发动机特性曲线

发动机特性曲线第1页，共29页，2023年，2月20日，星期一根据使用条件不同，发动机工况。大致可以分为三类：1.恒转速（固定式）工况发动机功率变化，但曲轴转速几乎保持不变。如带动发电机、水泵等的发动机。2.流体阻力（螺旋桨）工况发动机功率与转速之间呈一定的函数关系，常见的为接近三次幂函数关系，即：

Pe≈kn3

如带动螺旋桨工作的船用发动机即属此类。螺旋桨吸收的功率与螺旋桨转速的三次方成正比。3.面工况发动机的功率与转速在很大范围内各自独立的变化，二者没有特定的关系。汽车和拖拉机等陆上运输车辆所使用的发动机属此类。

第十章发动机特性第一节发动机的工况及标定功率第2页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第一节发动机的工况及标定功率二、发动机标定功率

发动机所允许运转的最大功率时有一定限制的，要根据发动机的特性、用途、使用特点和寿命要求在反复试验的基础上人为确定。同一型号的发动机，在不同使用条件及寿命要求下，铭牌上所标定的功率及相应的转速可以不同。发动机铭牌上标定的功率，均为使用中允许的最大功率，称为标定功率。我国国家标准规定，发动机标定功率分为以下四级：1.15min功率在标准环境条件下，允许发动机连续运转15min的最大有效功率。2.1h功率在标准环境条件下，允许发动机连续运转1h的最大有效功率。3.12h功率在标准环境条件下，允许发动机连续运转12h的最大有效功率。4.持续功率在标准环境条件下，允许发动机长期连续运转的最大有效功率。第3页，共29页，2023年，2月20日，星期一

一、柴油机调整特性1.柴油机供油提前角调整特性柴油机供油量调节机构固定，维持一定转速，测定有效功率Pe、小时燃料消耗量Gf、燃油消耗率ge随供油提前角θ的变化关系，即Pe=f（θ）、Gf=f（θ）、ge

=f(θ),称为供油提前角调整特性。

发动机性能指标随调整情况而变化的关系称为发动机的调整特性。如柴油机供油提前角调整特性、燃料调整特性、汽油机点火提前角调整特性、燃料（化油器）调整特性等。第十章发动机特性第二节调整特性第4页，共29页，2023年，2月20日，星期一

2.柴油机燃料调整特性

制取柴油机燃料调整特性时，应使供油提前角调整在最佳位置，保持发动机转速一定（一般为标定转速），将调速器与喷油泵供油拉杆的联结脱开，发动机试验过程中冷却水温、机油压力和温度在正常范围内。第十章发动机特性第二节调整特性第5页，共29页，2023年，2月20日，星期一二、汽油机调整特性1.汽油机点火提前角调整特性当汽油机节气门开度、转速和混和气浓度不变条件下，汽油机有效功率Pe和燃油消耗率ge随点火提前角θ变化的关系，称为点火提前角调整特性。第十章发动机特性第二节调整特性第6页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第二节调整特性第7页，共29页，2023年，2月20日，星期一

在汽油机转速及节气门开度不变的条件下，点火提前角最佳，有效功率、燃油消耗率随混合气成分的变化关系为该转速和节气门开度的燃料调整特性。2.汽油机的燃料调整特性第十章发动机特性第二节调整特性第8页，共29页，2023年，2月20日，星期一发动机的负荷特性是指发动机转速一定时，其性能指标（主要是经济性能指标Gf、ge）随负荷（如Pe或Te）变化的规律。一、汽油机负荷特性点火提前角最佳、化油器调整完好情况下，保持汽油机转速一定，每小时耗油量、燃油消耗率随负荷变化的关系称为汽油机负荷特性。1.燃油消耗率曲线2.每小时耗油量曲线第十章发动机特性第三节负荷特性第9页，共29页，2023年，2月20日，星期一二、柴油机负荷特性柴油机在转速一定，每小时耗油量、有效燃油消耗率随负荷变化的关系为柴油机的负荷特性。1.燃油消耗率曲线2.每小时耗油量曲线第十章发动机特性第三节负荷特性第10页，共29页，2023年，2月20日，星期一当发动机的燃料供给调节机构（喷油泵调节齿杆或化油器节气门）位置一定时，发动机的性能指标（Te、Pe、Gf、ge等）随转速的变化的规律。发动机的标定功率是在标定转速下发挥的功率。确定合理的标定转速和常用的转速范围，是研究发动机速度特性的意义所在。同时，转速是发动机基本的工况参数之一。许多工作机械对发动机的转速有所要求。当供油量固定在标定功率位置时所测得的速度特性称为外速度特性，简称外特性，它表示该发动机能工作的最大功率界限，当供油量固定在标定功率以下任意位置时所测得的速度特性称为部分速度特性，简称部分特性。一、柴油机速度特性制取柴油机速度特性时应将调速器与喷油泵的联结脱开，使调速器不起调速作用；供油提前角调整在最佳位置；冷却水温、机油温度及压力正常。

第十章发动机特性第四节速度特性第11页，共29页，2023年，2月20日，星期一1.柴油机的外速度特性及工作性能（1）扭矩曲线（2）功率曲线（3）燃油消耗率曲线第十章发动机特性第四节速度特性第12页，共29页，2023年，2月20日，星期一当喷油泵供油调节杆固定在小于标定功率循环供油量位置时测得的部分速度特性。2.柴油机的部分速度特性第十章发动机特性第四节速度特性第13页，共29页，2023年，2月20日，星期一3.扭矩特性（1）扭矩适应系数k

k＝Temax/Teb

一般汽油机k＝1.2－1.4

柴油机k值只有1.05左右

（2）柴油机扭矩特性的改善（3）转速适应系数α

α＝n2/nb

第十章发动机特性第四节速度特性第14页，共29页，2023年，2月20日，星期一二、汽油机速度特性汽油机节气门开度固定不变，点火提前角调整在最佳位置及化油器调整完好（汽油喷射式发动机燃料供给系统及进气系统工作正常），冷却水温，机油温度和压力正常。节气门全开时的速度特性称为外特性；节气门部分打开时的速度特性为部分负荷速冻特性。1.汽油机外特性（1）扭矩曲线扭矩与α、ηu、ηi、ηm的乘积成正比。当节气门越大时，α值变化不大，因此，扭矩随转速变化的规律主要取决于ηu、ηi、ηm随转速变化的关系。

（2）功率曲线功率与扭矩和转速的乘积成正比。

（3）燃油消耗率曲线油耗率的大小主要取决于热效率和机械效率，并与ηi、ηm的乘积成反比。

第十章发动机特性第四节速度特性第15页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第四节速度特性汽油机的速度特性与柴油机的速度特性比较，有以下特点：（1）由于受ηu＝f（n）的影响，曲线变化较陡；（2）Pemax和Gfmax值比较明显；（3）部分速度特性时，由于节气门处进气节流，曲线更陡。所以汽油机在维持转速稳定和负荷适应性方面比柴油机优越。第16页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第四节速度特性第17页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第四节速度特性第18页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第四节速度特性第19页，共29页，2023年，2月20日，星期一2.汽油机的部分速度特性第十章发动机特性第四节速度特性当节气门部分开启时，功率和扭矩曲线总是低于外特性的。且节气门开度越小，扭矩曲线下降越快，扭矩和功率最大值所对应的转速越低。当节气门开度为75％时，此时，加浓装置停止工作，耗油率曲线的位置达到最低。节气门开度再减小时，由于残余废气相对增多。燃烧速率下降，热效率下降，耗油率增加。

第20页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、调速特性

1.全程式调速器调速特性在调速器起作用时，发动机的主要性能指标随转速或负荷的变化规律，即Te、n、Gf、ge=f（Pe），或Pe、Te、Gf、ge=f（n），称为发动机的调速特性。制取调速特性时，应保持喷油泵－调速器调整正常，调速器操作手柄放在最大位置，供油提前角调整到最佳位置，水温、油温和油压正常。制取调速特性的目的在于了解当负荷变化时，在调速器和校正器起作用下发动机主要性能指标的变化规律及特征值，并可检查和评价调速器和校正器的工作质量。第十章发动机特性第五节调速特性第21页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第五节调速特性在发动机空转到标定工况阶段（低负荷阶段），调速器起调速作用。在此阶段，随着负荷的逐渐加大，发动机的转速稍有下降。超过标定工况后（超负荷阶段），随着负荷的加大，转速下降很多，调速器已经不起作用。而校正器正在起作用，喷油泵供油拉杆行程稍稍加大。整体上看，调速特性是一段特殊的负荷特性（转速稍有变化）和一段特殊的速度特性（供油拉杆行程稍有变化）的组合。第22页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第五节调速特性第23页，共29页，2023年，2月20日，星期一1.两极式调速器调速特性两极式调速器只在最低转速和最高转速时起作用，以防止发动机低速熄火或高速飞车，在中间各转速调速器不起作用。第十章发动机特性第五节调速特性第24页，共29页，2023年，2月20日，星期一二、调速器的工作指标

1.调速率（1）稳定调速率δ1（2）瞬时调速率δ2第十章发动机特性第五节调速特性稳态调速率表明了发动机标定工况运转与最高空转时的转速波动范围。如果稳定调速率太大，不仅对工作机械的稳定工作不利，而且对于空转时的发动机的磨损也是有害的。一般规定，农业排灌和工程机械用发动机要求δ1<8％；汽车拖拉机发动机δ1≤10％；交流发电机组用发电机要求高一些，δ1<5％。

第25页，共29页，2023年，2月20日，星期一第十章发动机特性第五节调速特性2.不灵敏度ε瞬时调速率是评定调速器过渡过程的指标。发动机在负荷突然发生变化时，转速也随之突变，并经过波动后又重新稳定，这个过程称为过渡过程。瞬时调速率表示过渡过程中转速波动的瞬时增长百分比。一般规定，δ2≤12％；对于发电机组用发动机要求δ2<8％。不灵敏度过大时，会引起发动机转速不稳，而且加剧喷油泵供油量调节机构移动时的摩擦，结果调速器不灵敏度显著增加。一般规定ε在标定转速时不超过1.2－2％，最低转速时不超过10－13％。第26页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、万有特性的意义车用发动机的运行工况是极其复杂的，其转速与负荷都在很大的范围内变化，要分析发动机在各种工况下的性能，仅用1－2条速度特性和负荷特性曲线是远远不够的，需要用一系列的速度特性和负荷特性曲线才能全面的评价发动机的性能状况，这样既不方便也不直观。为了能在一张图上，较全面的表示发动机工况面上的性能，经常应用多参数特性，即万有特性。它是建立在负荷特性或速度特性基础上的特性。通过万有特性能全面的表示发动机性能参数的变化规律。最常用的万有特性是以转速为横坐标，平均有效压力（或扭矩）为纵坐标。因此，图上的每一点都代表发动机的一个工况，由于每一工况都有确定的功率和燃油消耗率，因此可以在图上画出若干