第七章发动机的特性1

作业四按气缸压力及温度变化特点柴油机的燃烧过程分为几段？各阶段的主要影响因素是什么？柴油机的主要有害尾气排放物有哪些？他们的产生条件是什么？思考题：从混合气形成特点，限制柴油机最高转速的主要原因是什么？基于高压喷射的现代车用柴油机燃油供给系统有哪些？各自有何优缺点？第七章发动机的特性7-1概述7-2发动机的负荷特性7-3发动机的速度特性7-4发动机的万有特性§7-1概述

一、发动机工况指发动机运行状态，常用转速n和负荷表示。转速：表征发动机的工作频率挡位&车速；负荷：表征发动机对外做功能力加速踏板：Ttqpme

发动机输出功率：PeTtq

n功率相同，工况不同燃烧过程不同性能不同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；为进一步改进发动机性能提供有效途径。研究方法：性能指标随发动机工况变化特性来研究根据工作机械不同，发动机工况分类为三种：1.恒速工况：发动机转速始终保持不变；功率随负荷变化。发电用发动机2.线工况：Pe=f(n)的工况，螺旋桨工况。

Pen3点工况排灌恒速3.面工况：Pe和n都相对独立变化，无约束关系。

如汽车：

n取决于车辆行驶速度；

Pe取决于行驶阻力阻力和道路情况。二、发动机的台架试验基础：振幅≯0.05~0.1mm测功器：测转矩油耗仪：测油耗转速表冷却系统排放分析仪b）62122232425261、测功器：测转矩和n

分类：测功器吸收功的原理不同：分为水力测功器、平衡式直流电力测功器和电涡流测功器三种。水力测功器：水在涡流室内旋转水摩擦力作用下外壳摆动与Ttq成正比的角度测Ttq

转子外壳电力测功器：转子在定子磁场中转动切割磁力线感应电流其磁场与定子磁场作用电磁力矩Ttq

电涡流测功器：利用涡电流效应将发动机输出功电能热能。能量吸收部分：制动器转子和定子组成。转子定子：外壳、涡流环和励磁线圈。外壳、涡流环、空气隙和转子构成磁路。原理：励磁线圈供电产生磁力线转子旋转涡流槽和空气隙处磁力线密度变化涡流环内产生感应电形成电涡流与磁场作用电磁转矩。调节励磁电流电涡流强度。涡流电路有电阻损耗电能涡流环发热。

转子外缘涡流槽

2、油耗仪：测量一定时间内所消耗量的燃料量

67容积法：测量消耗一定容积Vf燃油所需要的时间t(s)。质量法：测量消耗一定质量m的燃油所需要的时间t。

天平量瓶3、排放物的测量常用的排放分析仪：日本HORIBA多组分排放气体分析仪；AVL多功能排放分析仪。测量内容：CO、HC、NOx、CO2、O2等气体烟度：用波许烟度计或不透光烟度计来测量微粒：全稀释风道精确测量设备昂贵。分流稀释风道：过滤秤重法，测量过滤纸上的颗粒重量进行分析。三、发动机特性的分析方法

使用特性：性能指标随运行工况变化的特性调整特性：性能指标随调整参数变化的特性分析式：经济性im动力性cim,1/a7-2发动机的负荷特性负荷特性定义：n不变，经济性随负荷的变化规律。负荷：指发动机对外界做功能力；因n=const汽油机：Pe

Ttqpme，及节气门开度等；柴油机：Pe

Ttqpme，及空燃比等。经济性：指燃油消耗率be和每小时燃油消耗量B分析式：一、汽油机的负荷特性

负荷，节气门开度，进气量（Pi

），A/F不变，残余废气系数；所以，i，m

be=K3/(im

);大负荷时:加浓A/F=12.5，燃烧不完全，i

，使be。imbeB停止氧传感器反馈控制be变化历程分析：二、柴油机负荷特性负荷喷油量Δb，Pe，空气量不变，A/F质调节不完全燃烧i

；中小负荷区：影响不大；大负荷区：A/F的，使i；m

变化规律与汽油机相同负荷，m

；

当miMax时，beMinbe变化历程分析：三、汽油机/柴油机负荷特性区别1）因负荷调节方式不同：量调和质调i随负荷变化规律相反。2）汽油机油耗随负荷变化曲线比柴油机陡经济性对负荷变化敏感。3）柴油机油耗曲线缓慢、宽，又低。结论：柴油机这种纸调节方式的经济性比汽油机量调节

方式好；且较适应负荷的变化。7-3发动机的速度特性速度特性定义：在正常工作条件下，负荷一定，性能指标随n的变化规律。正常工作条件：冷却水温Tw、润滑条件正常，点火时期、a调节最佳。性能指标动力性：Pe、Ttq

n

经济性：be

n

排放性：NOx，HC，COn速度特性分类：根据不同负荷条件：分为外特性和部分速度特性1、外特性历程分析：

代表各转速下的最大做功能力。节气门全开时，性能随转速的变化规律；只有一条线。(vim)max时

TtqMax(vmax)TtqbePeTtqnMax时

PeMax(im)max时

beMin倒流n<n1n1流损n>n1n<n2额定

分析式：一、汽油机的速度特性负荷时，随n，节流损失，c

；Ttq(v)峰值随负荷，向低速区移动。小负荷时，Ttq随n变化曲线更陡；Pemax/Ttqmax点向低速方向移动。负荷时，r，i随n变化陡；泵损，且Pmnm，be随n变化曲线更陡，且，同时bemin点向低速区移动。2、部分速度特性：节气门开度固定在某一部分开度时，性能随n的变化规律。柴油机进入气缸的是纯空气，输出转矩的大小，主要取决于每循环实际喷油量g。分析式：二、柴油机的速度特性1）全负荷速度特性（外特性）油量调节机构：由机械位置式数字化定义全负荷速度特性：在各n下已确定的最大喷油量条件下，发动机性能指标n变化特性。

各n下的最大喷油量标定：考虑各n下的最大转矩和允许的烟度排放限定值确定来确定。取小值

电控化后，喷油量独立设定，不受机械式喷油泵供油速度特性影响。因此，基于c特性，由目标转矩特性设定最大喷油量。c在高速区易增压，但低速时增压程度不够为提高低速转矩喷油量。外特性上循环喷油量变化特性如图Pe历程：由PeTtqn，Pe随n，开始TtqnPe陡，后随n，Ttq，Pe缓慢。be历程：im=Max时，beMin

但因i变化不大，所以be随转速变化平缓柴油机经济性好的原因之一。Ttq历程Δg受限于c特性PebeTtq2）部分速度特性数字化控制后，部分负荷速度特性将喷油量固定在小于最大喷油量的任一值上时，性能随n的变化规律。很多条曲线。负荷对c无影响，部分负荷，喷油量，空燃比；过稀i

igm气流n,促进混合随负荷，A/Fn过高，后燃，i1）适应系数转矩储备系数：只表示不换档条件下爬坡能力、克服短期超载能力取决于发动机转矩的外特性曲线形状tq相同，外特性曲线不同，克服外界阻力能力不同TtqmaxTtqn转速储备系数:额定转速最大转矩点转速三、汽油机/柴油机速度特性比较适应系数：

兼顾tq和n对发动机克服外界阻力能力的影响因柴油机转矩随转速变化特性平缓

2）最高转速汽油机：c=f(n)变化陡高速区Ttq迅速降低，功率曲线陡所以限制最高转速；柴油机：c=f(n)变化缓慢功率曲线缓慢最高转速很高柴油机限速是很重要的问题必设限速MAP3）经济性：柴油机：高，am>1.2i柴>i汽；质调节无进气节流，c和i随n变化平坦；柴油机使用转速范围比汽油机低be变化缓慢汽油机：负荷越小，n进气损失，be7-4万有特性特点：在pme~n的平面坐标上，同时表示多种性能1、万右特性的制取方法：负荷特性法1）制取负荷特性2）万有特性坐标3）将负荷特性上的等油耗线移到万有特性坐标上。计算机技术发展：实验数据处理提供方便。如MATLAB或ORING等可自动处理成万有特性非增压增压npme经济区经济区车用发动机要求经济区沿n方向越宽越好COHCNOx万有特性上排放特性相互间、与经济区相矛盾2、万有特性的分析AB经济区：横向疏密程度：对转速的敏感性纵向疏密程度：对负荷的敏感性比较A、B两点性能：汽油机：负荷特性

节气门开度：A>B

c：A>B

m：A>B余废气系数r：A<B

i：A>B柴油机：

c：A=Bm：A>Br：A<B

i：A<B

a：A<BABAB柴油机：

c：A>B