發(fā)動機運行特性

1、發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性 發(fā)動機運行特性發(fā)動機運行特性 發(fā)動機特性發(fā)動機特性在一定條件下，發(fā)動機性能 指標與特性參數(shù)隨各種可變因素的變化 規(guī)律。 運行特性：運行特性：即主要的性能指標（功率、 扭矩、比油耗、排放等）隨工況工況參數(shù) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和負荷負荷的變化規(guī)律 研究發(fā)動機運行特性研究發(fā)動機運行特性 的意義的意義 1、與汽車進行全工與汽車進行全工況的合理匹配況的合理匹配 由發(fā)動機運行特性轉(zhuǎn)化而得的汽車的運行特性，如由發(fā)動機運行特性轉(zhuǎn)化而得的汽車的運行特性，如驅(qū)動驅(qū)動 力特性、燃油經(jīng)濟性、運力特性、燃油經(jīng)濟性、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、安全性轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、安全性等等 2、特性曲線不能滿足要求時進行調(diào)節(jié)和校正特性曲線不

2、能滿足要求時進行調(diào)節(jié)和校正 柴油機調(diào)速裝置柴油機調(diào)速裝置 、點火和噴油提前裝置，可變配氣相位系統(tǒng)點火和噴油提前裝置，可變配氣相位系統(tǒng) * 電子控制技術(shù)使更多的參數(shù)有了電子控制技術(shù)使更多的參數(shù)有了實時調(diào)控實時調(diào)控的的 可能，出現(xiàn)了多種可能，出現(xiàn)了多種發(fā)動機的發(fā)動機的“可變可變”技術(shù)，技術(shù)， 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機工況發(fā)動機工況 工況由轉(zhuǎn)速和曲軸輸出功率表示 工況平面與發(fā)動機的工作區(qū)域工況平面與發(fā)動機的工作區(qū)域 以負荷和轉(zhuǎn)速為坐標的平面叫發(fā)動機的 工況平面 點工況運行 （泵站） 線工況運行 （發(fā)電機組 、螺旋槳 ） 面工況運行 （汽車） 發(fā)動機的工作區(qū)域及限制發(fā)動機的工作區(qū)域及限制 1) a曲線是各

3、轉(zhuǎn)速時最大功率曲線是各轉(zhuǎn)速時最大功率(轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩)的限制線，的限制線， 到標定點到標定點A為止。為止。 2) b曲線是各負荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線。曲線是各負荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線。 3) c曲線是發(fā)動機最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線曲線是發(fā)動機最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線 4) d曲線是各個踏板位置下的空轉(zhuǎn)怠速線。曲線是各個踏板位置下的空轉(zhuǎn)怠速線。 5)輸出功率為負值的輸出功率為負值的e e曲線是發(fā)動機滅火，外曲線是發(fā)動機滅火，外 力倒拖時的工況線。力倒拖時的工況線。 1、a b曲線曲線在最大加速踏板位置條件下獲得的。汽油機 在節(jié)氣門全開時獲得，稱為速度外特性速度外特性線線；對于柴 油機則a為校正外特性線

4、， b曲線則是調(diào)速器起作用 的調(diào)速特性調(diào)速特性線線。 2、低于c曲線曲線轉(zhuǎn)速時，由于燃燒波動和運動件慣性過 小，發(fā)動機無法穩(wěn)定工作。 3、“加速踏板”與“油門”踏板 ： 對汽油機，控制節(jié)氣門開度，稱為油門是妥當?shù)摹?柴油機有時并不直接控制噴油泵的油量調(diào)節(jié)桿，而 是通過控制調(diào)速器起作用，與供油量不呈線性關(guān)系。 所以稱為“油門”是不妥的 功率標定功率標定 發(fā)動機銘牌上規(guī)定的最大輸出功率 及其對應(yīng)轉(zhuǎn)速 所確定的工況叫做標定 工 況。 15分鐘功率 1小時功率 12小時功率 持續(xù)功率 發(fā)動機特性的分析方法發(fā)動機特性的分析方法 1調(diào)整特性調(diào)整特性 ：發(fā)動機在轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置 (汽油機為節(jié)氣門開度，柴油

5、機是油量調(diào)節(jié)桿 位置)不變條件下，各種性能指標隨調(diào)整參數(shù) 而變化的規(guī)律。 2、調(diào)整參數(shù)包括： 汽油機點火提前角 過量空氣系數(shù) 柴油機的噴油提前角 包含排氣再循環(huán)在內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)。 可調(diào)整可調(diào)整參數(shù)范圍的擴大參數(shù)范圍的擴大 另外原來不可調(diào)整，但是對性能有明顯影響， 也可歸入調(diào)整參數(shù)： 配氣相位角 氣門升程 進氣管長度 壓縮比 渦輪機噴嘴環(huán)面積 2 2工況運行特性工況運行特性性能性能 主要的性能指標（功率、扭矩、比油耗、 排放等）隨工況工況參數(shù)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和負荷負荷的 變化規(guī)律 影響因素 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機臺架試驗發(fā)動機臺架試驗 1 1水力測功器水力測功器 2 2平衡式電力測功器平衡式電力測功器

6、3.3.電渦流測功器電渦流測功器 耗油率的測量耗油率的測量容積法容積法 容積法容積法 儀器儀器 耗油率的測量耗油率的測量質(zhì)量法質(zhì)量法 質(zhì)量法儀器質(zhì)量法儀器 臺架試驗綜述臺架試驗綜述 統(tǒng)一的試驗標準 汽車發(fā)動機試驗方法的標準(JB374384)， 內(nèi)燃機臺架試驗方法(GBll0511105387) 最大功率的影響因素最大功率的影響因素 發(fā)出相應(yīng)功率的持續(xù)時間。 測定時的大氣狀況。 發(fā)動機所帶附件。 進氣管和空氣濾清器阻力、排氣背壓 大氣修正大氣修正 大氣狀況大氣狀況是指發(fā)動機運行地點的環(huán)境大氣壓 力、大氣溫度和相對濕度。當： 當大氣壓力降低、當大氣壓力降低、 大氣溫度升高大氣溫度升高 相對濕度增

7、大相對濕度增大 吸入氣缸的干空氣量都要降低，所以功率 會降低。 有效功率的校正有效功率的校正 燃油消耗率的校正燃油消耗率的校正 汽車發(fā)動機校正方法P133 速度特性速度特性、外特性外特性與汽車動力性匹配與汽車動力性匹配 汽油機保持節(jié)氣門開度不變或柴油機保持油汽油機保持節(jié)氣門開度不變或柴油機保持油 量調(diào)節(jié)桿位置不變，發(fā)動機的性能指標隨轉(zhuǎn)量調(diào)節(jié)桿位置不變，發(fā)動機的性能指標隨轉(zhuǎn) 速的變化規(guī)律稱為發(fā)動機的速度特性速的變化規(guī)律稱為發(fā)動機的速度特性 標定工況位置所決定的為全負荷速度特性曲標定工況位置所決定的為全負荷速度特性曲 線，又叫外特性線；其余的為部分負荷速度線，又叫外特性線；其余的為部分負荷速度 特

8、性線特性線 汽油機汽油機指示效率指示效率 、機械效率、充氣效率、過量空、機械效率、充氣效率、過量空 氣系數(shù)氣系數(shù) 隨速度的變化隨速度的變化 汽油機速度特性汽油機速度特性 曲線變化趨勢曲線變化趨勢分析分析 扭矩扭矩線線 主要主要受受 的的影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最 大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而較快下降，轉(zhuǎn)速大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而較快下降，轉(zhuǎn)速 愈高，降得愈快。部分特性線則隨節(jié)氣門愈高，降得愈快。部分特性線則隨節(jié)氣門 關(guān)關(guān)小更急劇降低。指示效率對曲線的影響小更急劇降低。指示效率對曲線的影響 不大，僅使高、低轉(zhuǎn)速處的值略降低。不大，僅使高、低轉(zhuǎn)速處的值略降低。 有效功率曲線有效功

9、率曲線 當轉(zhuǎn)速提高時，開始轉(zhuǎn)矩增加，所以功率當轉(zhuǎn)速提高時，開始轉(zhuǎn)矩增加，所以功率 迅速上升；轉(zhuǎn)矩達到最大值以后，隨轉(zhuǎn)速的上迅速上升；轉(zhuǎn)矩達到最大值以后，隨轉(zhuǎn)速的上 升變得較平緩，當升變得較平緩，當 達最大值時，功率開始達最大值時，功率開始 下降下降。 指示燃油消耗率曲線指示燃油消耗率曲線 與指示熱效率成反比，故中間平，兩頭抬高與指示熱效率成反比，故中間平，兩頭抬高 有效燃油消耗率有效燃油消耗率曲線曲線 綜合綜合 、 的變化的變化 ，使隨轉(zhuǎn)速上升上翹幅，使隨轉(zhuǎn)速上升上翹幅 度越大，油門開度越小，彎曲度越厲害。度越大，油門開度越小，彎曲度越厲害。 nTP tqe nTtq it m 柴油機速度特性

10、柴油機速度特性 保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變、性能指標隨轉(zhuǎn)速的變化保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變、性能指標隨轉(zhuǎn)速的變化 規(guī)律規(guī)律 必須說明的是：必須說明的是： 油量調(diào)節(jié)桿位置和加速踏板位置并不一定成正油量調(diào)節(jié)桿位置和加速踏板位置并不一定成正 比。所以保持加速踏板位置不變得到的速度特性線比。所以保持加速踏板位置不變得到的速度特性線 和保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變得到的速度特性線有區(qū)和保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變得到的速度特性線有區(qū) 別。加速踏板位置不變時，各轉(zhuǎn)速對應(yīng)的油量調(diào)節(jié)別。加速踏板位置不變時，各轉(zhuǎn)速對應(yīng)的油量調(diào)節(jié) 桿位置往往已經(jīng)過桿位置往往已經(jīng)過“校正校正”或或“調(diào)速調(diào)速”而有變動。而有變動。 柴油機指示效率柴油機

11、指示效率 、機械效率、每循環(huán)供油量、機械效率、每循環(huán)供油量 柴油機速度特性柴油機速度特性 柴油機柴油機曲線變化趨勢曲線變化趨勢分析分析 1) 扭矩因gb及 線有相反變化的趨勢而使總體上 變化較平坦。 2)功率線總的是隨n上升而增大。由于扭矩線較 平坦，所以可達到的最大功率點遠離最高使用可達到的最大功率點遠離最高使用 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速（圖上看不出來）。 3)指示燃油消耗率線為指示效率指示效率線的倒數(shù)，變 化平坦。 4) 有效燃油消耗率線則是在基礎(chǔ)上作了 的修 正，隨轉(zhuǎn)速上升而上翹度加大。 汽、柴油機速度特性曲線的對比汽、柴油機速度特性曲線的對比 1)汽油機線扭矩向下傾斜較大，低負荷時 傾斜更大；而柴油機

12、扭矩線總體變化平坦， 低負荷時甚至上揚。所以： 兩種機型配套汽車時動力和運行穩(wěn)定性存兩種機型配套汽車時動力和運行穩(wěn)定性存 在巨大差異在巨大差異 2)汽油機外特性扭矩線的最大值點，一般就 是標定功率點；而柴油機可達到的最大值 點的轉(zhuǎn)速很高，標定點并非該特性線的極 值點。 3)柴油機燃油消耗率曲線要比汽油機線平 坦，低負荷時更是如此。 發(fā)動機速度外特性對汽車動力性能的影響發(fā)動機速度外特性對汽車動力性能的影響 汽車動力性能的評價指標：汽車動力性能的評價指標： 汽車的最高穩(wěn)定行駛速度 最大爬坡能力 加速時間 4. 4.發(fā)動機外特性與汽車動力性匹配發(fā)動機外特性與汽車動力性匹配 汽車驅(qū)動輪上產(chǎn)生的驅(qū)動力汽

13、車驅(qū)動輪上產(chǎn)生的驅(qū)動力 r iiT F tktq t 0 汽車行駛速度汽車行駛速度 (kmh)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān) 系系 0 377.0irniu ka jiwfr FFFFF 汽車的行駛阻力汽車的行駛阻力 汽車的行駛方程汽車的行駛方程 t u mmgiuACmgf r iiT a raD k d d 2 1 2t0tq 汽車的驅(qū)動力汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖行駛阻力平衡圖 汽車動力性能指標的確定汽車動力性能指標的確定 最高車速最高車速：最低一條水平路面的阻力線與 最高擋第3擋驅(qū)動力線的交點“a” 是最高 穩(wěn)定車速工況點 最大爬坡能力最大爬坡能力: :最低擋第1擋的驅(qū)動力線與某 坡

14、度阻力線的切點“b”就是能克服的最大 坡度穩(wěn)速工況點。所能克服的最大坡度值 是40。 加速時間加速時間在給定行駛速度和變速器擋位下， 最大驅(qū)動力與行駛阻力之差，就是后備驅(qū) 動力，可用于加速 汽車功汽車功率平衡圖率平衡圖 加速時間加速時間: : 1 1）據(jù)平衡原理，）據(jù)平衡原理，“a a”為最高車速為最高車速v vmax max工況點。 工況點。 假定各擋假定各擋Pt-vPt-va a線的交點也正是換擋工線的交點也正是換擋工 況點，況點， 且認為換擋是瞬時完成，且認為換擋是瞬時完成， 2 2）則汽車由低速全油門加速到最高車速時，途）則汽車由低速全油門加速到最高車速時，途 經(jīng)的每個速度點處的功率差

15、值經(jīng)的每個速度點處的功率差值 或轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)矩 差值差值 就是該點的加速功率或加速轉(zhuǎn)矩。就是該點的加速功率或加速轉(zhuǎn)矩。 3 3） 稱為后備功率。整個加速過程總的稱為后備功率。整個加速過程總的 后備功率，可由圖上剖面線所示的積分面積后備功率，可由圖上剖面線所示的積分面積 來表示，由此面積可計算出加速時間。來表示，由此面積可計算出加速時間。 外特性曲線的動力適應(yīng)性與特性校正外特性曲線的動力適應(yīng)性與特性校正 汽、柴油機外特性曲線的動力適應(yīng)性分析汽、柴油機外特性曲線的動力適應(yīng)性分析 1 1）同一排擋的加速和克服阻力的能力，相同標）同一排擋的加速和克服阻力的能力，相同標 定點前提下，汽油機的動力性能明顯優(yōu)于

16、柴定點前提下，汽油機的動力性能明顯優(yōu)于柴 油機油機 2）汽油機不會汽油機不會“飛車飛車”： 因為最高擋可達到的最高轉(zhuǎn)速是柴油機比因為最高擋可達到的最高轉(zhuǎn)速是柴油機比 汽油機更遠離標定轉(zhuǎn)速點，這是因為汽油機汽油機更遠離標定轉(zhuǎn)速點，這是因為汽油機 Ttq線下降急劇，而柴油機比較平緩線下降急劇，而柴油機比較平緩。 汽油機的外特性線比柴油機的動力適應(yīng)性好，所以汽油機一不進行外汽油機的外特性線比柴油機的動力適應(yīng)性好，所以汽油機一不進行外 特性線的改造；而柴油機要在低于標定轉(zhuǎn)速段進行特性線的改造；而柴油機要在低于標定轉(zhuǎn)速段進行“校正校正”，加，加 大扭矩；在高于標定轉(zhuǎn)速段進行大扭矩；在高于標定轉(zhuǎn)速段進行“

17、調(diào)速調(diào)速”，防止超速飛車。，防止超速飛車。 轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) 轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù) 三條轉(zhuǎn)矩外特性曲線中，哪一條線的動力適應(yīng)性最好？三條轉(zhuǎn)矩外特性曲線中，哪一條線的動力適應(yīng)性最好？ 扭矩適應(yīng)系數(shù)扭矩適應(yīng)系數(shù) 轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù) 汽汽：1.251.35 1.62.5 柴：小于柴：小于1.05 1.42.0 柴油機的轉(zhuǎn)矩校正與校正外特性曲線柴油機的轉(zhuǎn)矩校正與校正外特性曲線 1)校正的可能 性 不超過 煙度限制線 2)校正方法 調(diào)速器 柴油機調(diào)速裝置與調(diào)速特性柴油機調(diào)速裝置與調(diào)速特性 柴油機調(diào)速器的最基本的功能就是保證柴 油機高速不超速飛車而低速能穩(wěn)定運行 兩種基本調(diào)速模式兩種基本

18、調(diào)速模式 (2)全程調(diào)速模式 調(diào)速器在任何轉(zhuǎn)速均 能起調(diào)速作用的模式 為全程調(diào)速模式 兩種基本調(diào)速模式兩種基本調(diào)速模式 (1)兩極調(diào)速模式 調(diào)速器只在標 定轉(zhuǎn)速以及某一 低速起調(diào)速作用， 而廣大中間轉(zhuǎn)速 不起作用 調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理與性能指標調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理與性能指標 1）轉(zhuǎn)速給定元件）轉(zhuǎn)速給定元件加速踏板加速踏板 2）轉(zhuǎn)速感受元件）轉(zhuǎn)速感受元件飛錘飛錘 3）執(zhí)行機構(gòu)）執(zhí)行機構(gòu)傳動部分傳動部分 全程調(diào)速器的全程調(diào)速器的 結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理 兩極調(diào)速器兩極調(diào)速器 的結(jié)構(gòu)原理的結(jié)構(gòu)原理 調(diào)速器的性能指標調(diào)速器的性能指標 調(diào)速率可通過柴油機突變負荷試驗測定。 試驗時，先讓柴油機在標定工況下運轉(zhuǎn)，然后突

19、卸全部負荷，測定突變負荷前后的轉(zhuǎn)速。 穩(wěn)定調(diào)速率穩(wěn)定調(diào)速率 瞬時調(diào)速率瞬時調(diào)速率 不靈敏度不靈敏度 全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較 1）轉(zhuǎn)速控制性能：）轉(zhuǎn)速控制性能： 全程全程各工況均可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動 兩極兩極除高速及怠速可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動外， 面工況的轉(zhuǎn)速控制取決于駕駛員的操作，轉(zhuǎn)速變 化較大 2 2）過渡過程：）過渡過程： 全程全程加速性好，但加、減速時常有不平穩(wěn)及前后顛 簸的感覺 全程全程加速踏板踩到底時，加速性與全程調(diào)速器相同。 其余情況下過渡平穩(wěn)，無強烈顛簸感。 全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較 3）操縱性能

20、：）操縱性能： 全程：全程：駕駛員直接控制調(diào)速彈簧，比較費力，易疲勞， 但由于負荷變化時轉(zhuǎn)速變動小，故不必經(jīng)常踩換油 門踏板位置 兩極：兩極：操作輕便，但因轉(zhuǎn)速隨負荷變化較大，故經(jīng)常要 變換加速踏板位置 4 4）排放）排放 全程：全程：加速時易冒黑煙 兩極：兩極：除全負荷加速外，其余工況加速時，可控制煙度 在較小范圍內(nèi)變化 全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較 作業(yè)效率：作業(yè)效率： 全程全程滿負荷減速行駛時，只須減小加速踏板 位置即可，不必頻繁換排擋 兩極兩極由于減小加速踏板位置也使油量和扭矩 下降，因此只能換低擋運行，作業(yè)效率下 降 小結(jié)小結(jié) 調(diào)速器的功能調(diào)速器的功能

21、使使“速度特性速度特性”產(chǎn)生變化，其實產(chǎn)生變化，其實 并非速度特性發(fā)生變化，而是油量調(diào)節(jié)桿位置并非速度特性發(fā)生變化，而是油量調(diào)節(jié)桿位置 不斷改變。不斷改變。 調(diào)速特性調(diào)速特性是在加速踏板位置不變時出現(xiàn)的。容是在加速踏板位置不變時出現(xiàn)的。容 易給人形成油量調(diào)節(jié)桿不變的錯覺。易給人形成油量調(diào)節(jié)桿不變的錯覺。 弄清楚加速踏板與油量調(diào)節(jié)桿的相互關(guān)系弄清楚加速踏板與油量調(diào)節(jié)桿的相互關(guān)系 和差別，不把二者混為一談，是正確理解調(diào)速和差別，不把二者混為一談，是正確理解調(diào)速 器和調(diào)速特性的一大關(guān)鍵器和調(diào)速特性的一大關(guān)鍵 負荷特性、萬有特性負荷特性、萬有特性 與汽車經(jīng)濟性匹配與汽車經(jīng)濟性匹配 負荷特性：負荷特性：當發(fā)動機保持轉(zhuǎn)速不變時，當