第七章发动机的特性课件

作业四作业四n按气缸压力及温度变化特点柴油机的燃烧过程分为几段按气缸压力及温度变化特点柴油机的燃烧过程分为几段？各阶段的主要影响因素是什么？各阶段的主要影响因素是什么？n柴油机的主要有害尾气排放物有哪些？他们的产生条件柴油机的主要有害尾气排放物有哪些？他们的产生条件是什么？是什么？思考题：思考题：n从混合气形成特点，限制柴油机最高转速的主要原因是从混合气形成特点，限制柴油机最高转速的主要原因是什么？什么？n基于高压喷射的现代车用柴油机燃油供给系统有哪些？基于高压喷射的现代车用柴油机燃油供给系统有哪些？各自有何优缺点？各自有何优缺点？作业四按气缸压力及温度变化特点柴油机的燃烧过程分为几段？各阶第七章第七章 发动机的特性发动机的特性7-1 概述概述7-2 发动机的负荷特性发动机的负荷特性7-3 发动机的速度特性发动机的速度特性7-4 发动机的万有特性发动机的万有特性第七章 发动机的特性7-1 概述7-1 概述概述一、发动机工况一、发动机工况 指发动机运行状态，常用转速指发动机运行状态，常用转速n和负荷表示。和负荷表示。转速：表征发动机的工作频率转速：表征发动机的工作频率挡位挡位&车速车速；负荷：表征发动机对外做功能力负荷：表征发动机对外做功能力加速踏板：加速踏板：Ttq pme 发动机输出功率：发动机输出功率：Pe Ttq n功率相同，工况不同功率相同，工况不同燃烧过程不同燃烧过程不同性能不同性能不同研究发动机特性的目的：研究发动机特性的目的：评价发动机性能，为正确选用动力源提供依据；评价发动机性能，为正确选用动力源提供依据；为进一步改进发动机性能提供有效途径。为进一步改进发动机性能提供有效途径。研究方法：性能指标随发动机工况变化特性来研究研究方法：性能指标随发动机工况变化特性来研究7-1 概述一、发动机工况研究发动机特性的目的：根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：1.恒速工况：发动机转速始终保持不变；恒速工况：发动机转速始终保持不变；功率随负荷变化。功率随负荷变化。发电用发动机发电用发动机2.线工况：线工况：Pe=f(n)的工况，的工况，螺旋桨工况。螺旋桨工况。Pen3点工况点工况排灌排灌恒速恒速3.面工况：面工况：Pe和和n都相对独立变化，都相对独立变化，无约束关系。无约束关系。如如 汽车：汽车：n取决于车辆行驶速度；取决于车辆行驶速度；Pe取决于行驶阻力取决于行驶阻力阻力和道路阻力和道路情况情况。根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：1.恒速工况：发动二、发动机的台架试验二、发动机的台架试验基础：振幅基础：振幅0.050.1mm 测功器：测功器：测转矩测转矩 油耗仪：油耗仪：测油耗测油耗 转速表转速表冷却系统冷却系统 排放排放分析仪分析仪二、发动机的台架试验基础：振幅0.050.1mm 测功器b）62122232425261、测功器：测转矩和、测功器：测转矩和n 分类：测功器吸收功的原理不同：分为水力测功器、平衡分类：测功器吸收功的原理不同：分为水力测功器、平衡式直流电力测功器和电涡流测功器三种。式直流电力测功器和电涡流测功器三种。水力测功器：水在涡流室内旋转水力测功器：水在涡流室内旋转水摩擦力作用下外壳摆动与水摩擦力作用下外壳摆动与Ttq成正比的角度成正比的角度测测Ttq 转子转子外壳外壳电力测功器：转子在定子磁场中转动电力测功器：转子在定子磁场中转动切割磁力线切割磁力线感应电流感应电流其其磁场与定子磁场作用磁场与定子磁场作用电磁力矩电磁力矩Ttq b）62122232425261、测功器：测转矩和n 分类电涡流测功器：利用涡电流效应将发动机输出功电涡流测功器：利用涡电流效应将发动机输出功电能电能热能。能量吸收部分：制动器热能。能量吸收部分：制动器转子和定子组成。转子和定子组成。转子转子定子：外壳、涡流环和定子：外壳、涡流环和励磁线圈。励磁线圈。外壳、涡外壳、涡流环、空气隙和转子构流环、空气隙和转子构成磁路。成磁路。原理：励磁线圈供电原理：励磁线圈供电产生磁力产生磁力线线转子旋转转子旋转涡流槽和涡流槽和空气隙处空气隙处磁力线密度变化磁力线密度变化涡流环内产生感涡流环内产生感应电应电形成电涡流形成电涡流与磁场作用与磁场作用电磁转矩。电磁转矩。调节励磁电流调节励磁电流电涡流电涡流强度。涡流电路有电阻强度。涡流电路有电阻损耗电能损耗电能涡流环发热。涡流环发热。转子外缘转子外缘涡流槽涡流槽 电涡流测功器：利用涡电流效应将发动机输出功电能热能。能量2、油耗仪：测量一定时间内所消耗量的燃料量、油耗仪：测量一定时间内所消耗量的燃料量 67容积法：测量消耗一定容积法：测量消耗一定容积容积Vf燃油所需要的时间燃油所需要的时间t(s)。质量法：测量消耗一定质质量法：测量消耗一定质量量m的燃油所需要的时间的燃油所需要的时间t。天平天平量瓶量瓶2、油耗仪：测量一定时间内所消耗量的燃料量 67容积法：测量3、排放物的测量、排放物的测量常用的排放分析仪：日本常用的排放分析仪：日本HORIBA多组分排放气体分多组分排放气体分析仪；析仪；AVL多功能排放分析仪多功能排放分析仪。测量内容：测量内容：CO、HC、NOx、CO2、O2等气体等气体 烟度：用波许烟度计或不透光烟度计来测量烟度：用波许烟度计或不透光烟度计来测量 微粒：全稀释风道精确测量微粒：全稀释风道精确测量设备昂贵。设备昂贵。分流稀释风道：过滤秤重法，测量过滤分流稀释风道：过滤秤重法，测量过滤 纸上的颗粒重量进行分析。纸上的颗粒重量进行分析。3、排放物的测量常用的排放分析仪：日本HORIBA多组分排放三、发动机特性的分析方法三、发动机特性的分析方法 使用特性：性能指标随运行工况变化的特性使用特性：性能指标随运行工况变化的特性 调整特性：性能指标随调整参数变化的特性调整特性：性能指标随调整参数变化的特性 u分析式：分析式：经济性经济性 i m动力性动力性 c i m,1/a三、发动机特性的分析方法 使用特性：性能指标随运行工况变化7-2 发动机的负荷特性发动机的负荷特性负荷特性定义负荷特性定义：n不变，经济性随不变，经济性随负荷负荷的变化规律。的变化规律。u负荷：指发动机对外界做功能力；因负荷：指发动机对外界做功能力；因n=const 汽油机：汽油机：Pe Ttq pme，及节气门开度等；，及节气门开度等；柴油机：柴油机：Pe Ttq pme，及空燃比等。，及空燃比等。u经济性：指燃油消耗率经济性：指燃油消耗率be和每小时燃油消耗量和每小时燃油消耗量Bu分析式：分析式：7-2 发动机的负荷特性负荷特性定义：n不变，经济性随负荷的一、汽油机的负荷特性一、汽油机的负荷特性负荷负荷，节气门开度，节气门开度，进气，进气量（量（Pi），A/F不变，残余不变，残余废气系数废气系数；所以，所以，i ，m be=K3/(i m);大负荷时大负荷时:加浓加浓A/F=12.5，燃烧不完全，燃烧不完全，i ，使使be 。imbeB停止氧传感器反停止氧传感器反馈控制馈控制 be变化历程分析：变化历程分析：一、汽油机的负荷特性负荷，节气门开度，进气量（Pi）二、柴油机负荷特性二、柴油机负荷特性负荷负荷喷油量喷油量b ，Pe ，空气量不变，空气量不变，A/F 质调节质调节 不完全燃烧不完全燃烧 i ；中小负荷区：中小负荷区：影响不大；影响不大；大负荷区：大负荷区：A/F 的的，使，使 i ；m 变化规律与汽油机相同变化规律与汽油机相同 负荷负荷，m ；当当 m i Max时，时，beMinbe变化历程分析：变化历程分析：二、柴油机负荷特性负荷喷油量b，Pe，be变化三、汽油机三、汽油机/柴油机负荷特性区别柴油机负荷特性区别1）因负荷调节方式不同：量调和质调）因负荷调节方式不同：量调和质调 i随负荷变化规律随负荷变化规律相反。相反。2）汽油机油耗随负荷变化曲线比柴油机陡）汽油机油耗随负荷变化曲线比柴油机陡经济性对负荷经济性对负荷变化敏感。变化敏感。3）柴油机油耗曲线缓慢、宽，又低。）柴油机油耗曲线缓慢、宽，又低。u结论：柴油机这种纸调节方式的经济性比汽油机量调节结论：柴油机这种纸调节方式的经济性比汽油机量调节 方式好；且较适应负荷的变化。方式好；且较适应负荷的变化。三、汽油机/柴油机负荷特性区别1）因负荷调节方式不同：量调和7-3 发动机的速度特性发动机的速度特性速度特性定义：速度特性定义：在正常工作条件下，负荷一定，性能指在正常工作条件下，负荷一定，性能指标随标随n的变化规律。的变化规律。正常工作条件正常工作条件：冷却水温：冷却水温Tw、润滑条件正常，点火时期、润滑条件正常，点火时期、a调节最佳。调节最佳。性能指标性能指标动力性：动力性：Pe、Ttq n 经济性：经济性：be n 排放性：排放性：NOx，HC，CO n速度特性分类速度特性分类：根据不同负荷条件：分为根据不同负荷条件：分为外特性外特性和和部分速度特性部分速度特性7-3 发动机的速度特性速度特性定义：在正常工作条件下，负荷1、外特性历程分析：、外特性历程分析：代表各转速下的最大做功能力。代表各转速下的最大做功能力。n节气门全开时，性能随转速的变化节气门全开时，性能随转速的变化规律；只有一条线。规律；只有一条线。(v i m)max时时 TtqMax(vmax)TtqbePeTtqnMax时时 PeMax(i m)max时时 be Min倒流倒流nn1n1.2 i柴柴 i汽汽；质调节质调节无进气节流，无进气节流，c和和 i随随n变化平坦；变化平坦；柴油机使用转速范围比汽油机低柴油机使用转速范围比汽油机低be变化缓慢变化缓慢n汽油机：负荷越小，汽油机：负荷越小，n进气损失进气损失，be 2）最高转速7-4 万有特性万有特性特点：在特点：在pmen的平面坐标上，同时表示多种性能的平面坐标上，同时表示多种性能1、万右特性的制取方法：、万右特性的制取方法：负荷特性法负荷特性法1）制取负荷特性）制取负荷特性2）万有特性坐标）万有特性坐标3）将负荷特性上）将负荷特性上的等油耗线移到万的等油耗线移到万有特性坐标上。有特性坐标上。7-4 万有特性特点：在pmen的平面坐标上，同时表示多种计算机技术发展：实验数据处理提供方便。如计算机技术发展：实验数据处理提供方便。如MATLAB或或ORING等等可自动处理成万有特性可自动处理成万有特性 非增压非增压增压增压npme经济区经济区 经济区经济区 车用发动机要求经济车用发动机要求经济区沿区沿n方向越宽越好方向越宽越好 计算机技术发展：实验数据处理提供方便。如MATLAB或ORICOHCNOx万有特性上排放万有特性上排放特性特性相互间、相互间、与经济区相矛盾与经济区相矛盾COHCNOx万有特性上排放特性相互间、与经济区相矛盾2、万有特性的分析、万有特性的分析AB经济区：经济区：横向疏密程度：对转速的敏感性横向疏密程度：对转速的敏感性纵向疏密程度：对负荷的敏感性纵向疏密程度：对负荷的敏感性比较比较A、B两点性能：两点性能：汽油机：负荷特性汽油机：负荷特性 节气门开度：节气门开度：AB c：AB m：AB余废气系数余废气系数 r：AB2、万有特性的分析AB经济区：比较A、B两点性能：柴油机：柴油机：c：A=B m：AB r：AB i：AB a：AB m：AB r：AB Pe：AB m：AB余废气系数余废气系数 r：AB be：AB ig：AB 比较比较A、B两点性能：两点性能：AB柴油机：汽油机：速度特性比较A、B两点性能：