发动机特性

null第八章 发动机特性本章： 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null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来示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。null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、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 指标性 能 指标null（二）曲线特性：（1）主要工作的变化（2）ge=f（Ne)曲线的变化（2）ge=f（Ne)曲线的变化怠速时: m=0, ge=; (m=1-Nm/Ni) 负荷↑：  ↓，燃速↑-ηi↑ 机械损失相对↓-ηm↑ →ge↓直至gemin。 负荷再增加, α↓-ηi↓ ge又上升。 负荷↑↑混合气量↑ α↓ 所以Gf↑二、柴油机的负荷特性二、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 指标性 能 指标（二）曲线特性（二）曲线特性（1）主要工作参数的变化（2）ge=f（Ne)曲线的变化（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、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， α基本不随n而变化2、Me、Ne、ge=f（n）曲线2、Me、Ne、ge=f（n）曲线 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 ∝ηv/ Ne∝ Me n ge∝1/ηiηm （二）部分负荷特性（二）部分负荷特性1-节气门全开 节气门开度1＞2＞3＞4＞5 null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。null 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2、Me、Ne=f（n）曲线2、Me、Ne=f（n）曲线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。（二)部分负荷速度特性（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.Ne=f(n)曲线Me.Ne=f(n)曲线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.1—90%负荷 2—75%负荷 3—55%负荷三、外特性的意义三、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)/Me×100% 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（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Δg随转速的增加而增加，所以调速器工作时，Δg应随转速的增加而减少。二、全程式调速器二、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。null图7-20 6120柴油机的调速特性三、两极式调速器三、两极式调速器1、定义：只在最低转速和最高转速时才起作用的调速器。 2、调速特性第四节 万有特性第四节 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：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。nullEQ6100性汽油机万有特性null 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。nullCA6102汽油机万有特性nullEQD6102-1柴油机万有特性汽、柴油机万有特性比较汽、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。null万有特性图的做法nullnull柴油机排放万有特性null柴油机排放万有特性null柴油机排放万有特性null图6-17 燃油的喷射过程