第二周,工程熱力學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)工況、發(fā)動(dòng)機(jī)速度及負(fù)荷特性.doc(1)

1、1課程內(nèi)容概述課程內(nèi)容概述第一章發(fā)動(dòng)機(jī)原理基礎(chǔ)知識(shí)第一章發(fā)動(dòng)機(jī)原理基礎(chǔ)知識(shí)第二章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第二章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第三章汽油機(jī)的燃料與燃燒第三章汽油機(jī)的燃料與燃燒第四章柴油機(jī)的燃料與燃燒第四章柴油機(jī)的燃料與燃燒第五章燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料與燃燒第五章燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料與燃燒第六章第六章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性發(fā)動(dòng)機(jī)的特性第七章汽車的動(dòng)力性第七章汽車的動(dòng)力性第八章汽車的制動(dòng)性第八章汽車的制動(dòng)性第九章汽車的使用經(jīng)濟(jì)性第九章汽車的使用經(jīng)濟(jì)性第十章汽車的操縱穩(wěn)定性第十章汽車的操縱穩(wěn)定性第十一章汽車的舒適性第十一章汽車的舒適性第十二章汽車的通過(guò)性第十二章汽車的通過(guò)性第十三章汽車性能的合理使用第十三章汽車性能的合理使用3

2、第六章第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)特性發(fā)動(dòng)機(jī)特性第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況發(fā)動(dòng)機(jī)的工況第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整特性發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整特性4發(fā)動(dòng)機(jī)特性發(fā)動(dòng)機(jī)特性1.1.發(fā)動(dòng)機(jī)特性：發(fā)動(dòng)機(jī)特性：性能指標(biāo)隨參數(shù)調(diào)整情況及使用工況而變性能指標(biāo)隨參數(shù)調(diào)整情況及使用工況而變化關(guān)系?；P(guān)系。u調(diào)整特性：調(diào)整特性：性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化關(guān)系。如點(diǎn)火、性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化關(guān)系。如點(diǎn)火、噴油提前角調(diào)整特性等；噴油提前角調(diào)整特性等；u使用特性：使用特性：性能指標(biāo)隨使用工況而變化關(guān)系。如負(fù)荷特性能指標(biāo)隨使用工況而變化關(guān)系。如負(fù)荷特性、速

3、度特性、調(diào)速特性等。性、速度特性、調(diào)速特性等。2.2.特性曲線：特性曲線：5第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況發(fā)動(dòng)機(jī)的工況發(fā)動(dòng)機(jī)工況是指發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)工況是指發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況。根據(jù)根據(jù) ，當(dāng)任意兩個(gè)參數(shù)固定，就可以求出第三，當(dāng)任意兩個(gè)參數(shù)固定，就可以求出第三個(gè)參數(shù)。比較常用個(gè)參數(shù)。比較常用Pe與與n或或Me與與n兩組參數(shù)表征發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)兩組參數(shù)表征發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的工況點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是指發(fā)動(dòng)機(jī)所遇到的阻定運(yùn)行的工況點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是指發(fā)動(dòng)機(jī)所遇到的阻力矩大小，有時(shí)也用力矩大小，有時(shí)也用pe表示負(fù)荷的高低。表示負(fù)荷的高低。eePM n6發(fā)動(dòng)機(jī)工況的分類發(fā)動(dòng)機(jī)工況的分類根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用

4、途，其工況可分三類：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途，其工況可分三類：u固定式工況：固定式工況：u螺旋漿工況：螺旋漿工況：u面工況：面工況：7固定式工況固定式工況特點(diǎn)：特點(diǎn)：功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持不功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變。如發(fā)電用的發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)荷變化沒變。如發(fā)電用的發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)荷變化沒有一定的規(guī)律，但轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，有一定的規(guī)律，但轉(zhuǎn)速必須保持穩(wěn)定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上是一條垂直線，屬于線工在工況圖上是一條垂直線，屬于線工況。（如直線況。（如直線1 1）。）。8螺旋漿工況螺旋漿工況特點(diǎn)：特點(diǎn)：功率和轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)功率和轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系。如船用發(fā)

5、動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳關(guān)系。如船用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率必須與螺時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率必須與螺旋槳所吸收的功率（旋槳所吸收的功率（P Pe e= =knkn3 3）相等，）相等，也屬于線工況（如曲線也屬于線工況（如曲線2 2）。）。9面工況面工況特點(diǎn)：特點(diǎn)：功率和轉(zhuǎn)速變化范圍很大，功率和轉(zhuǎn)速變化范圍很大，如車用發(fā)動(dòng)機(jī)。這種工況用曲線如車用發(fā)動(dòng)機(jī)。這種工況用曲線3 3下面的陰影面積表示。下面的陰影面積表示。10第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性一、汽油機(jī)的速度特性：一、汽油機(jī)的速度特性：二、柴油機(jī)的速度特性：二、柴油機(jī)的速度特性：三、三、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍: :四、

6、扭矩儲(chǔ)備系數(shù)四、扭矩儲(chǔ)備系數(shù): :五、發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定工況五、發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定工況: :11發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性1.1.定義定義: :指發(fā)動(dòng)機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（節(jié)氣門開度或供油拉桿、齒條）指發(fā)動(dòng)機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（節(jié)氣門開度或供油拉桿、齒條）位置保持不變時(shí)，性能指標(biāo)（位置保持不變時(shí)，性能指標(biāo)（ Pe、 Me、ge 、GT等）隨等）隨n n的變化規(guī)律，的變化規(guī)律，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。2.2.速度特性曲線的繪制方法速度特性曲線的繪制方法: :通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)出的。測(cè)量通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)出的。測(cè)量時(shí)，油門位置不變，調(diào)整測(cè)功器的負(fù)荷，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，待工況穩(wěn)時(shí)，油門位置

7、不變，調(diào)整測(cè)功器的負(fù)荷，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，待工況穩(wěn)定后，依次記錄不同轉(zhuǎn)速下的定后，依次記錄不同轉(zhuǎn)速下的Pe、 Me、ge 、GT等數(shù)據(jù)。以等數(shù)據(jù)。以n n為橫坐為橫坐標(biāo)，以標(biāo)，以Pe、 Me、ge 、GT等為縱坐標(biāo)，繪制速度特性曲線。等為縱坐標(biāo)，繪制速度特性曲線。3.3.分類分類: :全負(fù)荷速度特性（即外特性）和部分負(fù)荷速度特性全負(fù)荷速度特性（即外特性）和部分負(fù)荷速度特性12一、汽油機(jī)的速度特性一、汽油機(jī)的速度特性u(píng)定義：定義：在節(jié)氣門開度不變時(shí)，其在節(jié)氣門開度不變時(shí)，其P Pe e、M Me e、g ge e等隨等隨n n的的變化規(guī)律，稱為汽油機(jī)的速度特性。變化規(guī)律，稱為汽油機(jī)的速度特性。1.1

8、.外特性外特性：節(jié)氣門在最大開度時(shí)所測(cè)得的速度特性。：節(jié)氣門在最大開度時(shí)所測(cè)得的速度特性。2.2.部分速度特性部分速度特性：節(jié)氣門在部分開度時(shí)所測(cè)得的速度：節(jié)氣門在部分開度時(shí)所測(cè)得的速度特性。特性。131.外特性曲線外特性曲線Me曲線曲線：Pe曲線：曲線：ge曲線：曲線：當(dāng)采用增壓后，當(dāng)采用增壓后，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均改善。均改善。14Me曲線曲線根據(jù)根據(jù)Me =k2imv/at分析。分析。. at可視為常數(shù)可視為常數(shù)：. i ：.m ：. v ：結(jié)論：結(jié)論：在低轉(zhuǎn)速時(shí)，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，Me隨隨n n提高而增加；提高而增加；某一轉(zhuǎn)速某一轉(zhuǎn)速M(fèi)e達(dá)到最大值；在高轉(zhuǎn)達(dá)到最大值；在高轉(zhuǎn)速時(shí)，速

9、時(shí)，Me隨隨n n的提高而迅速下降。的提高而迅速下降。15Pe曲線曲線根據(jù)根據(jù)Pe = Me n /9550分析：分析：結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng)n由低逐漸升高時(shí)，由于由低逐漸升高時(shí)，由于Me和和n同時(shí)增加，同時(shí)增加，Pe很快增加很快增加;在達(dá)到最在達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速nM后，隨著轉(zhuǎn)速提高，后，隨著轉(zhuǎn)速提高，由于由于Me的下降，使的下降，使Pe上升緩慢；上升緩慢；在某一轉(zhuǎn)速在某一轉(zhuǎn)速nP時(shí)，時(shí)，Me.n達(dá)最大值；達(dá)最大值；再增加再增加n ，由于，由于Me下降超過(guò)下降超過(guò)n上升上升的影響，使的影響，使Pe下降。下降。16ge曲線曲線結(jié)論：結(jié)論：ge在某一中間轉(zhuǎn)在某一中間轉(zhuǎn)速速(ng)時(shí)最低，而在轉(zhuǎn)時(shí)

10、最低，而在轉(zhuǎn)速高于及低于速高于及低于ng時(shí)均使時(shí)均使 ge 增加。增加。3/eimgK17增壓前后對(duì)比增壓前后對(duì)比182.部分負(fù)荷速度特性曲線部分負(fù)荷速度特性曲線u節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)速增加，節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)速增加，扭矩和功率下降越快扭矩和功率下降越快, ,且最大扭且最大扭矩點(diǎn)和最大功率點(diǎn)向低轉(zhuǎn)速方向矩點(diǎn)和最大功率點(diǎn)向低轉(zhuǎn)速方向移動(dòng)。移動(dòng)。u在節(jié)氣門開度為在節(jié)氣門開度為75%75%左右時(shí)，左右時(shí)，ge曲線的位置最低。高于或低于曲線的位置最低。高于或低于 75%75%開度時(shí)，開度時(shí)，ge曲線位置均偏高。曲線位置均偏高。19發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍從動(dòng)力性考慮，發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)從動(dòng)力性考慮，發(fā)

11、動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速和最速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速和最大扭矩轉(zhuǎn)速之間。大扭矩轉(zhuǎn)速之間。從經(jīng)濟(jì)性考慮，發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)從經(jīng)濟(jì)性考慮，發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速與最速范圍應(yīng)在最大功率轉(zhuǎn)速與最低燃油消耗率轉(zhuǎn)速之間。低燃油消耗率轉(zhuǎn)速之間。20扭矩儲(chǔ)備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)扭矩儲(chǔ)備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)u和和k k值大，表明扭矩之差（值大，表明扭矩之差（MemaxMB）值大，即隨轉(zhuǎn)速）值大，即隨轉(zhuǎn)速的降低，有效扭矩的降低，有效扭矩M Me e增加較快，在不換檔的情況下，爬增加較快，在不換檔的情況下，爬坡能力及克服短期超載能力強(qiáng)。坡能力及克服短期超載能力強(qiáng)。 %100maxBBeMMMuBeMMkmax21發(fā)

12、動(dòng)機(jī)的標(biāo)定工況發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定工況u標(biāo)定工況是發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)注標(biāo)定工況是發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)注的功率及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。的功率及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。u汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常限制其工作轉(zhuǎn)速汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常限制其工作轉(zhuǎn)速nB，nB稱為限制轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速，稱為限制轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)把外特性曲線上對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速相應(yīng)把外特性曲線上對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速nB時(shí)的功率稱為標(biāo)定功率，一般時(shí)的功率稱為標(biāo)定功率，一般nBnP。22二、柴油機(jī)的速度特性二、柴油機(jī)的速度特性1.1.定義：定義：在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（拉桿、齒條）位置不變時(shí)，在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（拉桿、齒條）位置不變時(shí)，其其Pe、 Me 、ge等隨等隨n的變化規(guī)律，稱為柴油機(jī)的速度特的變化規(guī)律，稱為柴油機(jī)的速度特性。性。

13、2.2.分類：分類：1 1）外特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)限定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置）外特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)限定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置時(shí)所測(cè)得的速度特性。時(shí)所測(cè)得的速度特性。2 2）部分速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)限定在小于標(biāo)定循環(huán)）部分速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)限定在小于標(biāo)定循環(huán)供油量的各個(gè)位置時(shí)所測(cè)得的速度特性。供油量的各個(gè)位置時(shí)所測(cè)得的速度特性。3.3.噴油泵的速度特性及校正噴油泵的速度特性及校正: :23外特性曲線外特性曲線Me曲線曲線：Pe曲線：曲線：ge曲線：曲線：轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)與適應(yīng)系數(shù)24Me曲線曲線2eimMKguMe 曲線：曲線：根據(jù)根據(jù) 分析。分析。.g ：.m ：.i

14、 ：u結(jié)論結(jié)論: :在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，Me隨隨n n升高逐漸升高逐漸增加；在某一轉(zhuǎn)速時(shí)增加；在某一轉(zhuǎn)速時(shí)Me達(dá)到最達(dá)到最大；在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，大；在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，n提高而提高而Me逐漸下降（平坦）。逐漸下降（平坦）。25Pe曲線曲線u由于由于Me曲線變化平坦，在一曲線變化平坦，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率Pe幾乎幾乎與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n成正比成正比增加。增加。u柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速由調(diào)速器柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速由調(diào)速器控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)某一值時(shí)，控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)某一值時(shí)，熱效率急劇下降；有效功率熱效率急劇下降；有效功率下降，并冒黑煙。車用柴油下降，并冒黑煙。車用柴油機(jī)的標(biāo)定功率受冒煙界限的機(jī)的標(biāo)

15、定功率受冒煙界限的限制。限制。26與汽油機(jī)類似，也是一與汽油機(jī)類似，也是一凹形曲線，曲線比較平凹形曲線，曲線比較平坦，最低油耗率比汽油坦，最低油耗率比汽油機(jī)低機(jī)低20%30% 20%30% 。ge曲線曲線27部分負(fù)荷速度特性曲線部分負(fù)荷速度特性曲線當(dāng)油量機(jī)構(gòu)向減油方向移動(dòng)時(shí)，當(dāng)油量機(jī)構(gòu)向減油方向移動(dòng)時(shí)，部分負(fù)荷速度特性的部分負(fù)荷速度特性的Pe和和Me值要低值要低于外特性。于外特性。部分負(fù)荷速度特性曲線的變化趨部分負(fù)荷速度特性曲線的變化趨勢(shì)同外特性相似，所以隨著負(fù)荷減勢(shì)同外特性相似，所以隨著負(fù)荷減小，部分負(fù)荷速度特性曲線大致平小，部分負(fù)荷速度特性曲線大致平行下移。行下移。當(dāng)負(fù)荷為當(dāng)負(fù)荷為75%75%時(shí)，時(shí)，ge曲線的位置曲線的位置最低。最低。28噴油泵速度特性與校正噴油泵速度特性與校正噴油泵循環(huán)供油量主要取決于油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置和發(fā)動(dòng)噴油泵循環(huán)供油量主要取決于油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。機(jī)轉(zhuǎn)速。噴油泵的速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置不變時(shí)，循環(huán)噴油泵的速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置不變時(shí)，循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速變化的特性。循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速下降而減供油量隨轉(zhuǎn)速變化的特性。循環(huán)供油量