽油机的外特性是在节气门全开时测得的,曲线上每一点表示它在此转速下的最大功率及最大扭矩，故它代表内燃机的最高动力性能，所有汽油机均需做外特性曲线。,二、柴油机的速度特性,（一）外特性,1、主要工作参数的变化,性能指标,柴油机发出扭矩的多少，主要取决于g的大小。Me曲线变化平稳,比汽油机的Me曲线平坦。 Ne与Me、n成正比由于Me变化平坦，在一定的转速范围内，功率几乎与转速成正比增加。,2、Me、Ne=f（n）曲线,（二)部分负荷速度特性,喷油泵齿条位置一定时,循环供油量随转速而变化的关系 喷油泵的速度特性.,h4-全负荷；h3、h2、h1-部分负荷,Me的变化主要取决于循环供油量的变化 柴油机部分负荷特性曲线，与外特性曲线平行且位于其下方.,Me.Ne=f(n)曲线,190%负荷 275%负荷 355%负荷,三、外特性的意义,(一)评价发动机的动力性 发动机的动力性指标高的要求： 1.从外特性曲线及最大功率Nemax.后备功率看:,外特性曲线,汽车行驶阻力曲线,后备功率,部分负荷速度特性,2.扭矩储备系数 m 定义：发动机的外特性曲线上最大扭矩Memax与标定工况下的扭矩Me之比值 m=(Memax-Me)/Me100% 适应系数： K= Memax/Me,图7-13 发动机最大扭矩对克服阻力的影响,作用：评价汽车不换档，发动机克服短期超负荷的能力。,* K大，工作越稳定。汽油机Me陡，稳定性优于柴油机。,3.转速储备系数 n 定义：发动机标定工况下的转速na与最大扭矩下的转速nmax之比。 n=na/nmax,图7-14 发动机最大扭矩对应的转速 对克服阻力的影响,作用：评价汽车不换档，发动机克服短期超负荷的能力。,（二）评价发动机的工作稳定性,由扭矩储备系数m来评价，m大，意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。 不同的车用发动机对后备功率、m、n的要求不同，轿车要求后备功率大， 对m、n不要求；载重车考虑经济性，后备功率不大，但m、n要高。,第三节 柴油机的调速特性,一、柴油机上安装调速性的必要性 1、怠速转速不稳； 2、怠速易熄火； 3、高速易飞车 造成上述问题的根本原因是g随转速的增加而增加，所以调速器工作时，g应随转速的增加而减少。,二、全程式调速器,1、定义： 从最低转速到最高转速都起作用的调速器。,调速手柄,加速,减油,加油,调速弹簧,供油齿条,推力盘,全程调速器工作原理,2、调速特性,定义:在调速器起作用时,柴油机的性能指标(Ne、Me、ge)随转速或负荷而变化的关系。,图7-20 6120柴油机的调速特性,1、定义：只在最低转速和最高转速时才起作用的调速器。 2、调速特性,三、两极式调速器,第四节 万有特性,1、为了能在一张图上全面表示内燃机性能，经常应用多参数特性，即万有特性。 2、应用最广的万有特性里以速度做横坐标，平均有效压力（或扭矩）做纵坐标。在坐标内做出若干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。 3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性图。,4、意义：,（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越差。 （2）等耗油率曲线的形状及分布情况对发动机的使用经济性有重要影响。对汽车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间位置，使常用转速和负荷落在最经济区域内，并希望等油耗率曲线在横向较长。,EQ6100性汽油机万有特性,1、同时确定发动机最经济的转速和负荷。 2、等ge曲线的形状与分布的影响 （1）最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。 （2）等ge曲线横向长，转速范围宽 等ge曲线纵向长，负荷范围宽 车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间偏上位置，并希望等油耗率曲线在横向较长。 可以结合传动系绘制整车的万有特性作为节油参考。,CA6102汽油机万有特性,EQD6102-1柴油机万有特性,汽、柴油机万有特性比较,（1）汽油机：最低油耗偏高，经济区偏小；等ge线在低速区向大负荷收敛，说明汽油机在低速低负荷ge较高。等Ne线随转速升高而斜穿等ge线，故Ne一定时，n越高越废油。n一定, ge/Me比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。 （2）柴油机：最低ge较低，经济区宽；等ge线在高低速均不收敛，变化较平坦；等Ne线向高转速延伸时，ge变化不大。,万有特性图的做法,柴油机排放万有特性,柴油机排放万有特性,柴油机排放万有特性,图6-17 燃油的喷射过程,