发动机的特性.ppt

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1、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。汽、柴油机特性曲线的意义。第五章第五章 发动机的特性发动机的特性发发动动机机工工况况：发发动动机机的的实实际际运运行行情情况况，是是以以其其发发出出的的功功率率P Pe e和转速和转速n n来表示。来表示。常见的发动机工况有三类：常见的发动机工况有三类：第一类，恒速工况（点工况）；第一类，恒速工况（点工况）；第二类，发动机功率与转速成一定函数关系（线工况）；第二类，发动机功率与转速成一定函数关系（线工况）；第第三三类类，发

2、发动动机机功功率率与与转转速速没没有有一一定定函函数数关关系系，功功率率与与转转速都独立地在很大范围内变化（面工况）。速都独立地在很大范围内变化（面工况）。第一节第一节 发动机的特性概述发动机的特性概述发动机特性：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使用特性使用特性(或性能特性或性能特性)发发动动

3、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、万有特性等。特性、万有特性等。第二节第二节 发动机的负荷特性发动机的负荷特性定义：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 汽油机的转速保持不变，而逐渐改汽油机的转速保持不变，而逐渐改变节气门开度，同时调节测功器负荷，变节气门开度，

4、同时调节测功器负荷，以保持转速不变；此时，以保持转速不变；此时，b be e、B B随负荷随负荷变化而变化的关系。变化而变化的关系。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中等负荷时供中等负荷时供给经济混合气给经济混合气节气门开度增大，节气门开度增大，进气阻力降低，充进气阻力降低，充气效率增大气效率增大节气门开度增大，节气门开度增大，燃烧速度增大，燃烧速度增大，热损失降低热损失降低指示效率增大，指示效率增大，机械损失率不机械损失率不变，机械效率变，机械效率增大增大（2 2）b be e=f=f（P Pe e)曲线的变化曲线的变化怠速时怠速时

5、:m m=0,b=0,be e=;(m=1-Nm/Ni)负荷负荷：燃烧速度燃烧速度-it 机械损失相对机械损失相对-mbe直至直至b beminemin。负荷再增加负荷再增加,-it b be e又又上升上升。负荷负荷混合气量混合气量 所以所以B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某某一一转转速速不不变变，移移动动喷喷油油泵泵齿齿条条或或拉拉杆杆位位置置，改改变变每每循循环环供供油油量量 b b时时，B B、b be e随负荷而变化的关系。随负荷而变化的关系。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

6、的变化供油量增大供油量增大供油量增大，燃供油量增大，燃烧速度增大，热烧速度增大，热损失降低损失降低指示效率增大，指示效率增大，机械损失率不机械损失率不变，机械效率变，机械效率增大增大柴油机的充气柴油机的充气量与负荷无关量与负荷无关（2 2）b be e=f=f（P Pe e)曲线的变化曲线的变化1 1点：最小油耗点点：最小油耗点柴油机空转时，柴油机空转时，b be e无穷无穷大；大；b，m，使，使be e，到，到1点时，点时，be e达到达到最小。最小。2 2点：冒烟界线点点：冒烟界线点 b继续继续，燃烧恶，燃烧恶化，致使化，致使be e。到达。到达2点点时，排气冒黑烟，到达时，排气冒黑烟，到

7、达国家法规规定的烟度限国家法规规定的烟度限值。值。3 3点：最大功率点点：最大功率点到达到达3 3点时，燃烧严重点时，燃烧严重恶化，使功率下降。恶化，使功率下降。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）b beminemin较小；较小；（2 2）负荷特性曲线在）负荷特性曲线在b beminemin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，b beminemin大大约约低低20%-30%20%-30%。2 2、提高汽车经济性的途径、提高汽车经济性的途径 提高汽车的

8、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负荷荷率率，选用功率较小的发动机。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点对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点2 2；对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点1 1。标定是指根据整车的各种性能要求标定是指根据整车的各种性能要求(如动力性、经济性、排如动力性、经济性、排放及辅助功能等放及辅助功能等)来调整、优化和确定整车上各来调整、优化和确定整车上各ECU(ECU(包括发动机包括发动机和各子

9、系统和各子系统ECU)ECU)的运行及控制参数的控制算法的运行及控制参数的控制算法.第三节第三节 发动机的速度特性发动机的速度特性定义：定义：发发动动机机在在油油量量调调节节机机构构（油油量量调调节节齿齿条条、拉拉杆杆或或节节气气门门开开度度）保保持持不不变变的的情情况况下下，主主要要性性能能指标（指标（T Ttqtq、P Pe e、b be e）随发动机转速而变化规律。）随发动机转速而变化规律。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

10、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度节气门开度一定，一定，a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，T Ttqtq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T Ttqtq影影响响最最大大的的是是c c，即即T Ttqtq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。Ttq tq c/aPe Ttq nbe1/itm 2 2、T Ttqtq、P Pe e、b be e=f=f（n

11、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，T Ttqtq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做外特性曲线。需做外特性曲线。二、柴油机的速度特性

12、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 b b的的大大小小。T Ttqtq曲曲线线变变化化平平稳稳,比比汽汽油油机机的的T Ttqtq曲线平坦。曲线平坦。P Pe e与与T Ttqtq、n n成成正正比比,由由于于T Ttqtq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增加。比增加。2 2、T Ttqtq、P Pe e=f=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

13、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 Ttq的变化主要的变化主要取决于循环供取决于循环供油量的变化油量的变化 柴油机部分负柴油机部分负荷特性曲线，荷特性曲线，与外特性曲线与外特性曲线平行且位于其平行且位于其下方下方.T Ttqtq.P.Pe e=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

14、从外外特特性性曲曲线线及及最最大大功功率率 P Pemaxemax，看看后备功率后备功率 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第四节第四节 发动机的转矩适应性发动机的转矩适应性 转转矩矩适适应应性性系系数数：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T Ttqmaxtqmax与与标标定转矩（或最大功率时的转矩）定转矩（或最大功率时的转矩）T Ttqntqn之比值之比值K KT T=T=Ttqmaxtqmax/T/Ttqntqn转矩储备系数：转矩储备系数：=(T=(Ttqmaxtqmax-T-Ttqntqn)/T)/T

15、tqntqn100%100%K KT T1 1 评价汽车不换档，发动机爬坡能力和克服短期超负荷的能力。评价汽车不换档，发动机爬坡能力和克服短期超负荷的能力。K KT T大，工作越稳定。汽油机大，工作越稳定。汽油机T Ttqtq陡，稳定性优于柴油机。陡，稳定性优于柴油机。发动机最大扭矩对应的转速对克服发动机最大扭矩对应的转速对克服阻力的影响阻力的影响（二）评价发动机的工作稳定性（二）评价发动机的工作稳定性 由由转转矩矩储储备备系系数数 来来评评价价，大大，意意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。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、n n的的要要求求不

16、不同同，轿轿车车要要求求后后备备功功率率大大，对对、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、n n要高要高。第五节第五节 车用柴油机的调速特性车用柴油机的调速特性一、柴油机上安装调速器的必要性一、柴油机上安装调速器的必要性 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bb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，bb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

17、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式调速器工作原理全程式调速器工作原理调速飞球调速飞球限速螺钉限速螺钉怠速螺钉怠速螺钉2、调速特性、调速特性定义定义:在调速在调速器起作用时器起作用时,柴油机的性柴油机的性能指标能指标(P(Pe e、T Ttqtq、b be e)随随转速或负荷转速或负荷而变化的关而变化的关系。系。2调速特性曲线调速特性曲线1外特性曲线外特性曲线 Ttq6 61 12 20 0柴柴油油机机的的调调速速特特性性 Ttq1 1、定义：、定义：只在最低转速和只在最低转

18、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 Ttq两极式调速器工作原理两极式调速器工作原理 调速特性曲线调速特性曲线外特性曲线外特性曲线 Ttq第五节第五节 发动机的万有特性发动机的万有特性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，

19、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

20、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型汽油机万有特性型汽油机万有特性Pme 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be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be曲线横向长，转速范围宽曲线横向长，转速范围宽 等等be曲线纵向长，负荷范

21、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汽油机万有特性汽油机万有特性最低油耗偏高，最低油耗偏高，经济区偏小；等经济区偏小；等b be e线在低速区向线在低速区向大负荷收敛，说大负荷收敛，说明汽油机在低速明汽油机在低速低负荷低负荷b be e较高。较高。等等P Pe e线随转速升线随转速升高而斜穿等高而斜穿等b be e线，线，故故P Pe e一定时，一定时，n n越越高油耗越高。高油耗越高。n n一定一定,b be e/T/Ttqtq比比柴油机大，说明柴油机大，

22、说明变工况工作平均变工况工作平均油耗偏高。油耗偏高。EQD6102-1柴油机万有特性柴油机万有特性最低最低b be e较低，经较低，经济区宽；等济区宽；等b be e线线在高低速均不收在高低速均不收敛，变化较平坦；敛，变化较平坦；等等P Pe e线向高转速线向高转速延伸时，延伸时，b be e变化变化不大。不大。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b be 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b be e较较高高。等等P Pe e线线随随转转速速升升高高而而斜斜穿穿等等b be e线线，故故P Pe e一一定定时时，n n越越高高油油耗耗越越高高。n n一一定定,be/Ttq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b be e较较低低，经经济济区区宽宽；等等b be 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P Pe e线线向向高高转转速延伸时，速延伸时，b be 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 Pme be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