发动机原理第七章_发动机特性

1、第七章第七章 发动机的特性发动机的特性第一节第一节发动机的特性概述发动机的特性概述第二节第二节发动机的负荷特性发动机的负荷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四节第四节发动机的转矩适应性发动机的转矩适应性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第六节第六节发动机的万有特性发动机的万有特性一、发动机工况一、发动机工况 指发动机运行状态，常用转速指发动机运行状态，常用转速n和负荷表示。和负荷表示。 转速：表征发动机的工作频率转速：表征发动机的工作频率挡位挡位&车速车速； 负荷：表征发动机对外做功能力负荷：表征发动机对外做功能力加速踏板：加速踏板：Ttq pme 发

2、动机输出功率：发动机输出功率：Pe Ttq n功率相同，工况不同功率相同，工况不同燃烧过程不同燃烧过程不同性能不同性能不同u研究发动机特性的目的：研究发动机特性的目的： 评价发动机性能，为正确选用动力源提供依据；评价发动机性能，为正确选用动力源提供依据； 为进一步改进发动机性能提供有效途径。为进一步改进发动机性能提供有效途径。u研究方法：性能指标随发动机研究方法：性能指标随发动机工况变化工况变化特性来研究特性来研究第一节第一节 发动机特性概述发动机特性概述 定义：定义： 发动机的实际运转情况。发动机的实际运转情况。955030esmeenTVinPP 实际上，实际上，发动机工况就是研究不同运转

3、情况下，其功发动机工况就是研究不同运转情况下，其功率、转矩和转速三者间的变化关系。率、转矩和转速三者间的变化关系。 1 1、发动机工况的分类、发动机工况的分类 （1 1）第一类工况）第一类工况（负荷、转速基本不变）（负荷、转速基本不变） （2 2）第二类工况）第二类工况（负荷变化但转速基本不变）（负荷变化但转速基本不变） （3 3）第三类工况）第三类工况（负荷、转速在宽广的范围内变化）（负荷、转速在宽广的范围内变化）发动机运行工况发动机运行工况(operating condition)：负荷：负荷Ttq,pme(Pe) vs 转速转速n(1) 点工况点工况：抽水机：抽水机 (2) 线工况线工况

4、：发电机组：发电机组 ；船；船舶发动机舶发动机 (3) 面工况面工况：汽车；拖拉机：汽车；拖拉机根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：1. 1. 恒速工况：发动机转速始终保持不变；恒速工况：发动机转速始终保持不变； 功率随负荷变化。功率随负荷变化。发电用发动机发电用发动机2. 2. 线工况：线工况：P Pe e= =f f( (n n) )的工况，的工况，螺旋桨工况。螺旋桨工况。 Pen3点工况点工况排灌排灌3KnPe1 1恒速恒速3. 3. 面工况：面工况：P Pe e和和n n都相对独都相对独立变化，无约束关系。立变化，无约束关系。 如如 汽车：汽

5、车： n n取决于车辆行驶速度；取决于车辆行驶速度； P Pe e取决于行驶阻力取决于行驶阻力阻力和阻力和道路情况道路情况 。1.发动机的工况分类发动机的工况分类第第类工况，其特点是发类工况，其特点是发动机的功率变化时，转速动机的功率变化时，转速几乎保持不变。几乎保持不变。该工况又被称为固定式内燃机工况。线工况线工况。点工况点工况第二类工况，其特点是内燃第二类工况，其特点是内燃机的功率与转速接近于幂函机的功率与转速接近于幂函数关系数关系，如图中的曲线2示的三次幂函数( )。当内燃机作为船用主机驱动螺旋桨时，内燃机所发出的功率必须与螺旋桨吸收的功率相等，而吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低，且与转

6、速成幂函数关系，这样，内燃机功率就呈现一种十分有规律的变化。该类工况常被称为螺螺旋桨工况旋桨工况或推进工况推进工况，也属于线工况线工况。 3nPe第三类工况，其特点是功率第三类工况，其特点是功率与转速都在很大范围内变化，与转速都在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系。汽车及其他陆地运输用内燃机，都居于这种工况。此时，内燃机的转速决定于行驶速度、可以从最低稳定转速一直变到最高转速；负荷取决于行驶阻力，在同一转速下，可以从零变到全负荷。内燃机可能的工作区域就是该种类型内燃机的实际工作区域，相应的上况区域称为面工况。面工况。发动机的台架试验：发动机的台架试验：测试发动机的主要性能指标测试发动机的主

7、要性能指标基础：振幅基础：振幅 0.050.1mm 测功器：测功器：测转矩测转矩 油耗仪：油耗仪：测油耗测油耗 转速表转速表冷却系统冷却系统 排放排放分析仪分析仪(3) 面工况面工况：汽车；拖拉机：汽车；拖拉机a 最大功率限制线最大功率限制线b 最高转速限制线最高转速限制线c 最低稳定转速限制线最低稳定转速限制线d 怠速线怠速线e 倒拖线倒拖线 2 2、车用发动机的工况范围、车用发动机的工况范围 （1 1）上边界线）上边界线a:a: 最大油门位置时，不同转最大油门位置时，不同转速下发动机所能发出的最大功速下发动机所能发出的最大功率，率，是发动机功率的极限。是发动机功率的极限。 （2 2）右边界

8、线）右边界线b:b: 发动机所能承受的最高转发动机所能承受的最高转速极限。速极限。 （3 3）左边界线）左边界线c:c: 发动机能稳定运转的最低转速。发动机能稳定运转的最低转速。 （4 4）水平边界）水平边界d d 不同油门位置的怠速特性，不同油门位置的怠速特性，即发动机指示功率与机械损失即发动机指示功率与机械损失功率相等（功率相等（Pe=0Pe=0）。）。 （5 5）下边界）下边界e e 发动机停机后倒拖特性发动机停机后倒拖特性（下坡时的制动能力）。（下坡时的制动能力）。 二、发动机功率的标定二、发动机功率的标定 标定功率：标定功率： 制造厂根据发动机的使用要求制造厂根据发动机的使用要求（用

9、途、（用途、寿命、可靠性、使用条件等），寿命、可靠性、使用条件等），人为规定的该发动机在人为规定的该发动机在标况下允许输出的最大功率。标况下允许输出的最大功率。 l内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件等要求，人为地规定该产品在标准大气条件等要求，人为地规定该产品在标准大气条件下所输出的有效功率以及所对应的转速，即下所输出的有效功率以及所对应的转速，即标定功率与标定转速。世界各国对标定方法标定功率与标定转速。世界各国对标定方法的规定有所不同。按照国家标准的规定有所不同。按照国家标准

10、GBll05GBll058787内燃机台架性能试验方法内燃机台架性能试验方法规定，我国规定，我国内燃机的功率可以分为四级：内燃机的功率可以分为四级：发动机功率标定 我国四个等级的发动机功率标定：我国四个等级的发动机功率标定： 1 1、1515分钟功率分钟功率 * *思考：人为规定就会存在可高可低的情况，那么思考：人为规定就会存在可高可低的情况，那么汽车用发动机与工程机械用发动机标定时应如何考虑？汽车用发动机与工程机械用发动机标定时应如何考虑？ 2 2、1 1小时功率小时功率 3 3、1212小时功率小时功率 4 4、持续功率、持续功率 汽车、快艇等汽车、快艇等 工程机械、船舶等工程机械、船舶等

11、 机车、移动发电机组等机车、移动发电机组等 农用机械、固定发电机组等农用机械、固定发电机组等 需要注意的是：实际使用过程中，发动机功率超出标需要注意的是：实际使用过程中，发动机功率超出标定功率或标定功率下超出规定的时间，并不意味着发动机定功率或标定功率下超出规定的时间，并不意味着发动机就会损坏。就会损坏。(1)15min(1)15min功率功率这一功率为内燃机允许连续运转15min的最大有效功率，适用于需要较大功率储备或瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载货汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。 (2)1h(2)1h功率功率l这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有效功率，适用于需要一定功率储备

12、以克服突增负荷的工程机械、船舶主机、大型载货汽车和机车等用途的内燃机。 (3)12h(3)12h功率功率l这一功率为内燃机允许连续运转12h的最大有效功率，适用于需要在12h内连续运转而又需要充分发挥功率的拖拉机、移动式发电机组、铁道牵引等用途的内燃机。 (4)(4)持续功率持续功率l这一功率为内燃机允许长期连续运转的最大有效功率，适用于需要长期连续运转的固定动力、排灌、电站、船舶等用途的内燃机。 l根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油量限定在标定功率的位置上。对于同一种发动机，用于不同场合时，可以有不同的标定功率

13、值，其中，15min功率最高，持续功率最低。l车用 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的两种作为铭牌功率。l除持续功率外，其他几种功率均具有间歇性工作的特点，故常被称为间歇功率。对间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率运转时，超出上述限定的时间并不意味着内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿命与可靠性受到影响。（1 1）有效功率）有效功率三、发动机特性参数间的关系三、发动机特性参数间的关系（2 2）有效输出转矩）有效输出转矩（3 3）有效燃油消耗率）有效燃油消耗率（4 4）发动机每小时耗油量）发动机每小时耗油量1VeitmPKn 2VtqitmTK 31eitmbK 4veeBb PKnnKP

14、mitVe1有效功率mitVtqKT2有效输出转矩miteKb13燃油消耗率nKBV4小时耗油量ngKPmitbe5有效功率有效功率mitbtqgKT6有效输出转矩有效输出转矩miteKb18燃油消耗率燃油消耗率ngKBb7小时耗油量小时耗油量为了评价内燃机在不同工况下运行的动为了评价内燃机在不同工况下运行的动力性指标力性指标(如功率、转矩、平均有效压力等如功率、转矩、平均有效压力等)、经济性指标经济性指标(燃油消耗率燃油消耗率)、排放指标以及反、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标映工作过程进行的完善程度指标(如指示热效如指示热效率、充量系数以及机械效率率、充量系数以及机械效率)等，就

15、必须研究等，就必须研究内燃机的特性。内燃机的特性。 发动机特性有关定义有关定义l所谓所谓发动机的特性发动机的特性，就是指上述性能参数随，就是指上述性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。参数调整情况或运转工况变化的规律。l性能指标随调整情况变化的特性称为性能指标随调整情况变化的特性称为调整特调整特性性，如点火提前角调整特性、供油提前角调，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；整特性等；l性能指标随运行工况变化的特性称为性能指标随运行工况变化的特性称为，如负荷特性、速度特性和调速特性等。，如负荷特性、速度特性和调速特性等。l用来表示特性的曲线称为用来表示特性的曲线称为特性曲线特性曲线，

16、它是评，它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。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： 当转速不变时，发动机性能指标随负荷而变化当转速不变时，发动机性能指标随负荷而变化的关系的关系（通常用负荷特性曲线表示）。（通常用负荷特性曲线表示）。 负荷特性（曲线）的测定：负荷特性（曲线）的测定： 1 1、发动机稳定运转一段时、发动机稳定运转一段时间，间，使水温、油温为正常值；使水温、油温为正常值； 2 2、改变测功器负荷和循环、改变测功器负荷和循环供油量，供油量，保持转速不变；保持转速不变； 3 3、测量、测量bebe、PePe、TrTr、

17、等；等； 4 4、重复上述操作，并绘制、重复上述操作，并绘制特性曲线。特性曲线。 一、柴油机的负荷特性一、柴油机的负荷特性 保持柴油机转速不变，改变循环供油量保持柴油机转速不变，改变循环供油量 b b时，时，B B、bebe、等随负荷（等随负荷（PePe或或TeTe）变化的关系。）变化的关系。 定义：定义： 特点：特点： 因此，柴油机负荷特性的调整过程称为因此，柴油机负荷特性的调整过程称为“质调节质调节”。 转速转速n n不变不变充量系数充量系数c c基本不变基本不变循环供油量循环供油量b b改变改变过量空气系数过量空气系数a a或空燃比或空燃比改变改变 1 1、有效燃油消耗率曲线、有效燃油消

18、耗率曲线 柴油机负荷特性曲线柴油机负荷特性曲线 先增大先增大（混合气由稀变浓，燃（混合气由稀变浓，燃烧充分）；烧充分）；后降低后降低（混合气偏浓，燃烧不完（混合气偏浓，燃烧不完全）；全）； 2 2）机械效率）机械效率e e： 转速不变，摩擦损失不变，转速不变，摩擦损失不变，故故其随着指示功其随着指示功P Pi i（负荷）的增大而（负荷）的增大而增大。增大。 当超过最大功率点后，随着燃烧急当超过最大功率点后，随着燃烧急剧恶化，剧恶化，P Pi i下降，下降，P Pm m也下降。也下降。 1 1）指示热效率）指示热效率i i： 先急剧减小先急剧减小（怠速（怠速时为时为，后随，后随i i、m m的的

19、增大而减小）；增大而减小）； 后逐渐升高后逐渐升高（到达（到达最低油耗点后，由于燃最低油耗点后，由于燃烧恶化，油耗随烧恶化，油耗随i i降低降低而增大）。而增大）。 2. 2.燃油消耗量曲线燃油消耗量曲线 最低油耗点最低油耗点1 1 冒烟界限冒烟界限2 2（限制超过）（限制超过） 最大功率点最大功率点3 3 柴油机负荷特性曲线柴油机负荷特性曲线miteKb18 二、汽油机的负荷特性二、汽油机的负荷特性 保持汽油机转速不变，改变节气门时，保持汽油机转速不变，改变节气门时，B B、bebe、等随负荷（等随负荷（PePe或或TeTe）变化的关系。）变化的关系。 定义：定义： 特点：特点：节气门开度节

20、气门开度增大增大充量系数充量系数c c增大增大循环供油量循环供油量b b增大增大浓度基本不变浓度基本不变而数量增大而数量增大 因此，汽油机负荷特性的调整过程称为因此，汽油机负荷特性的调整过程称为“量调节量调节”。：将供油系、点火提前角调整好；水温、润滑油温最将供油系、点火提前角调整好；水温、润滑油温最佳（佳（8585）。）。当汽油机保持某一稳定转速后，逐渐改变节气门开当汽油机保持某一稳定转速后，逐渐改变节气门开度（由小到大），测量功率、小时耗油量度（由小到大），测量功率、小时耗油量B B，排气，排气温度等参数。温度等参数。加大节气门开度，同时调节测功机负荷保持转速不加大节气门开度，同时调节测功

21、机负荷保持转速不变，稳定后测量第二点的功率小时耗油量变，稳定后测量第二点的功率小时耗油量B B，排气，排气温度等参数。温度等参数。如此依次一直作到节气门全开，一般不少于如此依次一直作到节气门全开，一般不少于8 8点。点。把测量数据画在以负荷为横坐标的坐标系内、并连把测量数据画在以负荷为横坐标的坐标系内、并连成曲线即得汽油机负荷特性曲线。成曲线即得汽油机负荷特性曲线。 汽油机负荷特性曲线汽油机负荷特性曲线 1. 1.有效燃油消耗率曲线有效燃油消耗率曲线 先增大先增大（节气门开度增（节气门开度增大，残余废气减少，燃烧改大，残余废气减少，燃烧改善）；善）； 后降低后降低（大负荷混合气（大负荷混合气浓

22、，燃烧不完全）；浓，燃烧不完全）； 2 2）机械效率）机械效率e e： 转速不变，摩擦损失不变，转速不变，摩擦损失不变，故其随着指示功故其随着指示功P Pi i（负荷）的增（负荷）的增大而增大。大而增大。 1 1）指示热效率）指示热效率i i： 汽油机负荷特性曲线汽油机负荷特性曲线 先急剧减小先急剧减小（怠速时（怠速时为为，后随，后随i i、m m的增大的增大而减小）；而减小）； 后逐渐升高后逐渐升高（随着混（随着混合气变浓，由于燃烧恶化，合气变浓，由于燃烧恶化，油耗随油耗随i i降低而增大）。降低而增大）。 2. 2.燃油消耗量曲线燃油消耗量曲线miteKb13 三、柴油机、汽油机负荷特性的

23、对比分析三、柴油机、汽油机负荷特性的对比分析 1 1、柴油机燃油消耗率普遍较、柴油机燃油消耗率普遍较低，且小负荷到中负荷的油耗率低，且小负荷到中负荷的油耗率下降迅速；下降迅速； 1 1）柴油机不仅压缩比大，过）柴油机不仅压缩比大，过量空气系数也大；量空气系数也大； 原因：原因： 2 2）汽油机低负荷时采用浓混）汽油机低负荷时采用浓混合气且残余废气多，加之泵气损合气且残余废气多，加之泵气损失大，故油耗率高；失大，故油耗率高； 柴、汽油机负荷特性对比柴、汽油机负荷特性对比 2 2、柴油机低油耗区较汽油机宽；、柴油机低油耗区较汽油机宽； 3 3、柴油机排气温度较汽油机普遍较低，且随负荷变化较、柴油机

24、排气温度较汽油机普遍较低，且随负荷变化较大；大； 1 1）柴油机压缩比大，故膨胀）柴油机压缩比大，故膨胀比较汽油机大，热效率高；比较汽油机大，热效率高； 原因：原因： 2 2）柴油机充量基本不变，循）柴油机充量基本不变，循环供油量增大时，放热多，故温环供油量增大时，放热多，故温度升高较快；度升高较快； 柴、汽油机负荷特性对比柴、汽油机负荷特性对比 汽油机节气门开度增大时，汽油机节气门开度增大时，虽然供油量增大，但相应进气也虽然供油量增大，但相应进气也多，故温度升高较平坦；多，故温度升高较平坦；负荷特性是发动机的负荷特性是发动机的。常用它评价发动机工作的常用它评价发动机工作的。根据需要可测定发动

25、机不同转速下的负荷根据需要可测定发动机不同转速下的负荷特性。特性。转速变化时，各条负荷特性曲线的转速变化时，各条负荷特性曲线的，只是各条曲线的，只是各条曲线的。每条曲线的每条曲线的。由负荷特性可以看出，由负荷特性可以看出，。因此，应。因此，应注意提高发动机的功率利用率。注意提高发动机的功率利用率。同一转速下，同一转速下，。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： 当油量调节机构（油门位置）不变时，发动机当油量调节机构（油门位置）不变时，发动机性能指标随转速而变化的关系性能指标随转速而变化的关系（用速度特性曲线表示）。（用速度特性曲线表示）。 速度特性（曲线）的测定：速度特性

26、（曲线）的测定： 1 1、发动机稳定运转一段时、发动机稳定运转一段时间，间，使水温、油温为正常值；使水温、油温为正常值； 2 2、固定油量调节机构，固定油量调节机构，改改变测功器负荷；变测功器负荷； 3 3、测量不同转速下的、测量不同转速下的bebe、PePe、TeTe等；等； 外特性：外特性： 全负荷（处在最大油量位置）时的速度特性。全负荷（处在最大油量位置）时的速度特性。 发动机速度特性曲线发动机速度特性曲线：发动机性能指标随转速变化发动机性能指标随转速变化的关系，称为发动机的速度特性。的关系，称为发动机的速度特性。 一、柴油机的速度特性一、柴油机的速度特性 保持柴油机油泵调节机构位置不变

27、，测量保持柴油机油泵调节机构位置不变，测量 Pe Pe 、bebe、 TeTe、 等随转速等随转速n n的变化关系。的变化关系。 定义：定义： 1 1、指示热效率、指示热效率i i： 先增大先增大（转速提高，雾化混（转速提高，雾化混合好、燃烧改善且散热少）；合好、燃烧改善且散热少）； 柴油机不同负荷时柴油机不同负荷时i i的速度特性的速度特性 后减小后减小（转速过高，充量降（转速过高，充量降低、燃烧不全与后燃加重）；低、燃烧不全与后燃加重）； *思考：如左图所示，柴油机小负荷思考：如左图所示，柴油机小负荷时指示热效率低，中等负荷时高，而全时指示热效率低，中等负荷时高，而全负荷时介于两者之间，为

28、什么？负荷时介于两者之间，为什么？ 2 2、机械效率、机械效率m m ： 柴油机不同负荷时柴油机不同负荷时m m的速度特性的速度特性 随随n n增大而逐渐减少增大而逐渐减少（转速（转速越高，摩擦损失越大）。越高，摩擦损失越大）。 3 3、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率b be e ： 柴油机不同负荷时柴油机不同负荷时b be e的速度特性的速度特性 *思考：柴油机的思考：柴油机的m为什么随负荷为什么随负荷（油门开度）的增大而增大？（油门开度）的增大而增大？ 先减小后增大先减小后增大（基本随（基本随i i变变化，但高速转速区由于化，但高速转速区由于m m下降，下降，其升高幅度较大）；其升高幅度较

29、大）； 4 4、循环供油量、循环供油量b b ： 柴油机不同负荷时柴油机不同负荷时b b的速度特性的速度特性 随随n n增大而逐渐增大增大而逐渐增大（转速（转速越高，压油速率增大，供油压力越高，压油速率增大，供油压力提高）。提高）。 5 5、有效转矩、有效转矩T Te e与有效功率与有效功率P Pe e： 柴油机不同负荷时柴油机不同负荷时b be e的速度特性的速度特性 T Te e： 先减小后增大先减小后增大（先随（先随b b增大而增大，后因增大而增大，后因i i和和m m降低而降低而减小）。减小）。 P Pe e： 先增大后减小先增大后减小（ T Te e* *n n，最大值出现在最大值出

30、现在max max （TeTe* *n n）处）。）处）。 二、汽油机的速度特性二、汽油机的速度特性 保持节气门开度不变，测量保持节气门开度不变，测量 Pe Pe 、bebe、 TeTe、 等随转速等随转速n n的变化关系。的变化关系。 定义：定义： 汽油机速度特性汽油机速度特性制取方法制取方法汽油机节气门固定在全开位置，调整测功汽油机节气门固定在全开位置，调整测功机负荷使其稳定在标定转速，测量有效扭机负荷使其稳定在标定转速，测量有效扭矩、矩、B B，排气温度等参数。，排气温度等参数。节气门开度不变，加大测功机负荷，使发节气门开度不变，加大测功机负荷，使发动机转速降低，稳定后测量第二点的有效动

31、机转速降低，稳定后测量第二点的有效扭矩、扭矩、B B、排气温度等参数。、排气温度等参数。如此依次一直作到发动机的最低稳定转速，如此依次一直作到发动机的最低稳定转速，一般不少于一般不少于8 8点。点。把测量数据画在以把测量数据画在以n n为横坐标的坐标系内、为横坐标的坐标系内、并连成曲线即得汽油机的外特性曲线。并连成曲线即得汽油机的外特性曲线。柴油机与汽油机速度特性的对比柴油机与汽油机速度特性的对比汽油机速度特汽油机速度特性性1) 汽油机的汽油机的Ttq总体向总体向下倾斜较大，尤其是下倾斜较大，尤其是在低负荷；柴油机的在低负荷；柴油机的Ttq总体变化平坦，低总体变化平坦，低负荷略向上扬。负荷略向

32、上扬。 稳定性差异稳定性差异2) 汽油机汽油机Pe外特性的最外特性的最大值往往是标定功率大值往往是标定功率点；柴油机点；柴油机Pe外特性外特性无此极值点。无此极值点。3) 汽油机汽油机be线陡峭些，线陡峭些，尤其是低负荷；柴油尤其是低负荷；柴油机机be线较平坦。线较平坦。柴油机速度特柴油机速度特性性 三、柴油机、汽油机的速度特性对比三、柴油机、汽油机的速度特性对比 1 1、转矩特性、转矩特性 ： 三、柴油机、汽油机的速度特性对比三、柴油机、汽油机的速度特性对比 汽油机转矩的速度特性汽油机转矩的速度特性 柴油机转矩的速度特性柴油机转矩的速度特性 柴油机转矩曲线变化较为平坦，而汽油机变化较大，柴油

33、机转矩曲线变化较为平坦，而汽油机变化较大，且节气门开度越小，其峰值向低速移动，变化率也越大。且节气门开度越小，其峰值向低速移动，变化率也越大。 *思考：试根据柴油机和汽油机转矩的速度特性，分析它们适应路况思考：试根据柴油机和汽油机转矩的速度特性，分析它们适应路况（行驶阻力）变化的能力如何？（行驶阻力）变化的能力如何？ 1 1、转矩特性、转矩特性 ： 汽油机最大功率点通常在标定功率处，而柴油机最大功汽油机最大功率点通常在标定功率处，而柴油机最大功率点对应的转速很高，因而其标定功率点通常较最大功率点率点对应的转速很高，因而其标定功率点通常较最大功率点低很多。低很多。 汽油机功率的速度特性汽油机功率

34、的速度特性 柴油机功率的速度特性柴油机功率的速度特性 2 2、功率特性、功率特性 ： 柴油机不同负荷下油耗率曲线变化平坦，且低油耗区宽柴油机不同负荷下油耗率曲线变化平坦，且低油耗区宽广；广； 汽油机油耗率曲线随节气门开度减小而变化剧烈，且低汽油机油耗率曲线随节气门开度减小而变化剧烈，且低油耗区窄。油耗区窄。 汽油机油耗率的速度特性汽油机油耗率的速度特性 柴油机油耗率的速度特性柴油机油耗率的速度特性 3 3、油耗特性、油耗特性 ：第四节第四节 发动机的转矩适应性发动机的转矩适应性neTTTKmax 定义：定义： 当行驶阻力变化时，在不换档和加油门的情况下，当行驶阻力变化时，在不换档和加油门的情况

35、下，发动机自动降速增矩的特性发动机自动降速增矩的特性（常用转矩适应性系数（常用转矩适应性系数K KT T和转速和转速适应性系数适应性系数K Kn n来表示）。来表示）。 一、一、K KT T与与K Kn n： 发动机转矩的速度特性发动机转矩的速度特性 式中：式中：T Temaxemax、n nm m为外特性上最大转矩和对应的转速；为外特性上最大转矩和对应的转速； T Tn n 、n nn n为标定转矩和转速；为标定转矩和转速；mnnnnK 二、转矩储备系数二、转矩储备系数： K KT T、值越大，表明值越大，表明转速降低后转矩增加快，转速降低后转矩增加快，发动机适应道路阻力变化发动机适应道路阻

36、力变化的能力就越强。的能力就越强。%100max nneTTT 1 TK汽油机、柴油机转矩特性对比汽油机、柴油机转矩特性对比 汽油机：汽油机：=10%-30%=10%-30% 柴油机：柴油机：=5%-10%=5%-10% 柴油机转矩特性较汽柴油机转矩特性较汽油机差，常需要配专门的油机差，常需要配专门的调速器来改善转矩特性。调速器来改善转矩特性。柴油机与汽油机外特性的对比柴油机与汽油机外特性的对比相同标定点条件下，汽、柴油机动力适应相同标定点条件下，汽、柴油机动力适应性对比性对比结论结论：l 同一档位，同一档位，汽油机汽油机的加速的加速和克服阻力能和克服阻力能力力优于柴油机优于柴油机l 柴油机最

37、高柴油机最高转速更远偏离转速更远偏离标定转速，造标定转速，造成成“飞车飞车”l 柴油机需要柴油机需要低速低速“校正校正” ；高速高速“调速调速”外特性的动力适应性外特性的动力适应性1）转矩适应系数与转矩储备）转矩适应系数与转矩储备系数系数tqntqmaxT/TTK 1K)/TT(TTtqntqntqmax2 2）转速适应系数）转速适应系数mnn/nnK Question:三条转矩外特性三条转矩外特性线，哪一条线的动力适应性线，哪一条线的动力适应性最好？最好？结论结论：KT和和Kn越大，发动机克越大，发动机克服阻力的能力越强。服阻力的能力越强。汽油机汽油机: 1.62.5柴油机柴油机: 1.42

38、.0汽油机汽油机: 1.251.35柴油机柴油机: 1, Kn1=Kn2 3= 2, Kn3Kn2柴油机外特性的校正柴油机外特性的校正n 虚线虚线烟度限制线烟度限制线n 剖面线剖面线可以让外特性进行可以让外特性进行校正而不使烟度超标的空间校正而不使烟度超标的空间n 校正方法：校正方法： 机械校正机械校正: 加速踏板位置不变，加速踏板位置不变，油量调节杆位置随转速下降而油量调节杆位置随转速下降而自动增大自动增大n 校正外特性曲线校正外特性曲线机械校正机械校正法得到的速度特性已不符合油法得到的速度特性已不符合油量调节杆位置不变的定义，故量调节杆位置不变的定义，故称之为校正外特性曲线称之为校正外特性

39、曲线第五节第五节 车用柴油机的调速特性车用柴油机的调速特性 调速器的必要性调速器的必要性 柴油机工作时的最大特点：柴油机工作时的最大特点： 随着转速的升高，其循环随着转速的升高，其循环供油量增加；转速降低时，供油量减少。供油量增加；转速降低时，供油量减少。 柴油机使用中需要解决的两个问题：柴油机使用中需要解决的两个问题：1、控制怠速稳定、防止易熄火、控制怠速稳定、防止易熄火2、防止高速、防止高速“飞车飞车” 调速器的功用调速器的功用 调速器的工作原理：调速器的工作原理： 让循环供油量的变化符合充量的变让循环供油量的变化符合充量的变化，化，即转速降低时增加供油量，反之则减少供油量。即转速降低时增

40、加供油量，反之则减少供油量。 调速器种类调速器种类 （按功能）（按功能） 两极调速两极调速 全程调速全程调速汽油机与柴油机的自调节性能对比汽油机与柴油机的自调节性能对比（a a）汽油机不同节气门位置）汽油机不同节气门位置 （b b）柴油机不同节气门位置）柴油机不同节气门位置 实线：发动机转矩；点画线：阻力矩；虚线：调速实线：发动机转矩；点画线：阻力矩；虚线：调速特性曲线特性曲线两级调速器工作原理两级调速器工作原理发动机怠速运转时，发动机怠速运转时，调速器的飞球调速器的飞球5 5的离的离心力，与软的怠速弹心力，与软的怠速弹簧簧1010的推力相平衡。的推力相平衡。当偶然原因使当偶然原因使n n高于

41、高于或低于怠速转速时，或低于怠速转速时，调速器起作用。调速器起作用。由于飞球的离心力增由于飞球的离心力增大或减小，使调节推大或减小，使调节推杆杆6 6带动调节杠杆带动调节杠杆8 8，以以A A为支点右移或左为支点右移或左移，减少或增加循环移，减少或增加循环供油量，使转速不至供油量，使转速不至于增加或降低得过多，于增加或降低得过多，从而保持了怠速运转从而保持了怠速运转的稳定。的稳定。两级调速器的柴油机调速特性两级调速器的柴油机调速特性由于调速器的作用，由于调速器的作用，使速度特性的两端使速度特性的两端得到调整得到调整,转速变转速变化时，转矩曲线急化时，转矩曲线急剧变化。剧变化。中间部分按速度特中

42、间部分按速度特性变化。性变化。 定义：定义： 调速器手柄位置固定（油门位置不变），在调速器调速器手柄位置固定（油门位置不变），在调速器起作用时，柴油机性能指标随转速的变化关系。起作用时，柴油机性能指标随转速的变化关系。 一、调速特性：一、调速特性： 两极调速特性两极调速特性 1 1、调速率：、调速率： 二、调速器的工作指标：二、调速器的工作指标： 突然卸负荷的调速过程突然卸负荷的调速过程bnnn121 瞬时调速率：瞬时调速率：bnnn13 稳稳定定调调速速率率： 调速器调速过程中应具备以下基本性能：调速器调速过程中应具备以下基本性能： 1 1）转速波动应收敛，避免长时间不稳定工作而）转速波动应

43、收敛，避免长时间不稳定工作而“游车游车”； 2 2）转速波动不能太大，以免影响动力系统正常工作；）转速波动不能太大，以免影响动力系统正常工作； 3 3）过渡时间不能太长。）过渡时间不能太长。 调速率越小，转速波动越小，柴油机工作就越稳定调速率越小，转速波动越小，柴油机工作就越稳定（通（通常要求调速率在常要求调速率在10%10%以下）。以下）。 2 2、过渡时间、过渡时间t tn n： 过渡时间越小，调速器反应越迅速过渡时间越小，调速器反应越迅速（通常要求过渡时间（通常要求过渡时间5s5s）。）。 3 3、不灵敏度、不灵敏度： 由于调速机构存在摩擦等阻力，当负荷（转速）在一定由于调速机构存在摩擦

44、等阻力，当负荷（转速）在一定范围内发生变化时，调速器不一定起反应。范围内发生变化时，调速器不一定起反应。ERnnn 12 式中：式中： n n2 2 、n n1 1为调速器起作用的上、下限转速转速；为调速器起作用的上、下限转速转速； R R为调速机构的摩擦阻力，为调速机构的摩擦阻力，E E调速器产生的推力。调速器产生的推力。 越大，柴油机工作越不稳定越大，柴油机工作越不稳定（通常低速时（通常低速时要大），要大），当当1 1时，调速器将失去作用，易时，调速器将失去作用，易“飞车飞车”。第六节第六节 发动机的万有特性发动机的万有特性 定义：定义： 与转速与转速n n为横坐标，平均有效压力为横坐标，

45、平均有效压力p pmeme为纵坐为纵坐标，在图上画出许多标，在图上画出许多等油耗线等油耗线和和等功率线等功率线。 一、万有特性曲线：一、万有特性曲线：特点：在特点：在p pmeme n n的平面坐标上，同时表示多种性能的平面坐标上，同时表示多种性能万右特性的制取方法：万右特性的制取方法：负荷特性法负荷特性法1 1）制取负荷特性）制取负荷特性2 2）万有特性坐标）万有特性坐标3 3）将负荷特性上）将负荷特性上的等油耗线移到万的等油耗线移到万有特性坐标上。有特性坐标上。2、万有特性的分析、万有特性的分析AB 经济区：经济区： 横向疏密程度：对转速的敏感性横向疏密程度：对转速的敏感性 纵向疏密程度：对负荷的敏感性纵向疏密程度：对负荷的敏感性 比较比较A A、B B两点性