第七章 发动机特性(7-1)

1、第第六六章章柴柴油油机机混混合合气气形形成成和和燃燃烧烧 汽车发动机原理汽车发动机原理 汽车工程教研室汽车工程教研室 李 维 Email：第第七七章章发发动动机机特特性性开始上课！开始上课！第第七七章章发发动动机机特特性性内容回顾内容回顾发动机性能指标发动机性能指标发动机换气过程发动机换气过程发动机混合气形成和燃烧发动机混合气形成和燃烧i、 m、c、 变化规律变化规律掌握掌握第第七七章章发发动动机机特特性性新课导入新课导入如何分析评价发如何分析评价发动机的性能？动机的性能？如何正确选用发如何正确选用发动机？动机？ 发动机是为其它动力装置或工作机械提供动力的。它们之间的配合特性不仅涉及到从动机械

2、的性能，也与发动机本身的性能有密切关系。第第七七章章发发动动机机特特性性第七章第七章 发动机特性发动机特性 发动机速度特性发动机速度特性 发动机负荷特性发动机负荷特性 柴油机调速特性柴油机调速特性 发动机万有特性发动机万有特性 发动机与汽车的匹配发动机与汽车的匹配 主要内容主要内容 第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况 发动机特性发动机带动从动机械时，要求发动机所发发动机特性发动机带动从动机械时，要求发动机所发出的功率、转速要与从动机械要求的功率转速相适应，因出的功率、转速要与从动机械要求的功率转速相适应，因此发动机也就相应处于一种运行状态。此发动机也就相应处

3、于一种运行状态。 工况工况就是指发动机动机的实际运行的工作状况就是指发动机动机的实际运行的工作状况一、工况一、工况1、工况的概念、工况的概念第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况 如果如果Ttq一定、一定、n一定，则一定，则Pe也一定。也一定。 所以发动机工况常用所以发动机工况常用Ttq、n或或Pe、n 以及以及pme、n三组参三组参数来表示。数来表示。npnTPme 9550tqe2、工况的表示、工况的表示一、工况一、工况第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况最大功率最大功率最低稳定最低稳定转速转速最高稳定最高稳定转速转速Pen

4、maxnminn3、发动机的工作范围、发动机的工作范围一、工况一、工况第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况penminnnmax1 1发动机转速及功率均近似不变。如发动机作为排灌动力。 n1pe14、工况的分类、工况的分类一、工况一、工况（1）点工况）点工况第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况（2）恒速工况）恒速工况penminnnmax2 2发动机转速近似保持不变，而功率随负载而变化。 发动机带动发电机工作时，为保证频率的稳定性，要求发动机转速基本不变，功率则随电机负荷大小，可由零变到最大。一、工况一、工况4、工况的分类、工

5、况的分类第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况penminnnmax3 3发动机功率与转速成一定函数关系。常见为接近三次幂函数关系，带动螺旋桨工作的船用主机即属此类，故又称螺旋桨工况所示。Pekn3（3）线工况）线工况一、工况一、工况4、工况的分类、工况的分类第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况发动机功率和转速均独立地在很大范围内变化，它们之间没有没有特定的约束关系。 如汽车行驶时，发动机可以从nmin变化到nmax。扭矩取决于行驶阻力，在同一转速下，可由零变到全负荷。 当汽车下坡，需要发动机制动时，发动机是由底盘倒拖而做负功。

6、penminn机械损失功率机械损失功率nmax（4）面工况）面工况一、工况一、工况4、工况的分类、工况的分类第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况二、发动机特性二、发动机特性当发动机工况（即功率各转速）为适应需要而当发动机工况（即功率各转速）为适应需要而变化时，其性能（包括动力性、经常性、排放性变化时，其性能（包括动力性、经常性、排放性、噪声、烟度等）也随之而变，因此，要全面评、噪声、烟度等）也随之而变，因此，要全面评价和选用发动机时就必须分析研究价和选用发动机时就必须分析研究其性能随调整其性能随调整情况及运转工况而变化的规律情况及运转工况而变化的规律发动机的特

7、性。发动机的特性。1、发动机特性的概念、发动机特性的概念第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况发动机性能随调整参数变化的规律称为发动机性能随调整参数变化的规律称为调整特性。调整特性。 如空燃比调整特性；点火提前角调整特性；供油提如空燃比调整特性；点火提前角调整特性；供油提前角调整特性；前角调整特性；（1）调整特性）调整特性发动机性能随运转工况变化的规律称为发动机性能随运转工况变化的规律称为性能特性。性能特性。 （2）性能特性）性能特性二、发动机特性二、发动机特性2、发动机特性的分类、发动机特性的分类第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机

8、的工况三、发动机性能指标与工作过程参数的关系三、发动机性能指标与工作过程参数的关系mitcsmitu0sscsmitusetsemeKVHLVVHbVQVWp第第七七章章发发动动机机特特性性第一节第一节 发动机的工况发动机的工况三、发动机性能指标与工作过程参数的关系三、发动机性能指标与工作过程参数的关系mit2mitc2tqbkkTnTkPtq1emit41kbeee3c3PbknkB第第七七章章发发动动机机特特性性第二节第二节 速度特性速度特性 速度特性是指在油量调节机构（油量调节拉杆、齿条速度特性是指在油量调节机构（油量调节拉杆、齿条或节气门开度）保持不变时，其它性能参数（主要是或节气门开

9、度）保持不变时，其它性能参数（主要是Pe、 Ttq、 be、tr等）随转速而变化的关系。等）随转速而变化的关系。 当汽车沿阻力变化的道路行驶时，节气门（或油门）当汽车沿阻力变化的道路行驶时，节气门（或油门）开度不变，转速开度不变，转速n随外界负荷的变化而变化。外界负荷大，随外界负荷的变化而变化。外界负荷大，n ，外界负荷小，外界负荷小，n ，这时发动机沿速度特性工作。，这时发动机沿速度特性工作。一、速度特性的概念一、速度特性的概念第第七七章章发发动动机机特特性性1、定义、定义二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性 汽油机节气门开度固定不变，汽油机性能指标汽油机节气门

10、开度固定不变，汽油机性能指标随转速随转速n变化的关系。变化的关系。 （1）外特性（全负荷的速度特性）外特性（全负荷的速度特性） 节气门全开（节气门全开（100%），测得的速度特性。），测得的速度特性。 （2）部分速度特性）部分速度特性 节气门固定在部分开启位置，测得的速度特性。节气门固定在部分开启位置，测得的速度特性。第第七七章章发发动动机机特特性性2、过程参数随转速的变化情况、过程参数随转速的变化情况二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性汽油机过程参数随转速荷的变化情况汽油机过程参数随转速荷的变化情况（1） c n 气流惯性气流惯性 c ； n节流损失节流损失 c

11、 。（2）m n 摩擦损失摩擦损失 、附件耗功、附件耗功 it it、m 、 c 、 itm c 第第七七章章发发动动机机特特性性2、过程参数随转速的变化情况、过程参数随转速的变化情况二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性汽油机过程参数随转速荷的变化情况汽油机过程参数随转速荷的变化情况it、m 、 c 、 itm c （3）it n 混合气形成改善混合气形成改善it ； n燃烧时间燃烧时间 it c 。 （4） n 不多不多。第第七七章章发发动动机机特特性性3、外特性曲线、外特性曲线二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性mitc2tqkT

12、 9550tqenTPit、m 、 c 、 itm c mit41kbe汽油机外特性汽油机外特性Pe、Ttq 、bePeTtqbe第第七七章章发发动动机机特特性性3、外特性曲线、外特性曲线二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性mitc2tqkT 9550tqenTPit、m 、 c 、 itm c mit41kbe汽油机外特性汽油机外特性Pe、Ttq 、bePeTtqbe第第七七章章发发动动机机特特性性4、部分速度特性曲线、部分速度特性曲线二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性汽油机部分速度特性汽油机部分速度特性Pe、Ttq 、be全全小

13、小中中n 随着节气门开度减小，随着节气门开度减小，最大转矩点及最大功率点最大转矩点及最大功率点想低转速方向移动。想低转速方向移动。 中速、中负荷燃油消耗中速、中负荷燃油消耗率较低率较低。第第七七章章发发动动机机特特性性5、外特性的意义、外特性的意义二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性（1）后备功率）后备功率 后备功率大，爬坡、加后备功率大，爬坡、加速性好。速性好。 但后备功率过大，则常用但后备功率过大，则常用工况在低负荷区，经济性差。工况在低负荷区，经济性差。图中图中A点，后备功率为零，点，后备功率为零，对应车速为最高对应车速为最高。Pe后备功率后备功率外特性外特

14、性部部分分速速度度特特性性n行行驶驶阻阻力力功功率率后后备备功功率率A第第七七章章发发动动机机特特性性5、外特性的意义、外特性的意义二、汽油机速度特性二、汽油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性（1）最大转矩对应转速）最大转矩对应转速n 最大转矩对应转速最大转矩对应转速n越低，越低，克服外界阻力能力越强。克服外界阻力能力越强。 nTtqTR3TR2TR1ABn1n2Bn2An3A最大转矩对应转速最大转矩对应转速 第第七七章章发发动动机机特特性性1、定义、定义三、柴油机速度特性三、柴油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性 油量调节机械（油门拉杆或齿条）位置固定不动，油量调节机械（油门拉杆

15、或齿条）位置固定不动，柴油机性能指标随转速柴油机性能指标随转速n变化的关系变化的关系 。 （1）外特性（全负荷的速度特性）外特性（全负荷的速度特性） 油量调节机构固定在标定功率循环油量位置时，油量调节机构固定在标定功率循环油量位置时，测得的速度特性。测得的速度特性。 （2）部分速度特性）部分速度特性油调节机构固定在小于标定功率循环供油位置时，油调节机构固定在小于标定功率循环供油位置时，测得的速度特性。测得的速度特性。第第七七章章发发动动机机特特性性2、过程参数随转速的变化情况、过程参数随转速的变化情况三、柴油机速度特性三、柴油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性（1） c n 气流惯性气流

16、惯性 c ； n节流损失节流损失 c 。（2）m n 摩擦损失摩擦损失 、附件耗功、附件耗功 it 柴油机过程参数随转速荷的变化情况柴油机过程参数随转速荷的变化情况it、m 、 c 、 bit cnmb第第七七章章发发动动机机特特性性2、过程参数随转速的变化情况、过程参数随转速的变化情况三、柴油机速度特性三、柴油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性（3）it n 混合气形成改善混合气形成改善it ； n燃烧时间燃烧时间 、 it （4） b n b （油泵速度特性）（油泵速度特性）柴油机过程参数随转速荷的变化情况柴油机过程参数随转速荷的变化情况it、m 、 c 、 bit cnmb第第七七

17、章章发发动动机机特特性性3、特性曲线、特性曲线三、柴油机速度特性三、柴油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性mitc2tqkT 9550tqenTP（1）Ttq曲线曲线（2）Pe曲线曲线（3）be曲线曲线mit41kbe柴油机速度特性柴油机速度特性Pe、Ttq 、bePeTtqbenit、m 、 c 、 bnit cmb第第七七章章发发动动机机特特性性4、部分速度特性曲线、部分速度特性曲线三、柴油机速度特性三、柴油机速度特性第二节第二节 速度特性速度特性 部分负荷转矩曲线的变部分负荷转矩曲线的变化与外特性转矩变化基本化与外特性转矩变化基本相同，中负荷燃油消耗率相同，中负荷燃油消耗率较低较低

18、。柴油机部分速度特性柴油机部分速度特性Pe、Ttq 、be全全小小中中n第第七七章章发发动动机机特特性性1、扭矩曲线、扭矩曲线三、汽油机、柴油机三、汽油机、柴油机 速度特性比较速度特性比较第二节第二节 速度特性速度特性 柴油机扭矩曲线曲率较柴油机扭矩曲线曲率较大，比较平坦；大，比较平坦； 汽油机扭矩曲线曲率汽油机扭矩曲线曲率半径较小，较为陡峭；半径较小，较为陡峭； 柴油机、汽油扭矩特性比较柴油机、汽油扭矩特性比较Pe、Ttq 、bePeTtqben第第七七章章发发动动机机特特性性2、比油耗曲线、比油耗曲线三、汽油机、柴油机三、汽油机、柴油机 速度特性比较速度特性比较第二节第二节 速度特性速度特

19、性。 柴油机比油耗曲线较平坦，柴油机比油耗曲线较平坦，经济运行区转速范围宽广；经济运行区转速范围宽广； 汽油机比油耗曲线翘曲度较汽油机比油耗曲线翘曲度较大，且随节气门开度减小翘曲大，且随节气门开度减小翘曲度剧烈增大，经济运行区转速度剧烈增大，经济运行区转速范围狭窄。范围狭窄。 柴油机、汽油扭矩特性比较柴油机、汽油扭矩特性比较Pe、Ttq 、bePeTtqben第第七七章章发发动动机机特特性性3、功率曲线、功率曲线三、汽油机、柴油机三、汽油机、柴油机 速度特性比较速度特性比较第二节第二节 速度特性速度特性 汽油机标定功率点一般汽油机标定功率点一般在最大功率点；在最大功率点； 柴油机标定功率点转速

20、柴油机标定功率点转速比最大功率点转速低很多；比最大功率点转速低很多； 柴油机、汽油扭矩特性比较柴油机、汽油扭矩特性比较Pe、Ttq 、bePeTtqben功率标功率标定点定点功率标功率标定点定点第第七七章章发发动动机机特特性性四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性%100-tqntqntqmaxTTT1、转矩储备系数和、转矩储备系数和 转矩适应性系数转矩适应性系数tqntqmaxtqTTKnTtqBn1n2转矩储备系数和转矩储备系数和 转矩适应性系数转矩适应性系数汽油机汽油机： =10%30%，Ktq=1.21.4柴油机：柴油机： =5%10%，Ktq=1.05TtqmaxTt

21、qn第第七七章章发发动动机机特特性性1、转矩储备系数和、转矩储备系数和 转矩适应性系数转矩适应性系数四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性 ，Ktq n 时，时， Ttq 快快不换档情况下，克服不换档情况下，克服短期超载能力强。短期超载能力强。nTtqTR2TR1ABn1n2Bn2AnBnATtqATtqB阻力变化时发动机工作点的过渡情况阻力变化时发动机工作点的过渡情况第第七七章章发发动动机机特特性性2、转数适应性系数、转数适应性系数四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性mnnnnK 汽油机汽油机：Kn=1.62.5柴油机：柴油机：Kn=1.42.0nTtqBn

22、nnm 转数储备系数转数储备系数第第七七章章发发动动机机特特性性2、转数储备系数、转数储备系数四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性 Kn越大，发动机克越大，发动机克服阻力的潜力越大。服阻力的潜力越大。12nnKnnTtqTR3TR2TR1ABn1n2Bn2An3A转数储备系数的影转数储备系数的影响响第第七七章章发发动动机机特特性性3、发动机适应系数、发动机适应系数四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性ntqtqnKKK汽油机汽油机：Ktqn=2.03.4，柴油机：，柴油机：Ktqn=1.52.5 兼顾转矩适应性系数和转速适应性系数对发动机克兼顾转矩适应性系数和

23、转速适应性系数对发动机克服外界阻力能力的影响，可引入发动机适应性系数：服外界阻力能力的影响，可引入发动机适应性系数：第第七七章章发发动动机机特特性性3、非电控柴油机转矩校正、非电控柴油机转矩校正四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性（1）油泵速度特性）油泵速度特性要解决扭矩曲线平坦的问题，就要改变循环供油量随转速的变化。因此，在柴油机中要采用油量校正装置。bnp第第七七章章发发动动机机特特性性3、非电控柴油机转矩校正、非电控柴油机转矩校正四、转矩特性四、转矩特性第二节第二节 速度特性速度特性（2）转矩校正）转矩校正1）弹簧校正）弹簧校正 当转速下降，齿杆不断当转速下降，齿杆不断左移，直到到在齿杆抵住冒左移，直到到在齿杆抵住冒烟限制器时，此时若转速继烟限制器时，此时若转速继续