《发动机原理与汽车理论》学习单元七-发动机特性及测试方法

发动机原理与汽车理论学习单元七发动机特性及测试方法汽油机的速度特性是汽油发动机特性曲线之一，它反映了发动机功率、发动机扭矩和燃油消耗量等随发动机转速变化关系，是发动机标定时重要的参数。因此，绘制出发动机的速度特性曲线，对发动机的特性研究有重要的意义。相关知识一发动机的工况及特性曲线一、工况与性能指标1.工况发动机的运行情况，简称工况。工况以功率Pe和转速n来表示，它们必须与被发动机所拖动的工作机械要求的功率和转速相适应。只有当发动机输出的转矩和工作机械所消耗的转矩相等时，才能以一定转速按一定功率稳定运转。当工作机械的阻力矩、转速变化时，发动机的工况就会发生变化。根据发动机的用途，其工况可分为以下几类：I恒速工况n=常数，如发电机组中的发动机，其转速基本保持不变，功率

随负荷而变化，称为线工况。

II螺旋桨工况作为船舶主机的柴油机按推进特性工作，柴油机功率与转速的立方成正比

＝ｋｎ３，ｋ为比例常数，见图7-1中的曲线2。

III面工况汽车在运输作业时，发动机的功率

和转速ｎ都在很大的范围内变化。IV点工况内燃机的转速ｎ及功率

均近似不变，如内燃机作为排灌动力。图7-1发动机各种工况2.性能指标发动机性能指标与其工作过程的参数有很大的关系，如下列诸式：3.特性曲线（1）负荷特性当发动机保持转速不变时，经济型指标随负荷而变化的规律叫做发动机的负荷特性。比如当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时，就是这种情况。此时必须改变发动机油门来调整有效扭矩，以适应外界阻力矩的变化，以保持发动机转速不变。1）汽油机负荷特性

①定义当汽油机的转速保持不变，而逐渐改变节气门开度，同时调节测功器负荷，如改变水力测功器水量，以保持转速不变，小时耗油量B和耗油率ｂ随功率Ｐ(或转矩Ｔ、平均有效压力ｐ)变化而变化的关系称为汽油机负荷特性。②负荷特性曲线柴油机负荷特性3)汽油机与柴油机负荷特性曲线的对比（a）汽油机有效燃油消耗率都比同负荷的柴油机高，这是两种机型的混合气形成、着火燃烧以及负荷调节方式的不同造成的。（b）中低负荷处的差别明显比最低油耗点和标定功率处大。这是因为汽油机线过于陡尖，而柴油机有较宽的平坦段的缘故。统计资料表明，汽油机和柴油机的综合油耗可达45%，就是由于汽车大多在中低负荷条件下运行所致。由以上两点可知，若单纯从燃油经济性出发进行汽车动力的选择，自然是柴油机由于汽油机，这是柴油机最明显的优势。4)负荷特性的实用性(a)确定发动机的标定工况。(b)由于负荷特性易于测定，因此常用于发动机调试，改变设计时用来检验改进效果。(c)作为内燃机—发电机组工作特性(d)根据不同转速的负荷特性可制取万有特性

（2）速度特性发动机的速度特性，是指发动机在油量调节机构(油量调节齿条、拉杆或节气门开度)保持不变的情况下，主要性能指标(转矩、油耗、功率、排温、烟度等)随发动机转速的变化规律。比如当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若驾驶员将油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车行驶速度也会改变，上坡时汽车速度逐渐降低，下坡时速度增加，这时发动机即沿速度特性工作。图7-6内燃机的速度特性

a)柴油机b)汽油机2)柴油机的速度特性图7-9WD615．T1-3A柴油机全负荷速度特性曲线

(a)转矩Ttq曲线在柴油机中，每循环的充气量大小，只不过提供产生多大转矩的可能性，在各转速下能发出多大转矩主要决定于循环供油量Δb的多少，因此Δb随转速n变化的情况，决定了转矩的变化趋势。3)汽油机与柴油机速度特性曲线的对比I汽油机曲线总体上向下倾斜较大，低负荷时倾斜更大，而柴油机曲线总体变化平坦，低负荷甚至上扬。

II汽油机外特性曲线的最大值点，一般就是标定功率点；而柴油机可达到的最大值点的转速很高，多以标定点并非该特性线的极值点。

III柴油机燃油消耗率曲线要比汽油机平坦，低负荷时更是如此。4）速度特性的实用性I标定功率速度特性曲线是确定发动机允许工作的最高负荷限制线。不管发动机拖动什么样的动力装置和在什么转速下工作，允许发动机发出的功率均不可超出标定功率速度特性的限制。II用于分析发动机动力装置的匹配情况。（3）万有特性负荷特性、速度特性只能表示某一转速或某一齿条位置（或节气门开度）时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线。发动机的多参数特性称为万有特性。因此运行工况的万有特性是值负荷及转速都变化时的性能指标或特性参数的变化规律。广泛应用的万有特性是用转速n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率bε曲线和等功率曲线。等耗油率曲线bε是根据不同转速下的负荷特性曲线作出来的。1）汽油机的万有特性的特点与柴油机相比，汽油机万有特性具有如下特点：最低耗油率偏高，经济区域偏小；等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速低负荷的耗油率随负荷的减小而急剧增大。2）柴油机的万有特性的特点与汽油机相比，柴油机万有特性具有以下特点：最低耗油率偏低，并且经济区域较宽；等耗油率曲线在高、低速均不收敛，变化比较平坦。柴油机相对汽车变速工况的适应性好；等功率线向高速延伸时，耗油率的变化不大，所以采用低速档时，柴油机的转矩和功率储备较大。3）汽油机万有特性与柴油机万有特性对比汽油机的be普遍比柴油机高；汽油机的最经济区域处于偏向高负荷区域，且随负荷的降低，油耗增加较快；柴油机的最经济区则比较靠近中等负荷，且负荷改变时，油耗增加较慢。4）万有特性的实用意义I选配发动机无论作何种用途，只要提供发动机的万有特性，又已知发动机所准备拖动的工作机械的转速和负荷的运转规律，就可以进行选配工作，将表示被拖动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线绘在此柴油机的万有特性曲线图中，就可以判断发动机与其被拖动的工作机械匹配是否合适II根据等转矩Ttq、等排气温度Tr