第11章 发动机运行特性与匹配技术

1、Luoyang Institute Of Science And Technology1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配讲课内容讲课内容第第1111章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配 仍关注发动机的动力性、经济性仍关注发动机的动力性、经济性:a) 点点工况工况 线线工况工况 面面工况工况b)从从发动机本身发动机本身质质和和量量环节提高环节提高动力、经济性动力、经济性 在在整车整车上提高发动机上提高发动机的使用性能的使用性能(匹配匹配)Luoyang Institute Of

2、 Science And Technology1 1）发动机运行工况）发动机运行工况(operating (operating condition)condition)：负荷：负荷T Ttqtq, ,p pmeme( (P Pe e) vs ) vs 转速转速n n(1) (1) 点工况点工况：抽水机：抽水机 (2) (2) 线工况线工况：发电机组：发电机组 ；船舶发；船舶发动机动机 (3) (3) 面工况面工况：汽车；拖拉机：汽车；拖拉机a a 最大功率限制线最大功率限制线b b 最高转速限制线最高转速限制线c c 最低稳定转速限制线最低稳定转速限制线d d 怠速线怠速线e e 倒拖线倒拖线

3、主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Science And Technology点工况：点工况：运行过程中，转速和负荷保持不变，如排灌所用的水泵的动力Luoyang Institute Of Science And Technology点工况：点工况：运行过程中，转速和负荷保持不变，如排灌所用的水泵的动力Luoyang Institute Of Science And Technology 3nPeLu

4、oyang Institute Of Science And TechnologyLuoyang Institute Of Science And Technology2）发动机的标定功率）发动机的标定功率 (rated power)l 标定工况：发动机铭牌上规定的标定工况：发动机铭牌上规定的最大输出最大输出功率功率及其对应及其对应转速转速所确所确定的工况。定的工况。(1) 15分钟功率分钟功率：车用发动机：车用发动机(2) 1小时功率小时功率：拖拉机、工程机械：拖拉机、工程机械(3) 12小时功率小时功率：排灌、电站：排灌、电站(4) 持续功率持续功率：远洋船舶、机车：远洋船舶、机车l 同一

5、台发动机，标定功率的时间同一台发动机，标定功率的时间越长，标定功率越小。越长，标定功率越小。主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Science And Technology主要内容主要内容发动机特性曲线的定义：发动机特性曲线的定义： 在一定条件下，发动机性能指标在一定条件下，发动机性能指标与特性参数随各种可变因素的变与特性参数随各种可变因素的变化规律。化规律。1）按工作特点分类）按工作特点分类(1)稳态

6、特性稳态特性：性能参数和特性参：性能参数和特性参数不随时间变化的特性。数不随时间变化的特性。(2)动态特性动态特性：性能参数或特性参：性能参数或特性参数至少有一个参数随时间变化数至少有一个参数随时间变化的特性，又称为瞬态特性。的特性，又称为瞬态特性。动态空燃比变化：动态空燃比变化：加速加浓；减速减稀加速加浓；减速减稀1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配动态过程非常复杂动态过程非常复杂稳态稳态 动态动态 Luoyang Institute Of Science

7、And Technology2）按参数性质分类）按参数性质分类(1)调整特性调整特性：转速和油量调节位置：转速和油量调节位置不变不变(节气门或油量调节杆节气门或油量调节杆)，发，发动机性能指标随调整参数动机性能指标随调整参数( ig, fj, a, , 配气相位配气相位, 气门升程气门升程, 歧管歧管长度长度, 涡轮喷嘴等涡轮喷嘴等)的变化规律的变化规律 。(目的目的:使发动机性能最优使发动机性能最优)主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配上述调

8、整参数都可以用电控上述调整参数都可以用电控技术实现技术实现: :( (可变技术可变技术-Variable)-Variable)Luoyang Institute Of Science And Technology主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配2 2）按参数性质分类）按参数性质分类(2)(2)运行特性运行特性：在一定条件下，发：在一定条件下，发动机性能参数随运行工况参数动机性能参数随运行工况参数( (负荷和转速负荷和转速) )的变化规律的变

9、化规律( (在在稳稳态态条件下条件下) )。l 速度特性速度特性 油量调节部位油量调节部位不变，性能指标随转速变化不变，性能指标随转速变化的规律。的规律。l 负荷特性负荷特性 速度不变，性速度不变，性能指标随负荷变化的规律。能指标随负荷变化的规律。l 全全( (万有万有) )特性特性 转速和负转速和负荷都变化时，性能指标的变荷都变化时，性能指标的变化规律。化规律。Luoyang Institute Of Science And Technology2 2）按参数性质分类）按参数性质分类(2)(2)运行特性运行特性：在一定条件下，发：在一定条件下，发动机性能参数随运行工况参数动机性能参数随运行工

10、况参数( (负荷和转速负荷和转速) )的变化规律的变化规律( (在在稳稳态态条件下条件下) )。主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配)2)()(ssssc0aumtceinTRpVlHPuetumitumtce111HHHbmitac3tqKTmit2eKb nKPmitac1e运行特性分析方法：运行特性分析方法：Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机分析ngKBgKTngKPbmitbtq

11、mitbe765Luoyang Institute Of Science And Technology1) 1) 速度特性：速度特性：每一个油量调节位置每一个油量调节位置都对应一条速度特性曲线都对应一条速度特性曲线外特性外特性(WOT)(WOT)：标定工况位置所：标定工况位置所决定的全负荷速度特性曲线。决定的全负荷速度特性曲线。决定了发动机和整车的最大动力决定了发动机和整车的最大动力性能。性能。主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang

12、 Institute Of Science And Technology1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配主要内容主要内容l 汽油机速度特汽油机速度特性性mitac3tqKTmit2eKb nKPmitac1e指示效率指示效率机械效率机械效率过量空气系数过量空气系数充量系数充量系数Luoyang Institute Of Science And Technology汽油机特性参数随转速的变化1.指示效率it 曲线具有中间平坦，两头略低。2. 机械效率m 曲线

13、总体趋势是随转速的上升而下降。3.充量系数c曲线总体随转速的上升略有上升4.过量空气系数a曲线总体上随转速上升而略有下降。Luoyang Institute Of Science And Technology汽油机Ttq、Pe、bi、be指标的速度特性1.转矩Ttq受c、 m的影响，在某一较低转速处有最大值，然后随转速的上升而快速下降。2.功率Pe曲线按Pe Ttq Ttq? n的关系，先随转速n上升而增大，到一定转速后，由于的Ttq下降率高于n的上升率，致使 转而下降。3.指示燃料消耗率bi与指示效率it成反比，故其速度特性曲线呈中间平坦，两头高4.有效燃油消耗率be 1/（ it ? m）

14、，随转速的上升上翘幅度加大，节气门开度愈小，则弯曲愈大。Luoyang Institute Of Science And Technology1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配主要内容主要内容l 柴油机速度特柴油机速度特性性mitb6tqgKT mit2eKb ngKPmitb5e循环喷油量循环喷油量( (柱塞泵）柱塞泵）节流效应节流效应Luoyang Institute Of Science And Technology一、柴油机的速度特性柴油机的速度特性

15、。主要参数(如有效转矩与燃油消耗率)的变化趋势，可作如下分析。 由于转矩Ttq正比于平均有效压力pme，而pme可以表示为 式中，gb为每循环供油量。 可见，在柴油机中，转矩的大小取决于每循环供油量gb，指示热效率it以及机械效率m，图84给出了外特性上主要参数的变化情况，其趋势可分别阐述如下。mitbmsitmmimegVQpp1Luoyang Institute Of Science And Technology aitcmmmimmmAppp11Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机特性参数随转速变化的曲线1.循环燃料消耗量gb曲线随

16、转速上升而增加。2.指示效率it 曲线具有中间平坦，两头略低。3. 机械效率m 曲线总体趋势是随转速的上升而下降。Luoyang Institute Of Science And TechnologyLuoyang Institute Of Science And Technology柴油机Ttq、Pe、bi、be指标的速度特性1.转矩Ttq受gb及m曲线有相反的变化趋势而总体上变化较平坦。2.功率Pe随转速n上升而增大。由于Ttq曲线较平坦，所以达到的最大功率点远离最高使用转速，即转速n高于标定转速时，功率仍持续加大 。3.指示燃料消耗率bi与指示效率it成反比， bi曲线变化规律与it相反

17、，变化较平坦4.有效燃油消耗率be 曲线是在曲线的基础上作了 m修正，随转速的上升上翘幅度加大。Luoyang Institute Of Science And Technology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性汽油机速度特性1) 汽油机的汽油机的Ttq总体向下倾总体向下倾斜较大，尤其是在低负斜较大，尤其是在低负荷；柴油机的荷；柴油机的Ttq总体变总体变化平坦，低负荷略向上化平坦，低负荷略向上扬扬 配套汽车时存在动配套汽车时存在动力性、力性、稳定性差异。稳定性差异。2) 汽油机汽油机Pe外特性的最大外特性的最大值往往是标定功率点；值往往是标定功率点；柴油

18、机柴油机Pe外特性无此极外特性无此极值点。值点。3) 汽油机汽油机be线陡峭些，尤线陡峭些，尤其是低负荷；柴油机其是低负荷；柴油机be线较平坦。线较平坦。柴油机速度特性柴油机速度特性Luoyang Institute Of Science And Technology汽油机的转矩特性，特别适合车用的需要，也就是说，自动适应道路阻力变化的能力较强，行驶速度比较稳定。内燃机转矩与外界阻力矩在a点是平衡的，内燃机将在a点对应的转速na下稳定工作。如遇上坡等阻力增加的情况，内燃机从工况a过渡到工况1、沿速度特性1工作的内燃机驱动转矩增大了Ttq1，转速相应降低了n1。这说明驾驶员不用操作，发动机自动进

19、行了调整，转速降低而转矩增大，以克服外界阻力的变化。对于另一发动机，其速度特性如图中曲线，由于其转矩曲线较平坦，则从工况a过渡到工况2时，转速降低较多(n2n1)而转矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。这一结果说明，内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和操纵性能就越好。因此，汽油机一般不需要配备调速装置，即使当阻力矩突变到零时，汽油机的转速也不会超速或飞车。柴油机的调节过程与装置则与汽油机有明显的不同，需要采用专门设计的调速器。 概念引入概念引入Luoyang Institute Of Science And Technology汽油机、柴油机外特性曲线与阻力线的平衡关系汽油机、柴油机外特性曲

20、线与阻力线的平衡关系Luoyang Institute Of Science And Technology外特性的动力适应性外特性的动力适应性1 1）转矩适应系数与转矩储备系数）转矩适应系数与转矩储备系数tqntqmaxT/TTK 1)/(TtqntqntqmaxKTTTT2 2）转速适应系数）转速适应系数mnn/nnK Question:Question:三条转矩外特性线，三条转矩外特性线，哪一条线的动力适应性最好？哪一条线的动力适应性最好？结论结论：K KT T和和K Kn n越大，发动机克服阻越大，发动机克服阻力的能力越强力的能力越强汽油机汽油机: 1.62.5: 1.62.5柴油机柴油

21、机: 1.42.0: 1.42.0汽油机汽油机: 1.251.35: 1.251.35柴油机柴油机: 1.05: 1 1, , K Kn1n1= =K Kn2n2 3 3= = 2 2, , K Kn3n3 K Kn2n2Luoyang Institute Of Science And Technology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、柴油机动力适应性对比相同标定点条件下，汽、柴油机动力适应性对比结论结论：l 同一档位，汽油机同一档位，汽油机的加速和克服阻力能的加速和克服阻力能力优于柴油机。力优于柴油机。l 柴油机最高转速更柴油机最高转速更远偏离标定

22、转速，造远偏离标定转速，造成成“飞车飞车”。l 柴油机需要低速柴油机需要低速“校正校正” ；高速；高速“调调速速”。Luoyang Institute Of Science And Technology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校正而不可以让外特性进行校正而不使烟度超标的空间。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，油量调加速踏板位置不变，油量调节杆位置随转速下降而自动增大。节杆位置随转速下降而自动增大。n 校正外特性曲线校正外特性曲线机械校正法得到的机械校正法得到的速度特性

23、已不符合油量调节杆位置不变速度特性已不符合油量调节杆位置不变的定义，故称之为校正外特性曲线。的定义，故称之为校正外特性曲线。Luoyang Institute Of Science And Technology9090年代的一款汽油发动机外特性曲线年代的一款汽油发动机外特性曲线实际发动机外特性曲线实际发动机外特性曲线江铃江铃VM R425VM R425柴油机外特性曲线柴油机外特性曲线Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速

24、器的性能对比(1) (1) 发动机稳定工作原理发动机稳定工作原理l 汽油机节气门控制负荷，向下倾斜的速汽油机节气门控制负荷，向下倾斜的速度特性线具有很好的自我调节能力。度特性线具有很好的自我调节能力。l 柴油机油量调节杆控制负荷，速度特性柴油机油量调节杆控制负荷，速度特性变化平坦，速度波动大，运转不稳。变化平坦，速度波动大，运转不稳。转速波动大转速波动大或飞车或飞车转速不稳定或熄火转速不稳定或熄火Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机燃油喷射系统柴油机燃油喷射系统P P型直列泵型直列泵柱塞轴向分配泵柱塞轴向分配泵单体泵单体泵(UPS)(UP

25、S)共轨共轨(CR)(CR)泵喷嘴泵喷嘴(UIS)(UIS)柴油机有哪几种常用的燃油喷射系统？柴油机有哪几种常用的燃油喷射系统？Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机电控燃油喷射系统是如何分类的？柴油机电控燃油喷射系统是如何分类的？电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统: 直列泵、柱塞分配泵直列泵、柱塞分配泵l 不改变传统喷油系统的工作原理和基本结构，只是用电控装置取代不改变传统喷油系统的工作原理和基本结构，只是用电控装置取代机械调速器和提前器，对机械调速器和提前器，对油量调节杆油量调节杆(直列泵直列泵)和油量调节环套和油量调节环套(分配分配泵泵

26、)的位置进行调节，以实现油量和定时的控制。的位置进行调节，以实现油量和定时的控制。电控燃油喷射系统：电控燃油喷射系统：单体泵、泵喷嘴（单体泵、泵喷嘴（UIS、UPS）l 利用安装在高压油路中的高速、强力电磁阀直接控制喷油时刻和喷利用安装在高压油路中的高速、强力电磁阀直接控制喷油时刻和喷油量（泄压电磁阀开闭时刻）。油量（泄压电磁阀开闭时刻）。3) 电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统：共轨系统（：共轨系统（CR）l 喷射压力与发动机转速解藕，在高压油泵和喷油器之间加装稳压腔喷射压力与发动机转速解藕，在高压油泵和喷油器之间加装稳压腔（共轨），精确控制压力、喷油时刻和喷油脉宽。（共轨），精确控制压力、喷

27、油时刻和喷油脉宽。柴油机燃油喷射系统柴油机燃油喷射系统Luoyang Institute Of Science And Technology( (轴向轴向) )分配泵分配泵直列泵直列泵柴油机的调速特性柴油机的调速特性只有柱塞式只有柱塞式直列泵直列泵和和分配泵分配泵有调速问题！有调速问题！Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速器的性能对比(2) (2) 柴油机的调速模式柴油机的调速模式n 全程调速全程调速：所有转速起作用。

28、加速踏板不直：所有转速起作用。加速踏板不直接控制油量调节杆，而是控制弹簧预紧力。接控制油量调节杆，而是控制弹簧预紧力。l调速前调速前, , 油量调油量调节位置处于最大供节位置处于最大供油油l转速增加转速增加, , 飞锤飞锤张开张开, , 推动滑套右推动滑套右移摆动摆杆移摆动摆杆9, 9, 通过通过牵引杆牵引杆1010带动从动带动从动杆杆11, 11, 使油量调节使油量调节杆杆1717往右移减油往右移减油; ; 反之加油。反之加油。飞锤离心力飞锤离心力( (支持力支持力) )当量弹簧恢复力当量弹簧恢复力操纵杆转角位置操纵杆转角位置弹簧恢复力弹簧恢复力E E取决取决于滑套位置于滑套位置z z和操和

29、操纵杆位置纵杆位置滑套位移滑套位移Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速器的性能对比(2) (2) 柴油机的调速模式柴油机的调速模式n 全程调速全程调速：所有转速起作用。加速踏板不直：所有转速起作用。加速踏板不直接控制油量调节杆，而是控制弹簧预紧力。接控制油量调节杆，而是控制弹簧预紧力。注意：注意：l 每一个踏板位置只对应一条调速特性线；每一个踏板位置只对应一条调速特性线；l 每条曲线都是从低速时的外特性平线开始，每条曲

30、线都是从低速时的外特性平线开始，到了各自的调速转速后才变为下降的调速特到了各自的调速转速后才变为下降的调速特性线；性线；l 加速踏板位置越大，调速转速越高。加速踏板位置越大，调速转速越高。Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速器的性能对比(2) (2) 柴油机的调速模式柴油机的调速模式n 两级调速两级调速：标定转速和低速起作用。中间转：标定转速和低速起作用。中间转速由驾驶员直接控制油量调节杆。速由驾驶员直接控制油量调节杆

31、。弹簧恢复力弹簧恢复力飞锤离心力飞锤离心力( (支持力支持力) )操纵杆转角位置操纵杆转角位置弹簧恢复力弹簧恢复力E E只取只取决于滑套位置决于滑套位置z z, , 与操纵杆位置与操纵杆位置无无关。有突变。关。有突变。滑套位移滑套位移减油减油加油加油Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速器的性能对比(2) (2) 柴油机的调速模式柴油机的调速模式n 两级调速两级调速：标定转速和低速起作用。中间转：标定转速和低速起作用。中

32、间转速由驾驶员直接控制油量。速由驾驶员直接控制油量。注意：注意：l 两级调速特性具有阶梯状变化特点；两级调速特性具有阶梯状变化特点；l 每一个加速踏板位置均在固定的低速每一个加速踏板位置均在固定的低速n n1 1和和标定转速标定转速n nn n调速；调速；l 加速踏板位置越大，曲线由下向上移动。加速踏板位置越大，曲线由下向上移动。Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机的调速特性柴油机的调速特性1) 1) 调速器的调速模式调速器的调速模式2) 2) 全程与两级调速器的性能对比全程与两级调速器的性能对比性能性能全程调速全程调速两级调速两级调速转

33、速转速控制控制各工况均可控制各工况均可控制高速和怠速可控，高速和怠速可控，中间转速由驾驶员中间转速由驾驶员控制控制过渡过渡过程过程加减速时有不平稳加减速时有不平稳和前后颠簸的感觉和前后颠簸的感觉过渡工况平稳过渡工况平稳操作操作直接控制调速弹簧，直接控制调速弹簧，较费力；负荷变化较费力；负荷变化时转速变动小，不时转速变动小，不必经常踩换油门位必经常踩换油门位置置操作轻便，但转速操作轻便，但转速随负荷变化较大，随负荷变化较大，需要经常变换加速需要经常变换加速踏板位置踏板位置排放排放加速时易冒黑烟加速时易冒黑烟除全负荷加速外，除全负荷加速外，其余工况烟度较小其余工况烟度较小作业作业效率效率满负荷减速

34、时，只满负荷减速时，只须减小加速踏板位须减小加速踏板位置，不必频繁换档，置，不必频繁换档，作业效率高作业效率高减小加速踏板位置减小加速踏板位置也使油量和转矩下也使油量和转矩下降，只能换低档，降，只能换低档，作业效率低作业效率低全程：全程：A-C-D-BA-C-D-B两极：两极：A-CA-C-B-BLuoyang Institute Of Science And Technology提高汽车动力性的措施1.选择合适的发动机2.配套合适的发动机外特性曲线3.汽车传动系统的合理匹配Luoyang Institute Of Science And Technology2) 2) 负荷特性：负荷特性：反

35、映发动机的燃油经济性反映发动机的燃油经济性nKBac4ngKBb7柴油机：柴油机：P Penen： 标定点功标定点功率率P Peses： 冒烟界限冒烟界限P Pemaxemax： 极限功率极限功率主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配l 同负荷条件下，汽油机同负荷条件下，汽油机b be e 柴油机柴油机b be el 中、低负荷时，汽油机中、低负荷时，汽油机b be e 柴油机柴油机b be emit2eKb Luoyang Institute

36、Of Science And Technology汽油机特性参数随负荷的变化1.指示效率it 曲线在高、低负荷两端均呈下降趋势，总体上则随负荷减小而变小。2. 指示效率m 曲线总体是随负荷Pe的增加而上升，中等负荷后渐趋平坦。3.充量系数c曲线随节气门开度加大，流动损失减小， c大致成正比上升，在大负荷工况，随着负荷加大，进气温度上升， c增幅略有下降。4.过量空气系数a曲线在大负荷供给功率混合气c=0.85-0.9，中负荷供给经济混合气a=1.05-1.1.低负荷a=0.9-0.6.带氧传感器和三效催化转化器的汽油机，大部分负荷a=1.0Luoyang Institute Of Scienc

37、e And Technology汽油机Ttq、Pe、bi、be指标的负荷度特性1.指示燃料消耗率bi与指示效率it成反比，总体上呈两端上翘形状，在中、低负荷区，随负荷上升而下降2.有效燃油消耗率be 是bi曲线叠加m影响。怠速时， be为无穷大，之后负荷上升而急剧下降，约80%-85%负荷时达到最低值，此后随负荷继续增大由于混合气加浓又有所上升。3.整机燃油消耗率B曲线，B正比于c/ a,主要受曲线的影响而呈凹升的趋势。Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机特性参数随负荷变化的曲线1.循环燃料消耗量gb曲线随加大近似线性增加，但高负荷后，由

38、于燃烧恶化， gb会迅速增加。2.指示效率it 曲线高、低负荷两头均呈下降趋势，总体上随负荷降低而增加，此趋势与汽油机相反。3. 指示效率m 曲线变化趋势与原因与汽油机相同。Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机B、bi、be指标的负荷度特性1.指示燃料消耗率bi与指示效率it成反比，总体上随负荷上升而加大，两头呈上翘趋势，大功率时增长较大。2.有效燃油消耗率be 是bi曲线叠加m影响。总体趋势与汽油机有相似之处。但值得注意的是，由于it曲线和m曲线的总变化趋势正好相反，因此在中、低负荷区有较宽的平坦段。在接近80%-90%负荷率处达到最低

39、值，此后随负荷继续增大燃烧恶化而又有所上升。3.整机燃油消耗率B曲线：由于gb曲线与负荷基本保持线性关系，所以B曲线的大部分区段近似线性变化，但大负荷后呈凹升趋势。Luoyang Institute Of Science And Technology柴油机与汽油机负荷特性的区别Luoyang Institute Of Science And TechnologyLuoyang Institute Of Science And Technology Luoyang Institute Of Science And Technology3) 3) 全特性全特性：全工况面内，速度特性与负荷：全工况面

40、内，速度特性与负荷特性的综合，用以分析多工况的性能。特性的综合，用以分析多工况的性能。倒拖线倒拖线下坡下坡- -0 0+ +T Ttqtqp pmeme转矩外特性线转矩外特性线P Pe e = const = constb be mine minP Pe maxe max道路阻力曲线道路阻力曲线b be e = const = constn nP Pn nminminn n maxmaxn n上坡上坡l l四条重要的特性曲线：四条重要的特性曲线：（1 1）转矩外特性线）转矩外特性线（2 2）等油耗线）等油耗线（3 3）等功率线）等功率线（4 4）道路行驶阻力线）道路行驶阻力线主要内容主要内容1

41、. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Science And Technology（一）万有特性的绘制方法 根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即。 对于柴油机， 一般是依据不同转速下的负荷特性，用作图法求出； 对于汽油机，则根据不同节气门位置的速度特性，用作图法求得。 近年来，由于计算机测试技术以及计算技术的应用，也可采用数值计算方法对大量的试验数据进行回归及等值线的插值运算，从而直接得到万有特性。Luoyan

42、g Institute Of Science And Technology1、负荷特性法 （等油耗线作法）1)将各种转速下的负荷特性以平均有效压力pme为横坐标，be为纵坐标，以同一比例尺绘出特性曲线若干张。 2)根据内燃机工作转速范围，标出万有特性横坐标n的标尺，纵坐标pme的标尺则与整理得到的负荷特性上的pme标尺相同。 4)然后，更换另一转速下的内燃机负荷特性，按照与上述同样的方法，得到另转速位置下的若干交点。在交点上同样标上相应的燃油消耗率数值。 Luoyang Institute Of Science And Technology1、负荷特性法（等功率线作法）等功率曲线是根据式(81

43、)的变化形式 作出，其中K对于一个给定的内燃机为常数，这样，在pmen坐标中，等功率曲线是一族双曲线。 o将内燃机全负荷的速度特性线pmef(n)的关系画在万有特性图上，就构成了万有特性的上边界线。npKPmeeLuoyang Institute Of Science And Technology2、速度特性法1)在第一象限中绘出不同节气门开度下的速度特性上的转矩曲线(以平均有效压力pme，表示)，在曲线尾端标出相应的节气门开度。2)在第四象限绘出相应节气门开度下的燃油消耗率be曲线，同样注明节气门开度的百分数。 3)在be的坐标轴上，引若干条等燃油消耗率的水平线与曲线相交，每一水平线与be曲

44、线族均有一组交点。通过交点引铅垂线向上至第一象限，与相应开度的转矩曲线相交，得到一组新交点，并注明燃油消耗率数值。此时，同组交点的be值是相等的。4)将等be值的各点连成光滑的等值线，并标上相应的数值，从而得到万有特性上的等燃油消耗率曲线。这样，不同节气门开度下的速度特性全部反映在一张图中，这对于车用发动机而言，应用十分方便。Luoyang Institute Of Science And Technology汽油机与柴油机万有特性的对比汽油机与柴油机万有特性的对比如何识别汽油机与柴油机的如何识别汽油机与柴油机的MAPMAP图？图？（1 1）最低燃油耗率）最低燃油耗率 （2 2）最高转速）最高

45、转速Luoyang Institute Of Science And Technology内燃机与工作机械的匹配内燃机与工作机械的匹配E本节重点介绍内燃机与动力机械匹配过程中应遵循的基本原则和主要方法。 由于工作机械的形式各异、方式不同，匹配的方法也不尽相同。其中，汽车的运行工况比较复杂，其匹配问题在内燃机与工作机械的匹配中具有一定的代表性，所以本节介绍的重点是汽车与发动机的合理匹配。 Luoyang Institute Of Science And Technology一、车用内燃机的匹配一、车用内燃机的匹配（一）动力性匹配（一）动力性匹配 （二）经济性匹配（二）经济性匹配Luoyang I

46、nstitute Of Science And Technology（一）动力性匹配（一）动力性匹配o内燃机转矩内燃机转矩Ttq在汽车驱动在汽车驱动轮上产生的驱动力轮上产生的驱动力Ft为：为：o内燃机转速内燃机转速n与汽车车速的与汽车车速的关系：关系：tq k 0ttT i iFrh=a00.377krni iu=ik、i0分别为汽车变速器、主减速器传动比；分别为汽车变速器、主减速器传动比；t为传动系效率，为传动系效率，r为为驱动轮工作半径。驱动轮工作半径。于是，可以得到发动机外特性转矩曲线于是，可以得到发动机外特性转矩曲线Ttq(n)得出变速器不同档得出变速器不同档位汽车驱动特性曲线。位汽车

47、驱动特性曲线。Luoyang Institute Of Science And Technology1 1）发动机外特性与整车动力性）发动机外特性与整车动力性riiTFT0gtqteTtPP 0ga2iirnu 汽车排挡传动比汽车排挡传动比汽车主传动比汽车主传动比n 无级传动使整车具有最无级传动使整车具有最大的动力性能：大的动力性能：l 最大驱动力最大驱动力 a a b bl 最大车速最大车速 c c d dn 档位越高，覆盖的车速档位越高，覆盖的车速范围广范围广储备功率储备功率主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3.

48、发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Science And TechnologyLuoyang Institute Of Science And TechnologyrfwijF = FFFF行 驶 阻 力fFmgfcosmgf滚动阻力a=2wDr1FC A2v空气阻力r=2wDF0.0473CaAv=iF sinmgmgi爬坡阻力a=ajdvFmdt加速阻力d=tq k 0t2aDT i idv0.0473CrdtamgfAvmgfm驱动力和行驶阻力的平衡可以得到汽车的行驶方程：hd=+Luoyang Instit

49、ute Of Science And Technology不同档位驱动力不同档位驱动力最大爬坡度最大爬坡度最高使用转速后备驱动力用于加速Luoyang Institute Of Science And Technologyo汽车的使用油耗g100(L/100km)可以根据发动机的负荷（功率Pe或阻力Fr）和燃油消耗率be计算emegfsafeeafbpiirViubPuBg010000884. 010100Luoyang Institute Of Science And TechnologyL 由上式可见，在其他条件不变的条件下，汽车的使用油耗由上式可见，在其他条件不变的条件下，汽车的使用油耗

50、g100与与 成正比，只有当其乘积为最小时，成正比，只有当其乘积为最小时， g100才能达到最小。发动机在才能达到最小。发动机在bemin下工作时，汽车的下工作时，汽车的g100不一定最低，只有在车速和功率都不变，不一定最低，只有在车速和功率都不变，汽车的汽车的g100才与发动机的才与发动机的be变化趋势相同。变化趋势相同。 L 单纯改变传动比，使发动机在单纯改变传动比，使发动机在pme较高而较高而be较低的工况运行，并不能较低的工况运行，并不能降低汽车的降低汽车的g100。应该设法使发动机的万有特性的最低油耗区移至中。应该设法使发动机的万有特性的最低油耗区移至中等转速、较低符合区域，即设法是

51、发动机的经济区位于常用档位、常等转速、较低符合区域，即设法是发动机的经济区位于常用档位、常用车速区。这就要求选择发动机时，对其特性提出具体要求，或设法用车速区。这就要求选择发动机时，对其特性提出具体要求，或设法改变特性，适应与汽车匹配的要求。改变特性，适应与汽车匹配的要求。0e kb i iemegfsafeeafbpiirViubPuBg010000884. 010100Luoyang Institute Of Science And Technologyo 汽车用不同的变速器档位行驶时，汽车用不同的变速器档位行驶时，g100差异较大。在同一道路条件与差异较大。在同一道路条件与车速下，虽然发

52、动机发出的功率不变，但档位越低（传动比越大），车速下，虽然发动机发出的功率不变，但档位越低（传动比越大），后备驱动力越大，发动机的负荷率越低，后备驱动力越大，发动机的负荷率越低，be越高，越高， g100也越大。使也越大。使用高档位的情况则与此相反。因此增加变速器的挡位，加大通过选用用高档位的情况则与此相反。因此增加变速器的挡位，加大通过选用合适挡位使发动机处于经济工况的概率，有利于汽车的节油。近年来，合适挡位使发动机处于经济工况的概率，有利于汽车的节油。近年来，汽车变速器档位有逐渐增加的趋势，轿车变速器已有汽车变速器档位有逐渐增加的趋势，轿车变速器已有5挡，重型货车挡，重型货车甚至达甚至达1

53、0挡以上。自动控制的无级变速在这方面可达到最优化。挡以上。自动控制的无级变速在这方面可达到最优化。 o 汽车在中低速行驶时，汽车在中低速行驶时， g100最低。高速行驶时虽然发动机负荷率较最低。高速行驶时虽然发动机负荷率较高，但汽车行驶阻力由于空气阻力与扎成正比而急剧增大，导致高，但汽车行驶阻力由于空气阻力与扎成正比而急剧增大，导致g100上升。但低速行车造成生产率下降，所以真正的经济车速应使小上升。但低速行车造成生产率下降，所以真正的经济车速应使小g100 va最小。最小。Luoyang Institute Of Science And Technology2) 2) 发动机全特性与整车燃油

54、经济性发动机全特性与整车燃油经济性百公里油耗百公里油耗(L/100km):(L/100km):)/(100af100uBgemeg0100bpiKig结论结论: : 对于汽车任一工况对于汽车任一工况, , 理理论上可以合理选择论上可以合理选择i i0 0, , i ik k, , p pmeme和和b be e值值, , 使使g g100100最小。最小。主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Scienc

55、e And Technology2) 2) 发动机全特性与整车燃油经济性发动机全特性与整车燃油经济性对无级传动对无级传动(CVT)(CVT)，选择发，选择发动机等功率线上最低燃油耗动机等功率线上最低燃油耗率（黑点）来匹配，可以使率（黑点）来匹配，可以使汽车燃油经济性最佳。汽车燃油经济性最佳。主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配Luoyang Institute Of Science And Technology汽车万有特性汽车万有特性n g g

56、100100随车速的增加而增大。随车速的增加而增大。n 车速不变车速不变( (u u1 1) )，不同档位使用油耗，不同档位使用油耗差别很大差别很大(1(1点和点和2 2点点) )。汽车行驶。汽车行驶时，尽量使用高速挡。时，尽量使用高速挡。n 改进前速比改进前速比( (前三挡间隔太小前三挡间隔太小):): :=5.56:2.77:1.64:1 :=5.56:2.77:1.64:1 改进后速比改进后速比: : :=5.08:2.57:1.2=5.08:2.57:1.28:0.8348:0.834 80km/h, 80km/h, 四档节油效果四档节油效果(BA): (BA): 9% 9%n 各档速

57、比的选择不仅是动力性匹配各档速比的选择不仅是动力性匹配问题，也与汽车的经济性密切相关。问题，也与汽车的经济性密切相关。Luoyang Institute Of Science And Technology主要内容主要内容1. 1. 发动机运行工况发动机运行工况2. 2. 发动机特性曲线分类发动机特性曲线分类3. 3. 发动机运行特性发动机运行特性4. 4. 发动机与整车匹配发动机与整车匹配3) 3) 改善整车经济性匹配的途径改善整车经济性匹配的途径( (小结小结) )n 发动机：设法使发动机万有特性发动机：设法使发动机万有特性的低油耗区位于常用排挡、常用车的低油耗区位于常用排挡、常用车速区。速

58、区。n 档位：在同一道路和车速条件下，档位：在同一道路和车速条件下，尽可能使用高档；档位越多，增加尽可能使用高档；档位越多，增加了发动机处于经济性工作状态的机了发动机处于经济性工作状态的机会，有利于提高整车燃油经济性会，有利于提高整车燃油经济性（如采用（如采用CVTCVT）。）。n 行驶车速：接近于中等车速，使行驶车速：接近于中等车速，使用油耗最低。用油耗最低。n 适用车速适用车速( (g g100100/ /u u) )minmin。既可节。既可节油，又可提高生产率。油，又可提高生产率。降低机械降低机械损失损失燃烧系统对燃烧系统对转速不敏感转速不敏感Luoyang Institute Of

59、Science And Technology1 1、决定平面工况、决定平面工况MAPMAP图的特征曲线；额定功率的确定。图的特征曲线；额定功率的确定。2 2、特性曲线的分类；运行特性曲线的分类；万有特性的特征曲线。、特性曲线的分类；运行特性曲线的分类；万有特性的特征曲线。3 3、汽油机速度和负荷特性与柴油机速度和负荷特性的差异及形成差、汽油机速度和负荷特性与柴油机速度和负荷特性的差异及形成差异的原因。异的原因。4 4、柴油机外特性的校正与调速。、柴油机外特性的校正与调速。5 5、发动机速度特性与整车动力性的关系及其匹配；发动机负荷特性、发动机速度特性与整车动力性的关系及其匹配；发动机负荷特性与

60、整车燃油经济性的关系及其匹配。与整车燃油经济性的关系及其匹配。6 6、自学混合动力系统及其运行特性。、自学混合动力系统及其运行特性。小结小结Luoyang Institute Of Science And Technology混合动力系统及其运行特性混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放 Luoyang Ins