汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理 第七章發(fā)動(dòng)機(jī)特性

1、 第七章第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性發(fā)動(dòng)機(jī)的特性 汽車(chē)行駛時(shí)，由于行駛速度與道路阻力不斷變化，則發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷亦相應(yīng)變化，以適應(yīng)汽車(chē)的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的改變，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程也會(huì)發(fā)生變化。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同使用條件下具有不同的動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同使用條件下具有不同的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。力性與經(jīng)濟(jì)性。 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述 第第 二節(jié)二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性 第第 三節(jié)三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性 第五節(jié)第五節(jié) 車(chē)用柴油機(jī)的調(diào)速特性車(chē)用柴油機(jī)的調(diào)速特性 第六節(jié)第六節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性 作業(yè)題

2、作業(yè)題特性曲線分析 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述 一、發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的工況工況 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況，簡(jiǎn)稱工況工況。 表征內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況的參數(shù)可由下式給出nTPtqev式中，Pe為有效功率，Ttq為轉(zhuǎn)矩， n為工作轉(zhuǎn)速。 有效功率Pe和轉(zhuǎn)速n 決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作運(yùn)行情況。工況以功率Pe和轉(zhuǎn)速n來(lái)表示，此功率、轉(zhuǎn)速應(yīng)該與發(fā)動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的工作機(jī)械要求的功率、轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。 只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩與工作機(jī)械只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩與工作機(jī)械消耗的扭矩相等時(shí)，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速消耗的扭矩相等時(shí)，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作。下按一定功率穩(wěn)定工作。 1.發(fā)動(dòng)機(jī)的工況分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的

3、工況分類(lèi)第第類(lèi)工況，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)工況，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持的功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。不變。該工況又被稱為固定式內(nèi)燃機(jī)工況。例如，發(fā)電用內(nèi)燃機(jī)，其負(fù)荷呈階躍式突變，并沒(méi)有一定的規(guī)律、然而內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上就是條垂直線(圖81中的曲線1)，稱為線工況線工況。灌溉用內(nèi)燃機(jī)，除了起動(dòng)和過(guò)渡工況外，在運(yùn)行過(guò)程中負(fù)荷與轉(zhuǎn)速均保持不變，稱為點(diǎn)工況點(diǎn)工況(圖81中的A點(diǎn))。第二類(lèi)工況，其特點(diǎn)是內(nèi)燃第二類(lèi)工況，其特點(diǎn)是內(nèi)燃機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系，數(shù)關(guān)系，如圖81中的曲線2示的三次冪函數(shù)( )。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)

4、作為船用主機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)，內(nèi)燃機(jī)所發(fā)出的功率必須與螺旋槳吸收的功率相等，而吸收功率又取決于螺旋槳轉(zhuǎn)速的高低，且與轉(zhuǎn)速成冪函數(shù)關(guān)系，這樣，內(nèi)燃機(jī)功率就呈現(xiàn)一種十分有規(guī)律的變化。該類(lèi)工況常被稱為螺旋槳工況螺旋槳工況或推進(jìn)工況推進(jìn)工況，也屬于線工況線工況。 3nPe第三類(lèi)工況，其特點(diǎn)是功率第三類(lèi)工況，其特點(diǎn)是功率與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒(méi)有特定的關(guān)系。汽車(chē)及其他陸地運(yùn)輸用內(nèi)燃機(jī)，都居于這種工況。此時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于行駛速度、可以從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一直變到最高轉(zhuǎn)速；負(fù)荷取決于行駛阻力，在同一轉(zhuǎn)速下，可以從零變到全負(fù)荷。內(nèi)燃機(jī)可能的工作區(qū)域就是該種類(lèi)型內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作

5、區(qū)域，相應(yīng)的上況區(qū)域稱為面工況。面工況。2.研究發(fā)動(dòng)機(jī)特性的必要性研究發(fā)動(dòng)機(jī)特性的必要性為了評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)在不同工況下運(yùn)行的動(dòng)力性指標(biāo)(如功率、轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力等)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(燃油消耗率)、排放指標(biāo)以及反映工作過(guò)程進(jìn)行的完善程度指標(biāo)(如指示熱效率、充量系數(shù)以及機(jī)械效率)等，就必須研究?jī)?nèi)燃機(jī)的特性。 有關(guān)定義有關(guān)定義l所謂發(fā)動(dòng)機(jī)的特性發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，就是指上述性能參數(shù)隨參數(shù)調(diào)整情況或運(yùn)轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律。l性能指標(biāo)隨調(diào)整情況變化的特性稱為調(diào)整特調(diào)整特性性，如點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)整特性等；l性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況變化的特性稱為，如負(fù)荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。 用來(lái)表示特性的曲線稱為特性曲線

6、特性曲線，它是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種簡(jiǎn)單、方便、必不可少的形式。通過(guò)特性曲線可以分析在不同適用工況下 ，發(fā)動(dòng)機(jī)特性變化的規(guī)律及影響因素,評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能，從而提出改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的途徑二、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定二、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定l內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定，是指制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下所輸出的有效功率以及所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。世界各國(guó)對(duì)標(biāo)定方法的規(guī)定有所不同。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBll0587內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)方法規(guī)定，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)的功率可以分為四級(jí)：(1)15min(1)15min功率功率這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效

7、功率，適用于需要較大功率儲(chǔ)備或瞬時(shí)需要發(fā)出最大功率的轎車(chē)、中小型載貨汽車(chē)、軍用車(chē)輛、快艇等用途的內(nèi)燃機(jī)。 (2)1h(2)1h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1h的最大有效功率，適用于需要一定功率儲(chǔ)備以克服突增負(fù)荷的工程機(jī)械、船舶主機(jī)、大型載貨汽車(chē)和機(jī)車(chē)等用途的內(nèi)燃機(jī)。 (3)12h(3)12h功率功率l這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率，適用于需要在12h內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而又需要充分發(fā)揮功率的拖拉機(jī)、移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組、鐵道牽引等用途的內(nèi)燃機(jī)。 (4)(4)持續(xù)功率持續(xù)功率l這一功率為內(nèi)燃機(jī)允許長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率，適用于需要長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的固定動(dòng)力、排灌、電站、船舶等用途的內(nèi)

8、燃機(jī)。 l根據(jù)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品的使用特點(diǎn)，在內(nèi)燃機(jī)的銘牌上一般應(yīng)標(biāo)明上述四種功率的一或兩種功率及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的最大供油量限定在標(biāo)定功率的位置上。對(duì)于同一種發(fā)動(dòng)機(jī)，用于不同場(chǎng)合時(shí)，可以有不同的標(biāo)定功率值，其中，15min功率最高，持續(xù)功率最低。l車(chē)用 常用15分鐘, 1小時(shí)或12小時(shí)功率中的兩種作為銘牌功率。l除持續(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇性工作的特點(diǎn)，故常被稱為間歇功率。對(duì)間歇功率而言，內(nèi)燃機(jī)在實(shí)際按標(biāo)定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，超出上述限定的時(shí)間并不意味著內(nèi)燃機(jī)將被損壞，但無(wú)疑將使內(nèi)燃機(jī)的壽命與可靠性受到影響。三、發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與工作過(guò)程的關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與工作過(guò)程的關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效指

9、標(biāo)通常用平均有效壓力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率be、每小時(shí)耗油量B表示。這些指標(biāo)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程參數(shù)的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)分析式發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)分析式nKPmitace1有效功率mitactqKT2有效輸出轉(zhuǎn)矩miteKb13燃油消耗率nKBac4小時(shí)耗油量 負(fù)荷特性負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效壓力Pme表示）的變化關(guān)系。 如：當(dāng)汽車(chē)以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時(shí)，就是這種情況。此時(shí)必須改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)來(lái)調(diào)整有效扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變。用曲線的形式表示負(fù)荷特性 負(fù)荷特性曲線負(fù)荷特性曲線測(cè)取測(cè)?。?/p>

10、發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 調(diào)整測(cè)功器負(fù)荷的大小，并相應(yīng)調(diào)整油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同負(fù)荷下的有關(guān)數(shù)據(jù)，并整理得到性能曲線。 作作 用：用：由于負(fù)荷特性可以直觀地顯示發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及排溫等參數(shù)，且比較容易測(cè)定，因而在內(nèi)燃機(jī)的調(diào)試過(guò)程中，經(jīng)常用來(lái)作為性能比較的依據(jù)。由于每一 條負(fù)荷特性僅對(duì)應(yīng)內(nèi)燃機(jī)的一種轉(zhuǎn)速，為了滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，需要側(cè)出不同轉(zhuǎn)速下的多個(gè)負(fù)荷特性曲線。同時(shí)，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的另外一個(gè)重要的特性萬(wàn)有特性。 圖7-2對(duì)于一條特定的負(fù)荷特性曲線而言，轉(zhuǎn)速是固定不變的，這樣有效功率Pe、有效轉(zhuǎn)矩Ttq與平均有效壓力pme互

11、成比例關(guān)系，均可用來(lái)表示負(fù)荷的大小。 負(fù)荷特性的橫坐標(biāo)通常是上述三個(gè)參數(shù)之一，較為常用的是有效功率Pe或平均有效壓力pme?？v坐標(biāo)主要是燃油消耗量B、燃油消耗率be以及排溫、煙度、機(jī)械效率m等。圖82所示的就是典型的負(fù)荷特性曲線。 一、柴油機(jī)負(fù)荷特性一、柴油機(jī)負(fù)荷特性 1.定義定義:柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定，改變每循環(huán)供油量，每小時(shí)耗油量B、有效燃料消耗率be隨負(fù)荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。 2. 柴油機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)方法稱為“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”。 圖7-3柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線分析柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線分析 （一）耗油率曲線（一）耗油率曲線 根據(jù)公式 柴油機(jī)耗油率be隨負(fù)荷的變化取決于it和m。 miteK

12、b13當(dāng)負(fù)荷為零(空載)時(shí)，因無(wú)動(dòng)力輸出，平均有效壓力pme為零，故機(jī)械效率m為零，意味著內(nèi)燃機(jī)所發(fā)出的功率完全用于自身消耗，這樣燃油消耗率be為無(wú)窮大。當(dāng)負(fù)荷逐漸增大時(shí)，由于平均機(jī)械損失壓力pmm在轉(zhuǎn)速不變時(shí)變化不大，而平均有效壓力pme則隨負(fù)荷提高而增大，因此機(jī)械效率隨負(fù)荷的增大而上升得較快。因此，燃油消耗率be，曲線在負(fù)荷增加時(shí)下降得很快。并且，到達(dá)某一負(fù)荷時(shí)，be達(dá)到最低值。 隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加，過(guò)量空氣系數(shù)a變得更小，混合氣形成與燃燒開(kāi)始惡化，指示熱效率it開(kāi)始明顯下降，其下降速度逐漸超過(guò)機(jī)械效率上升的速度，燃油消耗率開(kāi)始上升。如果繼續(xù)增加負(fù)荷，則空氣相對(duì)不足，燃料無(wú)法完全燃燒，從

13、而使燃油消耗率上升很快，且柴油機(jī)大量冒黑煙，導(dǎo)致活塞、燃燒室積碳.，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，可靠性以及壽命受到影響。如超過(guò)該極限再進(jìn)一步增大負(fù)荷，柴油機(jī)大量冒黑煙，功率反而下降。 （二）每小時(shí)耗油量（二）每小時(shí)耗油量B曲線曲線 轉(zhuǎn)速一定時(shí)，柴油機(jī)的每小時(shí)耗油量B主要決定于q。隨負(fù)荷增加，每循環(huán)供油量b增加，B隨之增加。當(dāng)負(fù)荷接近冒煙界限后，由于燃燒惡化，B上升得更快一些。 二、汽油機(jī)的負(fù)荷特性二、汽油機(jī)的負(fù)荷特性與柴油機(jī)不同的是，在測(cè)取汽油機(jī)的負(fù)荷特性時(shí)，油量是通過(guò)改變節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)整的，這樣相應(yīng)地改變了進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量，而混合氣的濃度變化不大，故稱為“量調(diào)節(jié)”。圖72b是汽油機(jī)的負(fù)荷特性。初看起來(lái)

14、，汽油機(jī)的負(fù)荷特性與柴油機(jī)負(fù)荷特性似乎沒(méi)什么區(qū)別。 有效燃油消耗率有效燃油消耗率be隨負(fù)荷的變化取決于it和m的變化 指示熱效率:隨負(fù)荷的增加而先緩慢增加，然后略有下降。 機(jī)械效率：隨負(fù)荷的增加而增加。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械效率m為零，這樣燃油消耗率be為無(wú)窮大。隨節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的增加，指示熱效率和機(jī)械效率均上升，故燃油消耗率急劇下降，在大負(fù)荷需要濃混合氣，不完全燃燒加劇，指示熱效率下降，燃油消耗率上升。1.有效燃油消耗率有效燃油消耗率be曲線曲線2.燃油消耗量燃油消耗量B曲線曲線 轉(zhuǎn)速一定時(shí)，汽油機(jī)燃油消耗量燃油消耗量B曲線的變化主要決定于節(jié)氣門(mén)開(kāi)度（決定充量系數(shù)）和混合氣成分（過(guò)量空氣系數(shù)）。

15、 隨負(fù)荷增加，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的增加，汽油機(jī)充量系數(shù)增大，進(jìn)入氣缸的混合氣量增多；過(guò)量空氣系數(shù)先緩慢上升（混合氣變稀），然后緩慢下降（混合氣變濃），但總體變化不是很大。 所以，B一直上升；全負(fù)荷時(shí)，混合氣濃度變大，由于燃燒惡化，B上升得更快。特性差別的解釋 因?yàn)閮煞N類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率變化情況基本類(lèi)似，造成汽油機(jī)與柴油機(jī)燃油消耗率差異的主要原因就在于指示熱效率的差異。l由于柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高出較多，其過(guò)量空氣系數(shù)也要比汽油機(jī)大，燃燒大部分是在空氣過(guò)量的情況下進(jìn)行的，所以柴油機(jī)的指示熱效率要比汽油機(jī)要高。這樣，從數(shù)從數(shù)值上看，汽油機(jī)的燃油消耗率數(shù)值高于柴油值上看，汽油機(jī)的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機(jī)

16、。機(jī)。l從指示熱效率曲線的變化趨勢(shì)上來(lái)看，兩者也有比較明顯的差異。在轉(zhuǎn)速不變的前提下，柴油機(jī)進(jìn)人氣缸的空氣量基本上不隨負(fù)荷大小而變化，而每循環(huán)供油量則隨負(fù)荷的增大而增大，這樣過(guò)量空氣系數(shù)就隨負(fù)荷的增大而減小，因此，指示熱效率也就隨負(fù)荷的增大而降低；汽油機(jī)采用定質(zhì)變量的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負(fù)荷時(shí)采取加濃混合氣導(dǎo)致指示熱效率明顯下降，而在低負(fù)荷時(shí)，由于節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小，殘余廢氣系數(shù)較大，燃燒速率降低，需采用濃混合氣，加之當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)泵氣損失增大，導(dǎo)致指示熱效率下降。這樣, 汽油機(jī)的燃油消耗率汽油機(jī)的燃油消耗率在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。l排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因

17、來(lái)解釋。汽油機(jī)的壓縮比比柴油機(jī)低，相應(yīng)的膨脹比也低，排溫就要比柴油機(jī)高出許多。在負(fù)荷變化時(shí)，盡管由于混合氣總量的增加引起加入氣缸總熱量的增加，使排溫隨負(fù)荷的提高而上升，但由于在大部分區(qū)域內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)保持不變，故排溫上升幅度不大。在柴油機(jī)中，隨著負(fù)荷的提高，過(guò)量空氣系數(shù)隨之降低，排溫顯著上升。 第第 三節(jié)三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，是指發(fā)動(dòng)機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(油量調(diào)節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門(mén)開(kāi)度)保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)(轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排溫、煙度等)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。 如:當(dāng)汽車(chē)沿阻力變化的道路行駛時(shí)，若駕駛員將油門(mén)踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，

18、汽車(chē)行駛速度也會(huì)改變，上坡時(shí)汽車(chē)速度逐漸降低，下坡時(shí)速度增加，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)即沿速度特性工作。 速度特性也是在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)出的。測(cè)量時(shí)，將油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定不動(dòng)，調(diào)整測(cè)功器的負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相應(yīng)發(fā)生改變，然后記錄有關(guān)數(shù)據(jù)并整理繪制出曲線，一般是以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為橫坐標(biāo)。 l當(dāng)油量控制機(jī)構(gòu)在最大位置時(shí)，測(cè)得的特性為(簡(jiǎn)稱)；（只有一條一條）l油量低于最大位置時(shí)的速度特性，稱為無(wú)數(shù)條無(wú)數(shù)條l由于外特性上反映了內(nèi)燃機(jī)所能達(dá)到的最高性能，確定了最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因而是十分重要的，所有發(fā)動(dòng)機(jī)出廠時(shí)都必須提供該特性。 l車(chē)用 常用15分鐘, 1小時(shí)或12小時(shí)功率中的兩種作為銘牌功率。作

19、為特性實(shí)驗(yàn)時(shí)作為特性實(shí)驗(yàn)時(shí), 應(yīng)把應(yīng)把兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來(lái)。兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來(lái)。l 國(guó)家規(guī)定：一般柴油機(jī)只作外特性就可以了。車(chē)用柴油機(jī), 除作外特性外, 還應(yīng)作標(biāo)定功率的90%, 75%, 50%, 25%的部分速度特性實(shí)驗(yàn)部分速度特性實(shí)驗(yàn)。一、柴油機(jī)速度特性一、柴油機(jī)速度特性定義定義：噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定不動(dòng)，柴油機(jī)性能指標(biāo)（主要是功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq、燃油消耗率be、耗油量B等）隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。 外特性外特性（ 全負(fù)荷的速度特性全負(fù)荷的速度特性 ） 油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置標(biāo)定循環(huán)供油量位置時(shí)速度特性稱為柴油機(jī)標(biāo)定功率速度特性。 部分負(fù)荷速度特性部分

20、負(fù)荷速度特性當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在小于小于標(biāo)定循環(huán)供油量各個(gè)位置時(shí)，所測(cè)得的速度特性稱為柴油機(jī)。圖7-6 7-7mitactqKT2有效輸出轉(zhuǎn)矩1.有效轉(zhuǎn)矩曲線有效轉(zhuǎn)矩曲線 在柴油機(jī)中，轉(zhuǎn)矩的大小取決于每循環(huán)供油量b 、 指示熱效率it以及機(jī)械效率m，圖76給出了外特性上主要參數(shù)的變化情況，其趨勢(shì)可分別闡述如下。1)油量控制機(jī)構(gòu)位置不變時(shí)，由于進(jìn)回油孔及燃油泄漏的影響,柴油機(jī)b曲線隨轉(zhuǎn)速的提高而增加；2)柴油機(jī)it曲線上凸；3)機(jī)械效率m將隨轉(zhuǎn)速的降低而提高。圖7-6圖7-7有效輸出轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律是，轉(zhuǎn)速由低向高變化時(shí)，開(kāi)始略有上升；當(dāng)超過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，隨轉(zhuǎn)速的提高，有效輸出轉(zhuǎn)矩下降，但曲線變化平坦

21、。2燃油消耗率曲線燃油消耗率曲線 燃油消耗率be曲線在整個(gè)速度特性的變化范圍內(nèi)比較平坦，兩端略有上翹。3.有效功率曲線 二二、汽油機(jī)的速度特性汽油機(jī)的速度特性A 定義定義： 汽油機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度固定不動(dòng)，汽油機(jī)性能指標(biāo)(如:有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小時(shí)消耗油量B等)隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。B 種類(lèi)種類(lèi): 外特性外特性（全負(fù)荷的速度特性）（全負(fù)荷的速度特性） 節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)的速度特性。 部分負(fù)荷速度特性部分負(fù)荷速度特性 節(jié)氣門(mén)部分打開(kāi)時(shí)的速度特性。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀 Pe: n Pe maxePbe:在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)最低值圖7-9 Ttq隨n的變化取決于指示熱效率

22、、機(jī)械效率m、充氣系數(shù)與過(guò)量空氣系數(shù)之比隨n的變化。it1轉(zhuǎn)矩曲線變化趨勢(shì)轉(zhuǎn)矩曲線變化趨勢(shì) 根據(jù)公式(3-9)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，過(guò)量空氣系數(shù) 可視為常數(shù)。atmitactqKT2圖7-8 （1）充氣效率充氣效率v v 在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)最大。因?yàn)橐欢ǖ呐錃庀辔粌H對(duì)一種轉(zhuǎn)速最適合，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)速時(shí)v均降低，曲線為上凸形。 n 氣流慣性 ；n 節(jié)流損失 。 ccc（2）指示熱效率指示熱效率it 轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，散熱及漏氣損失增加，it較低，轉(zhuǎn)速高時(shí)，燃燒過(guò)程所占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒在較大容積下進(jìn)行，it也較低。但變化比較平坦

23、，對(duì)Ttq影響較小。 （3）機(jī)械效率機(jī)械效率m 轉(zhuǎn)速增加，消 耗于機(jī)械損失功增加。因此，隨轉(zhuǎn)速升高，機(jī)械效率m明顯下降。mitccitmTtq 低速時(shí):n使Ttq變化不大, 略有；高速時(shí):n 使Ttq。Ttq:曲線呈上凸形狀曲線呈上凸形狀 綜合作用的結(jié)果是；當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開(kāi)始上升時(shí)，v，it同時(shí)增加的影響大于m下降的影響，使Ttq增加，對(duì)應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時(shí)，Ttq達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于v、it、m均下降，因此Ttq隨轉(zhuǎn)速升高而較快的下降，即Ttq曲線變化較陡。2功率曲線變化趨勢(shì)功率曲線變化趨勢(shì) 根據(jù)公式(2-9)9550nTPtpenTPtqe低速時(shí):n Ttq nTtq eP n tqnTt

24、qeP上升緩慢maxePn eP 2功率曲線變化趨勢(shì)功率曲線變化趨勢(shì) Pe=Ttqn/9550 當(dāng)轉(zhuǎn)速由低逐漸升高時(shí)，由于Ttq、n同時(shí)增加Pe增加很快。在達(dá)到最大扭距轉(zhuǎn)速ntq后，再提高轉(zhuǎn)速，由于Ttq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉(zhuǎn)速時(shí)Ttqn達(dá)最大值。此后，再增加轉(zhuǎn)速，由于扭距下降超過(guò)轉(zhuǎn)速上升的影響，Pe反而下降。3燃油消耗率曲線變化趨勢(shì)燃油消耗率曲線變化趨勢(shì)根據(jù)公式(2-23)mitkb3mitb1b在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)itm達(dá)到最大值時(shí)出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于m上升彌補(bǔ)不了it的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時(shí)it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率變化趨勢(shì)燃油消耗率變化趨勢(shì)

25、 b=k3/itm b在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)itm達(dá)到最大值時(shí)出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于m上升彌補(bǔ)不了it的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時(shí)it、m均較低，b也增加。 3燃油消耗率曲線燃油消耗率曲線 由于柴油機(jī)壓縮比高，i較高，曲線比汽油機(jī)的平坦，最低耗油率值比汽油機(jī)相應(yīng)值低。當(dāng)i、m達(dá)到最大值時(shí)，出現(xiàn)bmin值。要求發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低降低而而增加增加。 如：當(dāng)汽車(chē)上坡時(shí)，若油量調(diào)節(jié)拉桿已達(dá)最大位置，但所發(fā)出的扭矩仍感不足，車(chē)速就要降低，此時(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)隨車(chē)速降低而發(fā)出更大扭矩，以克服爬坡阻力。 衡量?jī)?nèi)燃機(jī)工作穩(wěn)定性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)性系數(shù)KT和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系

26、數(shù)Kn。第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性 v轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)是指外特性上最大轉(zhuǎn)矩Ttqmax與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩Ttqn之比。tqntqTTTKmax相應(yīng)地，轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)是指標(biāo)定轉(zhuǎn)速n n與外特性上最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速nm之比。mnnnnK定定 義義v有時(shí)，也用最大轉(zhuǎn)矩與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩之差與標(biāo)定轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值，來(lái)表示發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力能力的大小，并將其定義為轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù).1maxTtqntqntqKTTTl 汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT較大，一般在1.21.4之間， 轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn約為1.62.5。l柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線平坦，適應(yīng)性系數(shù)小，KT值一般不超過(guò)1.05

27、(無(wú)校正時(shí))。Kn約為1.42.0 。汽油機(jī)的外特性比柴油機(jī)的外特性汽油機(jī)的外特性比柴油機(jī)的外特性的動(dòng)力適應(yīng)性好的動(dòng)力適應(yīng)性好。汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，特別適合車(chē)用的需要，也就是說(shuō)，自動(dòng)適應(yīng)道路阻力變化的能力較強(qiáng)，行駛速度比較穩(wěn)定。對(duì)此，可以用圖710來(lái)解釋。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩與外界阻力矩在a點(diǎn)是平衡的，內(nèi)燃機(jī)將在a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速na下穩(wěn)定工作。如遇上坡等阻力增加的情況，內(nèi)燃機(jī)從工況a過(guò)渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大了Ttq1，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低了n1。這說(shuō)明駕駛員不用操作，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行了調(diào)整，轉(zhuǎn)速降低而轉(zhuǎn)矩增大，以克服外界阻力的變化。對(duì)于另一發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油機(jī))，其速度特性如圖中曲線，由于其轉(zhuǎn)矩曲

28、線較平坦，則從工況a過(guò)渡到工況2時(shí)，轉(zhuǎn)速降低較多(n2n1)而轉(zhuǎn)矩增大的幅度并不大(Ttq2Ttq1)。這一結(jié)果說(shuō)明，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線越陡，運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和操縱性能就越好。因此，汽油機(jī)一般不需要配備調(diào)速裝置，即使當(dāng)阻力矩突變到零時(shí)，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速也不會(huì)超速或飛車(chē)。柴油機(jī)的調(diào)節(jié)過(guò)程與裝置則與汽油機(jī)有明顯的不同，需要采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的調(diào)速器。當(dāng)柴油機(jī)用于汽車(chē)動(dòng)力時(shí)，駕駛員可以按照路面的情況，隨時(shí)改變油門(mén)踏板的位置或者行車(chē)擋位，改變發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力的能力，以調(diào)整車(chē)速。然而，當(dāng)用于拖拉機(jī)及工程機(jī)械時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所要克服的阻力矩變化很大，經(jīng)常會(huì)遇到過(guò)載的情況。由于柴油機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)小，加上這類(lèi)機(jī)械行走速度低，無(wú)動(dòng)能儲(chǔ)備

29、，以致在遇到阻力矩突然增大時(shí)，轉(zhuǎn)速下降很快，往往駕駛員來(lái)不及換擋發(fā)動(dòng)機(jī)就可能熄火。對(duì)于這類(lèi)用途的柴油機(jī)，要求有較大的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，以克服短期過(guò)載。l定義定義:噴油泵調(diào)速手柄固定，在調(diào)速器起作用時(shí)，柴油機(jī)的性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。l表達(dá)形式表達(dá)形式：負(fù)荷特性形式 速度特性形式一、圖7-12調(diào)速特性曲線有調(diào)速器起作用的調(diào)速階段和調(diào)速器不起作用的外特性段組成。圖7-13二、l調(diào)速率：瞬時(shí)調(diào)速率 穩(wěn)定調(diào)速率l不靈敏度：圖7-14ERnnn12 負(fù)荷特性和速度特性只能用來(lái)表示某一轉(zhuǎn)速或某一油量控制機(jī)構(gòu)位置時(shí)，內(nèi)燃機(jī)各種參數(shù)的變化規(guī)律，而內(nèi)燃機(jī)特別是車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性能，就需要多張負(fù)荷特性或速度特性圖，這樣既不方便，也不直觀。為了能在一張圖上較全面地表示內(nèi)燃機(jī)各種性能參數(shù)的變化，經(jīng)常應(yīng)用多參數(shù)的特性曲線，這種特性就是萬(wàn)有特性。萬(wàn)有特性曲線一般是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以負(fù)荷(平均有效壓力pme)為縱坐標(biāo)。在圖上繪出若干條等油耗曲線和等功率曲線。兩種類(lèi)型內(nèi)燃機(jī)典型的萬(wàn)有特性如圖87所示。根據(jù)需要，還可在萬(wàn)有特性曲線上繪出等節(jié)氣門(mén)開(kāi)度線、等排放線、等過(guò)量空氣系數(shù)線等。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型的不同，萬(wàn)有特性有兩種繪制方法，即。 對(duì)于柴油機(jī)