发动机原理与汽车理论第六章发动机特性

1/29 课程内容概述 第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用 3/29 第六章 发动机特性 第一节 发动机的工况 第二节 发动机的速度特性 第三节 发动机的负荷特性 第四节 发动机的调整特性 4/29 发动机特性 1.发动机特性： 性能指标随参数调整情况及使用工况而变 化关系。 调整特性： 性能指标随调整情况而变化关系。如点火、 喷油提前角调整特性等； 使用特性： 性能指标随使用工况而变化关系。如负荷特 性、速度特性、调速特性等。 2.特性曲线： 5/29 第一节 发动机的工况 发动机工况是指发动机实际运行的工作状况。 根据 ，当任意两个参数固定，就可以求出第三 个参数。比较常用 Pe与 n或 Me与 n两组参数表征发动机稳 定运行的工况点。发动机的负荷是指发动机所遇到的阻 力矩大小，有时也用 pe表示负荷的高低。 eeP M n 6/29 发动机工况的分类 根据发动机的用途，其工况可分三类： 固定式工况 ： 螺旋浆工况 ： 面工况 ： 7/29 固定式工况 特点： 功率变化时，转速几乎保持不 变。如发电用的发动机，负荷变化没 有一定的规律，但转速必须保持稳定， 以保证输送电压和频率的恒定，反映 在工况图上是一条垂直线，属于线工 况。（如直线 1）。 8/29 螺旋浆工况 特点： 功率和转速接近于幂函数 关系。如船用发动机驱动螺旋桨 时，发动机发出的功率必须与螺 旋桨所吸收的功率（ Pe=kn3）相 等，也属于线工况（如曲线 2）。 9/29 面工况 特点： 功率和转速变化范围很大， 如车用发动机。这种工况用曲线 3下面的阴影面积表示。 10/29 第二节 发动机的速度特性 一、 汽油机的速度特性 ： 二、 柴油机的速度特性 ： 三、 发动机的工作范围 : 四、 扭矩储备系数 : 五、 发动机的标定工况 : 11/29 发动机的速度特性 1.定义 :指发动机在油量调节机构（节气门开度或供油拉杆、齿条） 位置保持不变时，性能指标（ Pe、 Me、 ge 、 GT等）随 n的变化规律， 称为发动机的速度特性。 2.速度特性曲线的绘制方法 :通过发动机试验台架上测出的。测量 时，油门位置不变，调整测功器的负荷，转速发生变化，待工况稳 定后，依次记录不同转速下的 Pe、 Me、 ge 、 GT等数据。以 n为横坐 标，以 Pe、 Me、 ge 、 GT等为纵坐标，绘制速度特性曲线。 3.分类 :全负荷速度特性（即外特性）和部分负荷速度特性 12/29 一、汽油机的速度特性 定义： 在节气门开度不变时，其 Pe、 Me、 ge等随 n的 变化规律，称为汽油机的速度特性。 1.外特性 ：节气门在最大开度时所测得的速度特性。 2.部分速度特性 ：节气门在部分开度时所测得的速度 特性。 13/29 1.外特性曲线 Me曲线 ： Pe曲线 ： ge曲线 ： 当 采用增压后 ， 动力性和经济性 均改善。 14/29 Me曲线 根据 Me =k2imv/at分析。 . at可视为常数 ： . i ： .m ： . v ： 结论 ： 在低转速时， Me随 n提高而增加； 某一转速 Me达到最大值；在高转 速时， Me随 n的提高而迅速下降。 15/29 Pe曲线 根据 Pe = Me n /9550分析： 结论： 当 n由低逐渐升高时，由于 Me和 n 同时增加， Pe很快增加 ;在达到最 大转矩转速 nM后，随着转速提高， 由于 Me的下降，使 Pe上升缓慢； 在某一转速 nP时， Me.n达最大值； 再增加 n ，由于 Me下降超过 n上升 的影响，使 Pe下降。 16/29 ge曲线 结论： ge在某一中间转 速 (ng)时最低，而在转 速高于及低于 ng时均使 ge 增加。 3 /e i mgK 17/29 增压前后对比 18/29 2.部分负荷速度特性曲线 节气门开度越小，转速增加， 扭矩和功率下降越快 ,且最大扭 矩点和最大功率点向低转速方向 移动。 在节气门开度为 75%左右时， ge 曲线的位置最低。高于或低于 75%开度时， ge曲线位置均偏高。 19/29 发动机的工作范围 从动力性考虑，发动机工作转 速范围应在最大功率转速和最 大扭矩转速之间。 从经济性考虑，发动机工作转 速范围应在最大功率转速与最 低燃油消耗率转速之间。 20/29 扭矩储备系数与适应系数 u和 k值大，表明 扭矩之差 （ Memax MB）值大，即随转 速的降低，有效扭矩 Me增加较快，在不换档的情况下， 爬坡能力及克服短期超载能力强。 %1 0 0m a x B Be M MMu B e M Mk m a x 21/29 发动机的标定工况 标定工况是发动机铭牌上标注 的功率及对应的转速。 汽车发动机常限制其工作转速 nB， nB称为限制转速或标定转速， 相应把外特性曲线上对应转速 nB 时的功率称为标定功率，一般 nBnP。 22/29 二、柴油机的速度特性 1.定义： 在油量调节机构（拉杆、齿条）位置不变时， 其 Pe、 Me 、 ge等随 n的变化规律，称为柴油机的速度特 性。 2.分类： 1） 外特性 ：当油量调节机构限定在标定循环供油量位置 时所测得的速度特性。 2） 部分速度特性 ：当油量调节机构限定在小于标定循环 供油量的各个位置时所测得的速度特性。 3.喷油泵的速度特性及校正 : 23/29 外特性曲线 Me曲线 ： Pe曲线 ： ge曲线 ： 转矩储备系数与适应系数 24/29 Me曲线 2e i mM K g Me 曲线： 根据 分析。 . g ： .m ： .i ： 结论 : 在转速较低时， Me随 n升高逐渐 增加；在某一转速时 Me达到最 大；在转速较高时， n提高而 Me 逐渐下降（ 平坦） 。 25/29 Pe曲线 由于 Me曲线变化平坦 ， 在 一定转速范围内 ， 功率 Pe几 乎与转速 n成正比增加 。 柴油机的最高转速由调速器 控制 。 当转速超过某一值时 ， 热效率急剧下降；有效功率 下降 ， 并冒黑烟 。 车用柴油 机的标定功率受冒烟界限的 限制 。 26/29 与汽油机类似，也是一 凹形曲线，曲线比较平 坦，最低油耗率比汽油 机低 20%30% 。 ge曲线 27/29 部分负荷速度特性曲线 当油量机构向减油方向移动时， 部分负荷速度特性的 Pe和 Me值要低 于外特性。 部分负荷速度特性曲线的变化趋 势同外特性相似，所以随着负荷减 小，部分负荷速度特性曲线大致平 行下移。 当负荷为 75%时， ge曲线的位置 最低。 28/29 喷油泵速度特性与校正 喷油泵循环供油量主要取决于油量调节机构位置和发动 机转速。 喷油泵的速度特性 ：当油量调节机构位置不变时，循环 供油量随转速变化的特性。循环供油量随转速下降而减 少，必须进行校正。 校正的方法：出油阀校正和弹簧校正。 油量校正的特性 ：当柴油机在标定工况下工作时，若转 速因短时间阻力矩增加而下降，在不换档的情况下，喷 油泵可自动增加循环供油量，增加发动机低速时的扭矩 和扭矩储备系数。 29/29 喷油泵速度特性与校正特性