发动机原理第八章发动机特性.ppt

本章要求：本章要求：了解：了解：柴油机调速器的原理。柴油机调速器的原理。理解：理解：发动机特性曲线变化的原因。发动机特性曲线变化的原因。掌握：掌握：汽、柴油机特性曲线的意义，实验汽、柴油机特性曲线的意义，实验方法。方法。第八章第八章 发动机特性发动机特性发动机工况发动机工况：发发动动机机的的运运行行情情况况，是是以以其其发发出出的的功功率率N Ne e和和转转速速n n来来表表示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。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：发动机特性：发发动动机机性性能能指指标标随随调调整整情情况况及及运运转转工工况况而而变变化化的的关系。关系。其中随调整情况而变化的关系称为其中随调整情况而变化的关系称为调整特性调整特性如：如：柴油机供油提前角调整特性柴油机供油提前角调整特性 汽油机点火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随运转情况而变化的关系称性能特性性能特性(或使用特性或使用特性)发发动动机机主主要要特特性性包包括括：负负荷荷特特性性、速速度度特特性性、调调速速特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。第一节第一节 负荷特性负荷特性定义：定义：转速不变时，其经济性指标随负荷而变化转速不变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。的关系。用曲线表示用曲线表示负荷特性曲线负荷特性曲线。负荷率负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下：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。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：（一）定义：汽油机保持某一转速不变，点火提汽油机保持某一转速不变，点火提前角，化油器调整完好时，逐步改变前角，化油器调整完好时，逐步改变节气门开度，节气门开度，g ge e、G Gf f随负荷变化的关系。随负荷变化的关系。性性能能指指标标（二）曲线特性（二）曲线特性：（1 1）主要工作参数的变化）主要工作参数的变化（2 2）g ge e=f=f（Ne)Ne)曲线的变化曲线的变化怠速时怠速时:m m=0,g=0,ge e=;(m=1-Nm/Ni)负荷负荷：，燃速，燃速-i 机械损失相对机械损失相对-mge直至直至g geminemin。负荷再增加负荷再增加,-i g ge e又上升又上升。负荷负荷混合气量混合气量 所以所以Gf二、柴油机的负荷特性二、柴油机的负荷特性（一）定义：（一）定义：当当柴柴油油机机保保持持转转速速不不变变，改改变变循循环环供供油油量量 g g时时，gege随随负荷而变化的关系。负荷而变化的关系。性性能能指指标标（二）曲线特性（二）曲线特性（1 1）主要工作参数的变化）主要工作参数的变化（2 2）g ge e=f=f（Ne)Ne)曲线的变化曲线的变化1 1点：点：最小油最小油耗点；耗点；2 2点：点：冒烟界冒烟界线点；线点；3 3点：点：最大功最大功率点。率点。三、负荷特性的意义三、负荷特性的意义1 1、评价不同类型的发动机的经济性、评价不同类型的发动机的经济性 经济性好的要求：经济性好的要求：（1 1）gegeminmin较小；较小；（2 2）负荷特性曲线在）负荷特性曲线在gemingemin附近要平坦。附近要平坦。柴柴油油机机经经济济性性比比汽汽油油机机好好，gemingemin大大约约低低20-30%20-30%。2 2、找出提高汽车经济性的途径、找出提高汽车经济性的途径 提高汽车的负荷率。提高汽车的负荷率。在在动动力力性性足足够够时时，尽尽量量提提高高发发动动机机工工作作时时的的负荷率，选用功率较小的发动机。负荷率，选用功率较小的发动机。3 3、柴油机功率标定、柴油机功率标定 对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点点2 2；对工程机械用柴油机，其功率标定在最低对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点油耗点1 1。第二节第二节 速度特性速度特性定义：定义：发发动动机机的的燃燃油油供供给给调调节节机机构构位位置置一一定定时时，发发动动机机的的性性能能指指标标（MeMe、NeNe、gege）随随转转速速而而变变化化的的关系。关系。节节气气门门开开度度最最大大或或喷喷油油泵泵齿齿条条位位置置处处于于最最大大供供油油位位置置时时，发发动动机机的的速速度度特特性性称称为为全全负负荷荷速速度度特特性性，或，或外特性外特性，其它称为，其它称为部分负荷速度特性部分负荷速度特性。一、汽油机的速度特性一、汽油机的速度特性（一）外特性（一）外特性 1 1、主主要要工工作作参参数数的的变变化化节气门开节气门开度一定，度一定，基本不随基本不随n而变化而变化 转转速速由由低低速速开开始始上上升升时时，M Me e随随转转速速的升高而下降较快。的升高而下降较快。工作参数中工作参数中，对对M Me e影影响响最最大大的的是是 v v，即即MeMe的的大大小小主主要要取取决决于于进进入入气气缸缸的混合气量。的混合气量。Me v/Ne Me nge1/im 2 2、MeMe、NeNe、g ge e=f=f（n n）曲线）曲线（二）部分负荷特性（二）部分负荷特性1-1-节气门全开节气门全开 节气门开度节气门开度1 12 23 34 45 5 汽汽油油机机的的速速度度特特性性曲曲线线节气节气门开门开度越度越小，小，MeMe曲曲线越线越陡，陡，且最且最大功大功率点率点向低向低速方速方向移向移动。动。汽汽油油机机的的外外特特性性是是在在节节气气门门全全开开时时测测得得的的,曲曲线线上上每每一一点点表表示示它它在在此此转转速速下下的的最最大大功功率率及及最最大大扭扭矩矩，故故它它代代表表内内燃燃机机的的最最高高动动力力性性能能，所所有有汽汽油油机机均均需需做做外外特特性曲线。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（一）外特性 1 1、主主要要工工作作参参数数的的变变化化性能性能指标指标柴柴油油机机发发出出扭扭矩矩的的多多少少，主主要要取取决决于于 g g的的大大小小。MeMe曲曲线线变变化化平平稳稳,比比汽汽油油机机的的MeMe曲曲线平坦。线平坦。NeNe与与MeMe、n n成成正正比比由由于于MeMe变变化化平平坦坦，在在一一定定的的转转速速范范围围内内，功功率率几几乎乎与与转转速速成成正正比比增增加。加。2 2、MeMe、Ne=fNe=f（n n）曲线）曲线（二（二)部分负荷速度特性部分负荷速度特性 喷油泵喷油泵齿条位置齿条位置一定时一定时,循环供油循环供油量随转速量随转速而变化的而变化的关系关系喷油泵的速度特性.h h4 4-全负荷；全负荷；h h3 3、h h2 2、h h1 1-部分负荷部分负荷Me的变化主的变化主要取决于循要取决于循环供油量的环供油量的变化变化柴油机部分负柴油机部分负荷特性曲线，荷特性曲线，与外特性曲与外特性曲线平行且位线平行且位于其下方于其下方.=f(n)=f(n)曲线曲线190%负荷 275%负荷 355%负荷三、外特性的意义三、外特性的意义(一一)评评价价发发动动机的动力性机的动力性 发发动动机机的的动动力力性性指指标标高高的要求：的要求：1.1.从从外外特特性性曲曲线线及及最最大大功功率率 Nemax.Nemax.后后备功率看备功率看:外特性曲线外特性曲线汽车行驶汽车行驶阻力曲线阻力曲线后后备备功功率率部分负荷部分负荷速度特性速度特性 2.2.扭扭矩矩储储备备系系数数 m m 定定义义：发发动动机机的的外外特特性性曲曲线线上上最最大大扭扭矩矩MemaxMemax与与标标定定工工况况下下的的扭扭矩矩MeMe之比值之比值 m m=(M=(Memaxemax-Me)/-Me)/MeMe100%适应系数：适应系数：K K=M=Memaxemax/Me/Me图图7-13 发动机最大扭矩对克服阻力的影响发动机最大扭矩对克服阻力的影响作用作用：评价汽车不评价汽车不换档，发动机克服短换档，发动机克服短期超负荷的能力。期超负荷的能力。*K*K大，工作越稳定。汽油机大，工作越稳定。汽油机MeMe陡，稳定性陡，稳定性优于柴油机。优于柴油机。3.3.转转速速储储备备系系数数 n n 定定义义：发发动动机机标标定定工工况况下下的的转转速速n na a与与最最大大扭扭矩矩下下的的转速转速n nmaxmax之比。之比。n n=n=na a/n/nmaxmax图图7-14 发动机最大扭矩对应的转速发动机最大扭矩对应的转速 对克服阻力的影响对克服阻力的影响作用作用：评价汽车：评价汽车不换档，发动机不换档，发动机克服短期超负荷克服短期超负荷的能力。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 由由扭扭矩矩储储备备系系数数 m m来来评评价价，m m大大，意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。不不同同的的车车用用发发动动机机对对后后备备功功率率、m m、n n的的要要求求不不同同，轿轿车车要要求求后后备备功功率率大大，对对 m m、n n不不要要求求；载载重重车车考考虑虑经经济济性性，后备功率不大，但后备功率不大，但 m m、n n要高要高。第三节第三节 柴油机的调速特性柴油机的调速特性一、柴油机上安装调速性的必要性一、柴油机上安装调速性的必要性 1 1、怠速转速不稳；、怠速转速不稳；2 2、怠速易熄火；、怠速易熄火；3 3、高速易飞车高速易飞车 造造成成上上述述问问题题的的根根本本原原因因是是gg随随转转速速的的增增加加而而增增加加，所所以以调调速速器器工工作作时时，gg应应随随转转速速的的增增加加而减少而减少。二、全程式调速器二、全程式调速器1、定义：定义：从最低转从最低转速到最速到最高转速高转速都起作都起作用的调用的调速器。速器。调速手柄调速手柄加速加速减油加油加油调速弹簧调速弹簧供油齿条供油齿条推力盘推力盘全程调速器工作原理全程调速器工作原理2、调速特性、调速特性定义定义:在调在调速器起作速器起作用时用时,柴柴油机的性油机的性能指标能指标(Ne(Ne、MeMe、ge)ge)随转随转速或负荷速或负荷而变化的而变化的关系。关系。图图7 7-2 20 0 6 61 12 20 0柴柴油油机机的的调调速速特特性性1 1、定义：、定义：只在最低转速和只在最低转速和最高转速时才起作用的调最高转速时才起作用的调速器。速器。2 2、调速特性、调速特性三、两极式调速器三、两极式调速器第四节第四节 万有特性万有特性1 1、为为了了能能在在一一张张图图上上全全面面表表示示内内燃燃机机性性能能，经经常常应用多参数特性，即应用多参数特性，即万有特性万有特性。2 2、应应用用最最广广的的万万有有特特性性里里以以速速度度做做横横坐坐标标，平平均均有有效效压压力力（或或扭扭矩矩）做做纵纵坐坐标标。在在坐坐标标内内做做出出若若干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。3 3、做做法法：柴柴油油机机通通常常通通过过负负荷荷特特性性法法做做出出万万有有特特性性图图，而而汽汽油油机机通通常常用用速速度度特特性性法法做做出出万万有有特特性性图。图。4 4、意义：、意义：（1 1）根根据据万万有有特特性性图图，可可以以看看出出发发动动机机在在各各种种工工况况下下的的经经济济性性。最最内内层层的的等等油油耗耗曲曲线线相相当当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越差于最经济的区域，曲线越向外，经济性越差。（2 2）等等耗耗油油率率曲曲线线的的形形状状及及分分布布情情况况对对发发动动机机的的使使用用经经济济性性有有重重要要影影响响。对对汽汽车车用用发发动动机机，其其最最经经济济区区域域应应大大致致在在万万有有特特性性图图的的中中间间位位置置，使使常常用用转转速速和和负负荷荷落落在在最最经经济济区区域域内内，并希望等油耗率曲线在横向较长并希望等油耗率曲线在横向较长。EQ6100EQ6100性汽油机万有特性性汽油机万有特性 1、同时确定发动机最经济的转速和负荷。、同时确定发动机最经济的转速和负荷。2、等、等ge曲线的形状与分布的影响曲线的形状与分布的影响 （1）最内层为最经济区）最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。（2）等）等ge曲线横向长，转速范围宽曲线横向长，转速范围宽 等等ge曲线纵向长，负荷范围宽曲线纵向长，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汽油汽油机万有特性机万有特性EQD6102-1柴柴油油机机万万有有特特性性汽、柴油机万有特性比较汽、柴油机万有特性比较（1 1）汽汽油油机机：最最低低油油耗耗偏偏高高，经经济济区区偏偏小小；等等g ge e线线在在低低速速区区向向大大负负荷荷收收敛敛，说说明明汽汽油油机机在在低低速速低低负负荷荷g ge e较较高高。等等N Ne e线线随随转转速速升升高高而而斜斜穿穿等等g ge e线线，故故NeNe一一定定时时，n n越越高高越越废废油油。n n一一定定,ge/Me比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。（2 2）柴柴油油机机：最最低低gege较较低低，经经济济区区宽宽；等等g ge e线线在在高高低低速速均均不不收收敛敛，变变化化较较平平坦坦；等等N Ne e线线向向高高转转速延伸时，速延伸时，g ge e变化不大。变化不大。万有特性图的做法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图6-17 6-17 燃油的喷射过程燃油的喷射过程