吴娜-第六章教材

第六章发动机特性发动机原理第一节发动机工况第六章发动机特性一、工况

发动机扭矩与阻力矩相等时则能稳定工作。

发动机的运行情况简称工况。工况以功率和转速n来表示。发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系称为发动机特性。性能指标调整情况运转工况调整特性性能特性二、发动机特性平均有效压力pme有效扭矩Ttq有效功率Pe有效燃油消耗率be每小时耗油量B三、发动机性能指标与工作过程的关系有效指标平均有效压力pme有效功率Pe有效扭矩燃油消耗率小时耗油量（汽油机）（柴油机）三、发动机性能指标与工作过程的关系第二节发动机台架试验第六章发动机特性一试验台装置基本组成装配关系固定、支承发动机测功器油耗仪数据采集模块底板支架节气门位置传感器大气状态传感器混合水箱进水温度传感器出水温度传感器机油温度传感器排气压力传感器进气温度传感器回水管进水管机油压力传感器转速传感器冷却水温度传感器拉压力传感器测功器上述各传感器所采集的信号输入到多通道数据采集模块，然后到达控制柜。控制柜打印机电源测功器作用:吸收发动机功率测力测功器的种类：水力测功器平衡式电力测功器电涡流测功器二制动测功装置—测功器

二制动测功装置—测功器水力测功器平衡式电力测功器二制动测功装置—测功器电涡流测功器二制动测功装置—测功器充油三耗油率的测量-容积法测量三耗油率的测量-容积法测量消耗容积v的燃油所用时间t三耗油率的测量-容积法

燃油消耗量按下式计算式中V—球泡容积（mL）；

Pe—发动机有效功率（kW）;

ρf

—燃油密度（g/mL）；

t—消耗容积V的燃油所用时间（s）。小时耗油量耗油率三耗油率的测量-容积法三耗油率的测量-质量法油箱供油充油三耗油率的测量-质量法三耗油率的测量-质量法测量燃油消耗量按下式计算：式中t—消耗m（g）燃油所需时间（s）；

Pe—消耗m(g)燃油时测量的有效功率(kw);B—小时耗油量（kg/h）；

be—有效燃油消耗率[g/（kW·h）]。三耗油率的测量-质量法四台架试验综述（一）概述试验内容：新产品或强化、改进、变型、转厂生产的发动机性能及耐久可靠性试验；产品出厂前的性能调整及定期抽查试验；商业贸易中的验收试验以及各种研究性的试验等。试验标准：国际标准化组织标准；各国的国家标准。我国：1984年颁布汽车发动机试验方法(JB3743-84),1987年内燃机台架试验方法（GB1105.1~1105.3—87）。（二）功率标定1）15min功率为发动机允许连续运转15min时的最大有效功率。用于汽车、摩托车等。

2）1h功率为发动机允许连续运转1h的最大有效功率。用于若垃圾、工程机械、船舶等发动机铭牌上标定的功率，为使用中允许的最大功率。3）12h功率为发动机允许连续运转12h的最大有效功率。用于拖拉机、农业排灌、电站等4）持续功率为发动机允许长期连续运转的最大有效功率。农业灌溉、电站、船舶、铁路牵引等每台发动机按照用途不同在铭牌上标明上述两种功率及相应转速。（三）大气修正大气状态：指发动机运行地点的环境大气压力、温度和相对湿度。标准环境状况：大气压kPa，相对湿度，环境温度K或25℃。大气修正：把在不同大气状况下试验所得的结果，换算成标准大气状况下的数值。第三节发动机的负荷特性第六章发动机特性转速不变，其经济性指标随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力Pme表示）的变化关系。负荷特性转速不变，每小时耗油量B、燃料消耗率b随负荷而变化的关系。测取：发动机台架试验。一汽油机负荷特性负荷特性分析-be曲线

（一）曲线燃烧速度,散热损失相对,汽化条件,转速一定，负荷,节气门开度,残余废气相对,大负荷，,负荷特性分析-be曲线:转速一定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示功率Pi成正比增加，使ηm=1-（Pm/Pi）增加。负荷特性分析-be曲线:负荷特性分析-be曲线:B开度

，量混合气成分：节气门开度：中等负荷:经济混合气；大负荷:功率混合气（浓）负荷特性分析-每小时耗油量B曲线二柴油机负荷特性转速一定，每小时耗油量B、有效燃料消耗率b随负荷而变化的关系。

测取：台架试验特性曲线分析-耗油率曲线，高负荷时。特性曲线分析-耗油率曲线:随负荷增加而上升。α,:负荷，循环供油量△b，燃烧不完全程度,2点时，排气冒黑烟，达到国标规定限值。柴油机的最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟度不超过允许值。特性曲线分析-耗油率曲线随负荷增加，每循环供油量△b增加，B随之增加。当负荷接近冒烟界限后，由于燃烧恶化，B上升得更快一些。

特性曲线分析-小时耗油量B曲线(2)耗油率be随负荷的增加而降低，在接近全负荷（常在80%负荷率左右）时be达到最小。负荷特性评价燃油经济性。(1)bemin越小，曲线变化越平坦，经济性越好。柴油机燃油经济性比汽油机好。

从复合特性曲线可知，小负荷时，be↑,

在动力性满足的前提下，不宜装功率过大的发动机，以使be↓。（3）全面评价经济性，应作出不同n下的多条负荷特性曲线-万有特性曲线第四节发动机的速度特性第六章发动机特性（1）汽油机速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、、燃油消耗率be、每小时消耗油量B等随转速n变化的关系。（2）测取：发动机台架试验。一汽油机的速度特性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。部分负荷速度特性节气门部分打开时的速度特性。外特性节气门全开时速度特性。一汽油机的速度特性随着转速n的增加，扭距Ttq逐渐增大，出现最大扭距Ttqmax后逐渐下降，且下降程度越来越大。曲线呈上凸形状。

（一）外特性曲线1．曲线变化趋势（1）在节气门开度一定时，过量空气系数α可视为常数。（一）外特性曲线

ηv在某一中间转速时最大。因为一定的配气相位仅对一种转速最适合，此转速下能最好地利用气流惯性。其余转速时ηv均降低，曲线为上凸形。

（2）充气效率ηv（一）外特性曲线（3）指示热效率ηi转速

,进气流速，紊流，使雾化、混合状态，火焰传播速度，散热及漏气损失,。转速燃烧所占曲轴转角燃烧效率,。（一）外特性曲线（4）机械效率转速↑，消耗于机械损失功↑。因此，随转速升高,机械效率明显下降

（一）外特性曲线（一）外特性曲线2．功率变化趋势（一）外特性曲线3．燃油消耗率变化趋势（一）外特性曲线

（二）部分负荷速度特性、均,节气门开度，节气门开度愈小，随转速、

及最大功率点向低速方向移动。,

并使最大扭矩节气门开度的75%左右时,耗油率最小。超过75%开度，混合气较浓，燃烧不完全,耗油率较高，低于75%开度时，残余废气相对增多,燃烧速率下降,使ηi降低，耗油率高，且开度越小，耗油率曲线位置越高。（二）部分负荷速度特性速度特性喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要是功率Pe、扭距Ttq、燃油消耗率b、每小时耗油量B）随转速n变化的关系。

二、柴油机速度特性外特性：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。部分负荷速度特性：当油量调节机构固定在小于标定循环供油量各个位置时，所测得的速度特性。二、柴油机速度特性（一）外特性曲线变化趋势柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦。柴油机扭矩曲线的变化趋势，很大程度上决定于每循环供油量随转速变化的情况。1．扭矩曲线变化趋势（1）△b随转速n的提高，每循环供油量△b增加。（一）外特性曲线变化趋势（2）充气效率ηv也是在某一中间转速n出现最高值。（一）外特性曲线变化趋势（3）ηi—指示热效率空气涡流减弱，燃烧不良及散热漏气损失增加使不完全燃烧严重;且燃烧过程占时间，转速,,△b,α

,混合气形成不良,燃烧不完全,。（一）外特性曲线变化趋势（一）外特性曲线变化趋势由于扭矩Ttq曲线变化平坦，在一定n范围内，功率Pe几乎与转速n成正比增加.2．功率曲线（一）外特性曲线变化趋势3．燃油消耗率曲线（一）外特性曲线变化趋势（二）部分负荷速度特性

式中Ttqmax—外特性曲线上的最大扭矩（N·m）；

Ttq—标定工况下的扭矩(N·m)。1.扭距储备系数μ和适应性系数K三、发动机扭矩特性要求发动机的扭矩随转速的降低而增加。μ或K值大，表明在不换档的情况下，爬坡能力、克服短期超负荷的能力越强。汽油机μ=10%~30%；K=1.2~1.4柴油机(未校正)

μ=5%~10%；K=1.05。三、发动机扭矩特性2.转速储备系数φnnB——标定工况转速；ntq——最大扭矩转速。三、发动机扭矩特性最大扭矩转速ntq越低，φn越大，车辆在不换挡的情况下，发动机克服阻力增加的潜力越强。

一般，汽油机φn=1.15~2.0，柴油机φn=1.5~2.0。3.柴油机扭矩特性的改善校正方法：（1）出油阀式校正机构。（2）附加在调速器上的弹簧校正机构。三、发动机扭矩特性A四、使用外特性外特性：台架试验测得，未带全部附件。使用外特性：带全部附件。五、非稳定工况对外特性的影响非稳定工况时的功率比稳定工况时的低。第五节发动机的调整特性调整特性：发动机性能指标随调整情况而变化的关系称调整特性。一、柴油机装调速器的必要性保证工作稳定汽油机：超速不会过高；超速时混合气成分变化不大，对工作过程影响较小；运动零件轻巧，危害不大柴油机：负荷（曲线平坦）工作过程恶化，排气冒黑烟,零件过热；运动件较重，惯性力大，机件易损坏。防止高速飞车一、柴油机装调速器的必要性

防止怠速熄火汽油机:柴油机:(节气门开度小,阻力大)一、柴油机装调速器的必要性调速器分类两极式调速器全程式调速器二、全程式调速器及调速特性调速范围:在整个发动机工作范围内，调整扭矩特性全程式调速器的工作原理图1调速手柄2调速弹簧3固定螺母4油量调节拉杆5推力盘6托板7油量调节螺钉8怠速螺钉9限制螺钉(一)调速器工作原理（二）调速特性调速器起作用时，性能指标随转速或负荷变化的关系称为调速特性。

Ttq三、两级式调速器及调速特性（一）调速器工作原理（二）调速特性Ttq

曲线始段和末段调速器起作用曲线的作用点取决于弹簧S1和S2的预紧力，调速器本身不用换档。因此，中段曲线为柴油机的外特性曲线。1-外特性；2、3、4-部分特性两极调速器的调速特性调速器的工作指标1、稳定调速率δ2式中：n1为突变前发动机的稳定转速；n3位突变后发动机的稳定转速；n为发动机的标定转速。

δ2反映扭矩曲线的陡缓程度：δ2小

扭矩曲线陡

转速回