第七章发动机特性.ppt

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1、第七章第七章 发动机的特性发动机的特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第一节第一节 发动机工况发动机工况 第第7章章 发动的机特性发动的机特性一、工况一、工况 发动机的运行情况，简称工况。工况以功率 和转速n来表示。eP 发动机扭矩与阻力矩相等时则能稳定工作。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 发动机性能指标随调整运转工况而变化的关系称为发动机特性。性能指标调整情况运转工况调整特性性能特性二、发动机特性二、发动机特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性有效指标：平均有效压力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率be、每小时耗油量B。三、发动机性能指标与工作过程的关系三

2、、发动机性能指标与工作过程的关系 第第7章章 发动的机特性发动的机特性vmimeKp平均有效压力pme有效功率PenKPmive1有效扭矩tqTmivtqKT2（汽油机）bKTmitq2（柴油机）燃油消耗率mieKb13小时耗油量nKBv4比例常数。、式中4321KKKKK 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第二节第二节 发动机的负荷特性发动机的负荷特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 负荷特性：转速不变，其经济性指标随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力Pme表示）的变化关系。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 转速不变，每小时耗油量B、燃料消耗率b随负荷而变化的关系。

3、测取：发动机台架试验。一、汽油机负荷特性一、汽油机负荷特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性负荷特性分析负荷特性分析 （一）（一） 曲线曲线ebmieKb13 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（1 1）指示热效率）指示热效率随负荷增加，节气门开度加大，随负荷增加，节气门开度加大，残余废气相对减少，热负荷增加，从而改善了燃油残余废气相对减少，热负荷增加，从而改善了燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热损失相对雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热损失相对减少，增加。负荷增至大负荷，混合气加浓，下降。减少，增加。负荷增至大负荷，混合气加浓，下降。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性转速一

4、定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示功率Pi成正比增加，使m=1-（Pm /Pi）增加。（2）m 第第7章章 发动的机特性发动的机特性mieKb13 第第7章章 发动的机特性发动的机特性B开度 ,量（二）每小时耗油量（二）每小时耗油量B曲线曲线混合气成分：节气门开度：中等负荷：经济混合气；大负荷：功率混合气（浓）。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 转速一定，每小时耗油量B、有效燃料消耗率b随负荷而变化的关系。 测取：台架试验。 二、柴油机负荷特性二、柴油机负荷特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性特性曲线分析特性曲线分析（一）耗油率曲线（一）耗油率曲线mieKb13 第第7

5、章章 发动的机特性发动的机特性（1）指示热效率）指示热效率随负荷增加，每循环供油量增加，随负荷增加，每循环供油量增加，过量空气系数减小，燃烧不完全程度增大，使减小。过量空气系数减小，燃烧不完全程度增大，使减小。大负荷时，混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧及补大负荷时，混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增多，使下降更快。燃增多，使下降更快。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性2点时，排气冒黑烟，达到国标规定限值。 柴油机的最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟度不超过允许值。mieKb13 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 随负荷增加，每循环供油量b增加，B随之增加。当负荷接近冒烟界限后

6、，由于燃烧恶化，B上升得更快一些。 （二）小时耗油量（二）小时耗油量B曲线曲线 第第7章章 发动的机特性发动的机特性(2)耗油率be随负荷的增加而降低，在接近全负荷（常在80%负荷率左右）时be达到最小。负荷特性评价燃油经济性。(1) bemin越小，曲线变化越平坦，经济性越好。柴油机燃油经济性比汽油机好。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第三节第三节 发动机的速度特性发动机的速度特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 速度特性：速度特性：发动机负荷一定，性能指标随转速变化的关系。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 （1）速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Tt

7、q、燃油消耗率be、每小时消耗油量B等随转速n变化的关系。 （2）测取：发动机台架试验。一一、汽油机的速度特性汽油机的速度特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 部分负荷速度特性：节气门部分打开时的速度特性。外特性：节气门全开时速度特性。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性曲线呈上凸形状。（一）外特性曲线（一）外特性曲线tqT1 曲线变化趋势tqtqnT:max对应的转速maxtqTtqn 第第7章章 发动的机特性发动的机特性mivtqKT2（1）在节气门开度一定时，过量空气系数可视为常数。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 v在某一中间转速时最大。因为一定的配气相位仅对一种转速最适

8、合，此转速下能最好地利用气流惯性。其余转速时v均降低，曲线为上凸形。 （2）充气效率）充气效率 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（3）指示热效率）指示热效率i指示热效率指示热效率随转速的变随转速的变化也是在某一中间转速较高，化也是在某一中间转速较高，因为转速低时，进气流速低，因为转速低时，进气流速低，紊流减弱，使雾化、混合状紊流减弱，使雾化、混合状态较差，火焰传播速度降低，态较差，火焰传播速度降低，散热及漏气损失增加，较低；散热及漏气损失增加，较低；转速高时，燃烧过程所占曲转速高时，燃烧过程所占曲轴转角较大，燃烧在较大容轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，也较低。但变化积下进行，也较低。但变

9、化比较平坦，对影响较小。比较平坦，对影响较小。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（4）机械效率）机械效率immPP /1 转速增加，消耗于机械损失功 增加。因此，随转速升高,机械效率 明显下降。 mPm 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性2功率变化趋势功率变化趋势9550nTPtqemaxePPn 第第7章章 发动的机特性发动的机特性3燃油消耗率变化趋势燃油消耗率变化趋势mieKb13 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（二）部分负荷速度特性（二）部分负荷速度特性 随着节气门的关小，节随着节气门的关小，节流损失增大，充气效率减流损失增大，充气效率减

10、小，使部分负荷速度特性小，使部分负荷速度特性的、低于外特性值。且转的、低于外特性值。且转速越高，充气效率减小的速越高，充气效率减小的越多，因此，节气门开度越多，因此，节气门开度越小，随转速增加，扭矩、越小，随转速增加，扭矩、功率曲线下降得越快，并功率曲线下降得越快，并使最大扭矩及最大功率点使最大扭矩及最大功率点向低速方向移动。向低速方向移动。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 节气门开度的75%左右时,耗油率最小。超过75%开度，混合气较浓，燃烧不完全,耗油率较高，低于75%开度时，残余废气相对增多,燃烧速率下降,使i 降低，耗油率高，且开度越小，耗油率曲线位置越高。 第第7章章 发动的机

11、特性发动的机特性 速度特性：喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要是功率Pe、扭距Ttq、燃油消耗率be、每小时耗油量B）随转速n变化的关系。 二、柴油机速度特性二、柴油机速度特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 外特性：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。 部分负荷速度特性：当油量调节机构固定在小于标定循环供油量各个位置时，所测得的速度特性。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（一）外特性曲线变化趋势（一）外特性曲线变化趋势 柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦。 柴油机扭矩曲线的变化趋势，很大程度上决定于每循环供油量随转速变化的情况。

12、1扭矩曲线变化趋势扭矩曲线变化趋势 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（1）b 随转速n的提高，每循环供油量b增加。bKTmitq2 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（2） 充气效率充气效率v也是在某一中间转速n出现最高值。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性空气涡流减弱，燃烧不良及散热漏气损失增加（3）i指示热效率指示热效率ni。转速转速较高时较高时，由于，由于v减小和减小和b的增加，使过量空气系的增加，使过量空气系数减小，不完全燃烧现象严数减小，不完全燃烧现象严重；加之燃烧过程占用较大重；加之燃烧过程占用较大的曲轴转角，使燃烧在大容的曲轴转角，使燃烧在大容积下进行，积下进行，i较低

13、。较低。指示热效率也是在某一中间指示热效率也是在某一中间n稍高。稍高。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性bKTmitq2 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 由于扭矩Tt q曲线变化平坦，在一定n范围内，功率Pe几乎与转速n成正比增加。 2功率曲线功率曲线 第第7章章 发动的机特性发动的机特性3燃油消耗率曲线燃油消耗率曲线mieKb13 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（二）部分负荷速度特性（二）部分负荷速度特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 式中 Ttqmax外特性曲线上的最大扭矩（Nm）； Ttq标定工况下的扭矩(Nm)。tqtqTTKmax%100maxtqtqtqTT

14、T1.扭距储备系数扭距储备系数和适应性系数和适应性系数K三三、发动机扭矩特性发动机扭矩特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 或K值大，表明在不换档的情况下，爬坡能力、克服短期超负荷的能力越强。汽油机 =10%=10%30%30%；K=1.21.4 柴油机（未校正） =5%=5%10%10%；K=1.05。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性tqBnnn2. 转速储备系数转速储备系数nnB标定工况转速；ntq最大扭矩转速。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 最大扭矩转速ntq越低，n越大，车辆在不换挡的情况下，发动机克服阻力增加的潜力越强。 一般，汽油机n=1.152.0 ，柴油机n

15、=1.52.0 。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性3. 柴油机扭矩特性的改善柴油机扭矩特性的改善校正方法：（1）出油阀式校正机构。（2）附加在调速器上的弹簧校正机构。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性四、使用外特性四、使用外特性外特性：外特性：台架试验测得，未带全部附件(可不带风扇、空滤器等)。测得的功率为总功率。使用外特性：使用外特性：带全部附件。测得的功率为净功率。 五、非稳定工况对外五、非稳定工况对外特性的影响特性的影响非稳定工况时的功率比稳定工况时的低。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 同一型号的发动机，在不同的使用条件及寿命要求下，可以有不同的标定功率。 标定功率为使

16、用中允许的最大功率。六、功率标定六、功率标定 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第四节第四节 发动机的万有特性发动机的万有特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 以转速n为横坐标，以扭矩Ttq或平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，组成发动机万有特性。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性一、万有特性的制取一、万有特性的制取（一）等燃油消耗率曲线（一）等燃油消耗率曲线 第第7章章 发动的机特性发动的机特性根据公式Pe= kPmen，可画出等功率曲线，是一组双曲线。 （三）边界线（三）边界线将外特性中的Ttqn画在万有特性上，构成边界线。 （二）等功率曲线（二

17、）等功率曲线 第第7章章 发动的机特性发动的机特性二、万有特性的应用分析二、万有特性的应用分析 1.最经济区：等be曲线最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。 2.最经济形状：等be曲线横向较长，表示发动机在负荷变化不大而转速变化较大的情况下油耗较小。等be曲线纵向较长，则在负荷变化较大而转速变化较小的情况下的油耗率较小。3.最经济区位置：车用发动机希望在中间位置，且be曲线横向较长。工程机械希望在标定转速nb附近，且纵向长。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性a) 非增压b) 增压Sofim柴油机万有特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第五节第五节 发动机的调整特性发动机的调整特

18、性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 发动机性能指标随调整情况而变化的关系称调整特性。一、柴油机装调速器的必要性一、柴油机装调速器的必要性 保证工作稳定 第第7章章 发动的机特性发动的机特性汽油机：nvtqT超速不会过高；且超速时混合气成分变化不大，对工作过程影响较小；运动零件轻巧，危害不大。柴油机：负荷 ntqT（ 曲线平坦）b工作过程恶化，排气冒黑烟，零件过热，且运动件较重，惯性力大，机件易损坏。拔下高压线堵进气口断油防止高速飞车防止高速飞车 第第7章章 发动的机特性发动的机特性防止怠速熄火防止怠速熄火nmPiP汽油机:nviP柴油机:nbiP(节气门开度小,阻力大) 第第7章章 发动

19、的机特性发动的机特性二、全程式调速器及调速特性二、全程式调速器及调速特性（一）调速器工作原理（一）调速器工作原理 基本原理：利用飞块离心力和弹簧预紧力的平衡过程，使供油拉杆移动。全程式调速器：全程式调速器：弹簧预紧力可变。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（二）调速特性（二）调速特性 调速器起作用时，性能指标随转速或负荷变化的关系称为调速特性。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性三、两级式调速器及调速特性三、两级式调速器及调速特性（一）调速（一）调速器工作原理器工作原理 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（二）调速特性 第第7章章 发动的机特性发动的机特性第七节第七节 发动机台架试验发

20、动机台架试验 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 一、试验台装置一、试验台装置 基本组成、装配关系、固定、支承 第第7章章 发动的机特性发动的机特性 二、制动测功装置二、制动测功装置测功器测功器 1.水力测功器水力测功器 第第7章章 发动的机特性发动的机特性2. 平衡式电力测功器平衡式电力测功器 第第7章章 发动的机特性发动的机特性3. 电涡流测功器电涡流测功器 第第7章章 发动的机特性发动的机特性1.容积法容积法充油三、耗油率的测量三、耗油率的测量 第第7章章 发动的机特性发动的机特性测 量 第第7章章 发动的机特性发动的机特性测量消耗容积v的燃油所用时间t 第第7章章 发动的机特性发动的

21、机特性式中 V球泡容积（mL）； Pe 发动机有效功率（kW）; f 燃油密度（g/mL）； t消耗容积V的燃油所用时间（s）。tvBf6 . 31000eePBb小时耗油量耗油率燃油消耗量按下式计算 第第7章章 发动的机特性发动的机特性油箱供油2. 质量法质量法 第第7章章 发动的机特性发动的机特性充 油 第第7章章 发动的机特性发动的机特性测 量 第第7章章 发动的机特性发动的机特性燃油消耗量按下式计算：tmB6 . 31000eePBb式中 t消耗m（g）燃油所需时间（s）； Pe消耗m（g）燃油时测量的有效功率 （kW）； B小时耗油量（kg/h）； be有效燃油消耗率g/（kWh）。

22、 第第7章章 发动的机特性发动的机特性四、台架试验综述四、台架试验综述（一）概述试验内容：新产品或强化、改进、变型、转厂生产的发动机性能及耐久可靠性试验；产品出厂前的性能调整及定期抽查试验；商业贸易中的验收试验以及各种研究性的试验等。 试验标准：国际标准化组织标准；各国的国家标准。我国：1984年颁布汽车发动机试验方法（JB374384），1987年内燃机台架试验方法（GB1105.11105.3 87 ）。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（二）功率标定（二）功率标定 （1 1）15min15min功率功率为发动机允许连续运转15min时的最大有效功率。 （2 2）1h1h功率功率为发动机允许连续运转1h的最大有效功率。 （3 3）12h12h功率功率为发动机允许连续运转12h的最大有效功率。 （4 4）持续功率）持续功率为发动机允许长期连续运转的最大有效功率。 发动机铭牌上标定的功率，为使用中允许的最大功率。 第第7章章 发动的机特性发动的机特性（三）大气修正（三）大气修正大气状态：指发动机运行地点的环境大气压力、温度和相对湿度。标准环境状况：大气压 kPa，相对湿度 ，环境温度 K或25。100op%30o298oT大气修正：把在不同大气状况下试验所得的结果，换算成标准大气状况下的数值。