《發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性》ppt課件

1、4-2 內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特性 內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性是指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性是指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，其他性能參數(shù)主要是經(jīng)濟(jì)性目的隨負(fù)荷油門其他性能參數(shù)主要是經(jīng)濟(jì)性目的隨負(fù)荷油門或節(jié)氣門開閉而變化的關(guān)系。汽車在實踐運(yùn)轉(zhuǎn)時，或節(jié)氣門開閉而變化的關(guān)系。汽車在實踐運(yùn)轉(zhuǎn)時，除超車、爬坡等運(yùn)轉(zhuǎn)工況下油門全開外，大部分工除超車、爬坡等運(yùn)轉(zhuǎn)工況下油門全開外，大部分工況是發(fā)動機(jī)在中等負(fù)荷區(qū)任務(wù)，車速根本不變，但況是發(fā)動機(jī)在中等負(fù)荷區(qū)任務(wù)，車速根本不變，但由于道路阻力的變化，使得油門或節(jié)氣門開度由于道路阻力的變化，使得油門或節(jié)氣門開度隨時發(fā)生變化，以順應(yīng)外界阻力的變化，因此，發(fā)隨時發(fā)生變

2、化，以順應(yīng)外界阻力的變化，因此，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性對汽車運(yùn)轉(zhuǎn)性能具有艱苦的影響。動機(jī)的負(fù)荷特性對汽車運(yùn)轉(zhuǎn)性能具有艱苦的影響。通常用發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性來分析汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的通常用發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性來分析汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的好壞，而用發(fā)動機(jī)的外特性分析汽車的動力性能。好壞，而用發(fā)動機(jī)的外特性分析汽車的動力性能。汽車的動力性能主要用發(fā)動機(jī)的外特性來反映。汽車的動力性能主要用發(fā)動機(jī)的外特性來反映。4指示效率i：小負(fù)荷大，小，熄滅不完全，i低，隨負(fù)荷，熄滅改善，i，供應(yīng)功率混合氣時85%左右節(jié)氣門開度時，混合氣加濃，小，熄滅不完全，i又降低。 2剩余廢氣函數(shù)： ；小負(fù)荷時，v小，m新氣少，大，負(fù)荷，v，m新氣，m

3、廢氣有所，全負(fù)荷時達(dá)最小值。新氣廢氣mm1充氣系數(shù)v ：汽油機(jī)量調(diào)理，負(fù)荷，節(jié)氣門開度，進(jìn)氣節(jié)流阻力，v低，隨著負(fù)荷，節(jié)氣門開度，進(jìn)氣阻力，v，直至全開，v到達(dá)最大值。3過量空氣系數(shù)：對于電控汽油機(jī)，在任務(wù)溫度較低時，小負(fù)荷應(yīng)加濃混合氣，全負(fù)荷假設(shè)要提高功率，也要加濃混合氣；任務(wù)溫度正常情況下，為減少排放，過量空氣系數(shù)根本不變。4-3-1 汽油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析汽油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析小結(jié)：從發(fā)動機(jī)角度， 努力提高小負(fù)荷工況下的熱效率。2. 從經(jīng)濟(jì)性匹配運(yùn)用角度，盡量運(yùn)用中高負(fù)荷率工況任務(wù)。4-3-1 汽油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析汽油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析4-3-2

4、 4-3-2 汽油機(jī)的負(fù)荷特性汽油機(jī)的負(fù)荷特性 汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)理采用的是汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)理采用的是“量量調(diào)理方式，即經(jīng)過改動節(jié)氣門開度以改動調(diào)理方式，即經(jīng)過改動節(jié)氣門開度以改動進(jìn)入氣缸的混合氣量，在部分負(fù)荷范圍內(nèi)混進(jìn)入氣缸的混合氣量，在部分負(fù)荷范圍內(nèi)混合氣濃度合氣濃度變化不大，因此汽油機(jī)的循環(huán)進(jìn)變化不大，因此汽油機(jī)的循環(huán)進(jìn)氣量，循環(huán)供油量以及輸出功率與節(jié)氣門開氣量，循環(huán)供油量以及輸出功率與節(jié)氣門開度幾乎成比例變化故有的負(fù)荷特性圖上以度幾乎成比例變化故有的負(fù)荷特性圖上以節(jié)氣門開度作橫坐標(biāo)，有的以功率作橫坐節(jié)氣門開度作橫坐標(biāo)，有的以功率作橫坐標(biāo)。普通多用功率作橫坐標(biāo)便于繪制萬標(biāo)。普通多用功率作橫坐標(biāo)

5、便于繪制萬有特性曲線。有特性曲線。 在負(fù)荷特性圖中，主要描畫的是在負(fù)荷特性圖中，主要描畫的是經(jīng)濟(jì)性的目的經(jīng)濟(jì)性的目的B B、bebe隨負(fù)荷而變化的關(guān)系，隨負(fù)荷而變化的關(guān)系，有時根據(jù)需求還要測錄排氣溫度有時根據(jù)需求還要測錄排氣溫度TrTr和排氣煙和排氣煙度度R R曲線對柴油機(jī)等，排氣溫度在一定程曲線對柴油機(jī)等，排氣溫度在一定程度上反映零件的熱負(fù)荷，而煙度那么反映了度上反映零件的熱負(fù)荷，而煙度那么反映了內(nèi)燃機(jī)任務(wù)過程進(jìn)展的好壞，因此，負(fù)荷特內(nèi)燃機(jī)任務(wù)過程進(jìn)展的好壞，因此，負(fù)荷特性不僅能給出了內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時性不僅能給出了內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時的經(jīng)濟(jì)性能，而且給出內(nèi)燃機(jī)功率標(biāo)定提供的經(jīng)濟(jì)性

6、能，而且給出內(nèi)燃機(jī)功率標(biāo)定提供了根據(jù)。了根據(jù)。 汽油機(jī)負(fù)荷特性如圖4-1所示。由于汽油機(jī)混合氣濃度除怠速與全負(fù)荷時較濃以外，在大部分情況下中等油門開度變化不大，因此，發(fā)動機(jī)的循環(huán)供油量小時耗油量B，或Gf與節(jié)氣門開度幾乎呈線性變化，大負(fù)荷下混合氣變濃，B上升更快，曲線變陡。 汽油機(jī)i、m隨負(fù)荷變化的關(guān)系也示于圖4-1中，i是一條上凸的曲線，而m隨負(fù)荷的增大而提高，由于be 因此，隨度負(fù)荷的添加，i， m 均 增 大 ， 當(dāng) 負(fù) 荷 增 至8590%油門開度時，混合氣加濃 ， 變 小 ， i 下 降 ，be(ge)又有所上升。mi1 1充氣系數(shù)v：v根本不隨負(fù)荷而變。 2剩余廢氣系數(shù)：負(fù)荷對m廢

7、氣影響不大，m新氣根本不變，根本不變。 3每循環(huán)供油量gb：負(fù)荷， gb質(zhì)調(diào)理。高負(fù)荷后，熄滅惡化。 4過量空氣系數(shù)：m新氣根本不變，負(fù)荷, gb, 。 4-3-3 柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析 機(jī)械式供油 5指示效率i：高低負(fù)荷兩頭均有下降趨勢，總體上隨負(fù)荷添加而降低。隨負(fù)荷，油氣混合不均勻度，熄滅不完全；熄滅繼續(xù)時間，后燃，i。負(fù)荷太小，缸內(nèi)溫度太低，熄滅反而惡化；負(fù)荷過大，混合氣加濃到一定程度后混合與熄滅均不完善，因此，高低負(fù)荷兩頭都有下彎的趨勢，尤以超負(fù)荷更為嚴(yán)重。小結(jié)：從發(fā)動機(jī)角度， 努力提高小負(fù)荷和高負(fù)荷工況下的熱效率。2. 從經(jīng)濟(jì)性匹配運(yùn)用角度，盡量運(yùn)用中等負(fù)荷率工況任務(wù)。4

8、-3-4 柴油機(jī)的負(fù)荷特性柴油機(jī)的負(fù)荷特性一、傳統(tǒng)供油系統(tǒng)一、傳統(tǒng)供油系統(tǒng) 柴油機(jī)的負(fù)荷特性與汽油機(jī)具有類似的形狀，柴油機(jī)的負(fù)荷特性與汽油機(jī)具有類似的形狀，如圖如圖4-2所示。所示。 柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)理方式為“質(zhì)調(diào)理，即經(jīng)過改動循環(huán)噴油量調(diào)理負(fù)荷。隨著負(fù)荷的添加，循環(huán)供油量添加，值減小，柴油機(jī)油氣混合不均勻度添加，熄滅不完全程度增大，i下降，而且大負(fù)荷時，不完全熄滅及補(bǔ)燃添加，i下降較快，m那么隨負(fù)荷的增大而增大，i、m綜協(xié)作用使得柴油機(jī)的be(ge)曲線在中等負(fù)荷區(qū)變化較為平緩，負(fù)荷較低時，m小，be較大，高負(fù)荷時i下降迅速，be也會增大。 柴油機(jī)的負(fù)荷特性與汽油機(jī)相比，具有下述特點(diǎn)。 1柴油

9、機(jī)的最低比油耗較汽油機(jī)低，這是由于柴油機(jī)的i比汽油機(jī)高。 a柴油機(jī)的比汽油機(jī)大，大，熄滅完全，i大b柴油機(jī)的緊縮比比汽油機(jī)大，大，膨脹比大，混合膨脹充分，熱量利用率高，i大2柴油機(jī)的比油耗曲線較汽油機(jī)平坦，這是由于i曲線外形上兩種機(jī)型的差別呵斥的部分負(fù)荷下柴油機(jī)比汽油機(jī)更省油。 二、柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析 高壓電控供油 010203040506070800501001502002503001.5e+0032e+0032.5e+0033e+0033.5e+003轉(zhuǎn) 速 /rpm轉(zhuǎn)矩/N.m負(fù) 荷 特 性油門開度% 二、柴油機(jī)各參數(shù)隨負(fù)荷變化的特性分析 高壓電控供油 0102030405

10、06070802003004005006007008001.5e+0032e+0032.5e+0033e+0033.5e+003油 門 /%耗油率/(g/kW.h)負(fù) 荷 特 性小結(jié)：從發(fā)動機(jī)角度， 采用高壓供油系統(tǒng)可以改善發(fā)動機(jī)高負(fù)荷區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性。2. 從經(jīng)濟(jì)性匹配運(yùn)用角度，盡量運(yùn)用中高負(fù)荷率工況，對小負(fù)荷工況，在中低轉(zhuǎn)速工況任務(wù)。010203040506070802003004005006007008001.5e+0032e+0032.5e+0033e+0033.5e+003油 門 /%耗油率/(g/kW.h)負(fù) 荷 特 性100015002000250030003500400020025

11、0300350400450500550600101020304050607080轉(zhuǎn) 速 /rpm耗油率/(g/kW.h)速 度 特 性4-3-5 4-3-5 發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性與汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性與汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能的關(guān)系的關(guān)系 車用發(fā)動機(jī)的任務(wù)負(fù)荷變化很大，車用發(fā)動機(jī)的任務(wù)負(fù)荷變化很大，可以在零到最大值之間變化。汽車在平直路可以在零到最大值之間變化。汽車在平直路面上行駛，車速根本不變，對應(yīng)地發(fā)動機(jī)的面上行駛，車速根本不變，對應(yīng)地發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n根本不變，而其負(fù)荷要隨路面阻力的變根本不變，而其負(fù)荷要隨路面阻力的變化而變化，另外，汽車的行駛車速，檔位也化而變化，另外，汽車的行駛車速，

12、檔位也隨路面情況、交通情況的不同而不同，所以隨路面情況、交通情況的不同而不同，所以發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速也是時辰變化著的，這就使得發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速也是時辰變化著的，這就使得汽車整車的性能分析變得非常復(fù)雜。汽車整車的性能分析變得非常復(fù)雜。 評價汽車運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性能的目的是評價汽車運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性能的目的是汽車的百公里油耗值汽車的百公里油耗值Q100Q100。它與發(fā)動機(jī)功率。它與發(fā)動機(jī)功率PePe，比油耗，比油耗bebe以及車速以及車速VaVa之間具有下述關(guān)系。之間具有下述關(guān)系。 Q100=100Pebe/VaQ100=100Pebe/Va 因此，汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性能不僅取決于發(fā)動機(jī)的比油耗be的高低，而且與汽車的行駛車速

13、Va以及該車速對應(yīng)的發(fā)動機(jī)功率Pe有關(guān)。 這里順便指出，汽車的百公里油耗Q100與發(fā)動機(jī)的最低比油耗bemin是兩個概念。 1經(jīng)濟(jì)性良好的發(fā)動機(jī)不但要求它的最低比值油耗bemin值小，更重要的是要求在一個較廣的范圍內(nèi)be都較低。 2發(fā)動機(jī)的有效比油耗目的并不能完全代表汽車的經(jīng)濟(jì)性能目的Q100，它們之間還有一個最正確的匹配問題與汽車底盤參數(shù)的匹配。 經(jīng)過對發(fā)動機(jī)進(jìn)展改良，大幅度地降低發(fā)動機(jī)各負(fù)荷特性上的比油耗，汽車的整車燃料經(jīng)濟(jì)性能也將得到相應(yīng)的改善，另一方面，在發(fā)動機(jī)現(xiàn)有性能條件下，經(jīng)過對汽車傳動系參數(shù)與發(fā)動機(jī)特性之間的合理匹配即根據(jù)關(guān)系式Q100=100Pebe/Va，改動汽車車速Va與所

14、對應(yīng)的汽車發(fā)動機(jī)功率Pe和be之間的關(guān)系，也會到達(dá)汽車節(jié)能的目的。 汽車運(yùn)用油耗在很大程度上取決于發(fā)動機(jī)最經(jīng)常運(yùn)用的負(fù)荷范圍的特性，發(fā)動機(jī)性能的改良應(yīng)設(shè)法使此區(qū)域內(nèi)油耗得以改善。 圖4-3為一臺汽油機(jī)改良前后的負(fù)荷特性的對比曲線，由圖可以看出，在絕大部分負(fù)荷下，改良后的be曲線均低于改良前，因此就發(fā)動機(jī)本身而言，經(jīng)濟(jì)性能得到了明顯的改善，但汽車的整車經(jīng)濟(jì)性能能否得到改善，那么取決于它的常用工況范圍所對應(yīng)的發(fā)動機(jī)負(fù)荷范圍，假設(shè)是a、b段，那么改良后的整車性能反而變差。因此發(fā)動機(jī)性能的改良并不能確切地反映汽車運(yùn)用性能的改善，還與汽車的運(yùn)用條件有關(guān)。 汽車行駛中檔位是經(jīng)常變化的，因此所對應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)

15、速和功率也時辰在發(fā)生變化。普通地，在同一發(fā)動機(jī)功率下，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越低，其負(fù)荷率越大由于外特性上Ne隨ne的增大而增大，ne低對應(yīng)的 N e m a x 小 ， 那 么Ne/Nemax大，即負(fù)荷率大，相應(yīng)的比油耗也就越低，圖4-4給出了比油耗與負(fù)荷的關(guān)系。 因此，在發(fā)動機(jī)的動力性能允許的條件下，盡能夠地提高發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率，即使汽車運(yùn)轉(zhuǎn)中所對應(yīng)的發(fā)動機(jī)工況點(diǎn)盡能夠向發(fā)動機(jī)的低轉(zhuǎn)速方向挪動，是改善汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能的一項重要措施。 將圖4-4所示各負(fù)荷特性上的比油耗最低點(diǎn)，用一條光滑的曲線銜接起來，就得到了負(fù)荷特性上最低油耗點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)線bemin，發(fā)動機(jī)功率沿此線變化時的比油耗最低。 可以證明，此曲線是汽車的整車最正確性能曲線，即，假設(shè)能設(shè)計出一種無級變速器，使汽車的車速對應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速按照此曲線而隨負(fù)荷變化，那么汽車就具有最正確的燃油經(jīng)濟(jì)性能。實踐上，還不能設(shè)計出如此理想的無級變速器。汽車采用的是分級變速，擋位分配也受