第三章发动机的特性(补充,同学自学素材)

第三章发动机的特性（补充）§3-1概述§3-2发动机的负荷特性§3-3发动机的速度特性§3-4发动机的万有特性§3-1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；负荷：表征发动机对外做功能力Ttqpme

发动机输出功率：PeTtq

n，即功率相同，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

63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/a§3-2发动机的负荷特性负荷特性：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，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

；miMax时，beMin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：柴油机这种质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。§3-3发动机的速度特性速度特性：在正常工作条件下，（节流阀开度）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一、汽油机的速度特性1、外特性：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：负荷时，随n，节流损失，v；Ttq(v)峰值随负荷，向低速区移动。小负荷时，Ttq随n变化曲线越陡；Pemax/Ttqmax点向低速方向移动。负荷时，r，i随n变化陡；泵损，且Pmn，m，因此be随n的变化曲线更陡，且，同时bemin点也向低速区移动。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。二、柴油机的速度特性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：

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。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。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，i三、汽油机/柴油机速度特性比较1）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，be§3-4万有特性特点：在pme~n的平面坐标上，同时表示多种性能1、经典的制取方法：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。万有特性曲线（举例）左侧纵坐标是发动机输出扭矩；横坐标是发动机转速；右侧纵坐标是发动机做功汽缸平均有效