第七章發(fā)動機特性

1、第七章第七章 發(fā)動機的特性發(fā)動機的特性 發(fā)動機的特性：發(fā)動機的特性：發(fā)動機性能指標(biāo)（經(jīng)濟(jì)、發(fā)動機性能指標(biāo)（經(jīng)濟(jì)、動力、排放性能指標(biāo)、反映工作過程進(jìn)行的完善動力、排放性能指標(biāo)、反映工作過程進(jìn)行的完善程度指標(biāo)）隨調(diào)整、運轉(zhuǎn)工況變化而變化的關(guān)系。程度指標(biāo)）隨調(diào)整、運轉(zhuǎn)工況變化而變化的關(guān)系。 發(fā)動機的運行特性發(fā)動機的運行特性: :是發(fā)動機的性能指標(biāo)隨是發(fā)動機的性能指標(biāo)隨工況參數(shù)的變化規(guī)律；工況參數(shù)的變化規(guī)律； 發(fā)動機的調(diào)整特性發(fā)動機的調(diào)整特性: :是發(fā)動機性能指標(biāo)隨調(diào)是發(fā)動機性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)變化而變化的關(guān)系。整參數(shù)變化而變化的關(guān)系。第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的特性概述發(fā)動機的特性概述第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機的

2、負(fù)荷特性發(fā)動機的負(fù)荷特性第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性（扭矩特性）發(fā)動機轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性（扭矩特性）第五節(jié)第五節(jié) 車用柴油機的調(diào)速特性車用柴油機的調(diào)速特性第六節(jié)第六節(jié) 發(fā)動機的萬有特性發(fā)動機的萬有特性第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的特性概述發(fā)動機的特性概述一、發(fā)動機的工況一、發(fā)動機的工況 發(fā)動機實際運行的工作狀況，簡稱工況。發(fā)動機實際運行的工作狀況，簡稱工況。工況工況以功率以功率PePe和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n n來表示：來表示：PeTtqn 只有當(dāng)發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械消耗的扭只有當(dāng)發(fā)動機發(fā)出的扭矩與工作機械消耗的扭矩相等時，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定矩相等時

3、，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作。當(dāng)工作機械的阻力矩、轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)動機工作。當(dāng)工作機械的阻力矩、轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)動機的工況就會發(fā)生變化。的工況就會發(fā)生變化。 1 1、發(fā)動機工況分類、發(fā)動機工況分類 發(fā)動機用途不同，發(fā)動機用途不同，工作區(qū)域也將有很大的工作區(qū)域也將有很大的差異。差異。1 1）第一類工況：發(fā)動機）第一類工況：發(fā)動機的功率變化時轉(zhuǎn)速幾乎的功率變化時轉(zhuǎn)速幾乎保持不變，被稱為固定保持不變，被稱為固定式發(fā)動機工況。式發(fā)動機工況。發(fā)電用發(fā)動機，轉(zhuǎn)速必須發(fā)電用發(fā)動機，轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定（線工況穩(wěn)定（線工況）；）；灌溉用發(fā)動機，除起動和灌溉用發(fā)動機，除起動和過渡工況外，運行過程過渡工況外，運行

4、過程負(fù)荷、轉(zhuǎn)速均不變（稱負(fù)荷、轉(zhuǎn)速均不變（稱為點工況為點工況）圖圖7-1 7-1 發(fā)動機的工況及工作區(qū)域發(fā)動機的工況及工作區(qū)域2 2）第二類工況：第二類工況： 發(fā)動機的功率與轉(zhuǎn)發(fā)動機的功率與轉(zhuǎn)速接近于冪函數(shù)關(guān)系，速接近于冪函數(shù)關(guān)系，被稱為發(fā)動機的螺旋被稱為發(fā)動機的螺旋槳工況。槳工況。 發(fā)動機作為船用主發(fā)動機作為船用主機驅(qū)動螺旋槳時，發(fā)機驅(qū)動螺旋槳時，發(fā)動機發(fā)出功率與螺旋動機發(fā)出功率與螺旋槳吸收功率相等，而槳吸收功率相等，而后者與轉(zhuǎn)速成冪函數(shù)后者與轉(zhuǎn)速成冪函數(shù)關(guān)系（關(guān)系（PenPen3 3，稱為，稱為推進(jìn)工況、線工況推進(jìn)工況、線工況）圖圖7-1 7-1 發(fā)動機的工況及工作區(qū)域發(fā)動機的工況及工作區(qū)

5、域3 3）第三類工況：發(fā)動機）第三類工況：發(fā)動機的功率與轉(zhuǎn)速都在很的功率與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，被稱大范圍內(nèi)變化，被稱為發(fā)動機的面工況。為發(fā)動機的面工況。汽車用發(fā)動機、陸地汽車用發(fā)動機、陸地運輸用車輛發(fā)動機運輸用車輛發(fā)動機（圖（圖7-17-1的剖面線所覆的剖面線所覆蓋的地方）蓋的地方）2 2、車用發(fā)動機的、車用發(fā)動機的工況范圍工況范圍 由車用發(fā)動機可能運由車用發(fā)動機可能運行的工況可知，其工行的工況可知，其工作區(qū)域被限定在一定作區(qū)域被限定在一定范圍內(nèi)，如圖范圍內(nèi)，如圖7-17-1。 圖圖7 71 1 發(fā)動機的工況及工作區(qū)域發(fā)動機的工況及工作區(qū)域 3 3、發(fā)動機性能的評價方式、發(fā)動機性能的評價方

6、式- -特性曲線特性曲線 發(fā)動機性能指標(biāo)隨調(diào)整、運轉(zhuǎn)工況而變化的發(fā)動機性能指標(biāo)隨調(diào)整、運轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機特性，關(guān)系稱為發(fā)動機特性，用來表示發(fā)動機特性的曲用來表示發(fā)動機特性的曲線就是特性曲線。線就是特性曲線。它是評價發(fā)動機的一種簡單、它是評價發(fā)動機的一種簡單、直觀、方便直觀、方便、必不可少的形式，是分析和研究發(fā)動必不可少的形式，是分析和研究發(fā)動機的一種最基本的手段機的一種最基本的手段。 只有在發(fā)動機處于穩(wěn)態(tài)工況時，功率、轉(zhuǎn)速只有在發(fā)動機處于穩(wěn)態(tài)工況時，功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩這些基本量才有穩(wěn)定的關(guān)系，所以研究發(fā)和轉(zhuǎn)矩這些基本量才有穩(wěn)定的關(guān)系，所以研究發(fā)動機的特性需要動機的特性需要從對穩(wěn)定過程

7、的分析入手從對穩(wěn)定過程的分析入手。 二、發(fā)動機的功率標(biāo)定二、發(fā)動機的功率標(biāo)定 發(fā)動機銘牌上規(guī)定的最大輸出功率發(fā)動機銘牌上規(guī)定的最大輸出功率P Pemaxemax及其對及其對應(yīng)轉(zhuǎn)速應(yīng)轉(zhuǎn)速n nn n所確定的工況叫做標(biāo)定工況。所確定的工況叫做標(biāo)定工況。 即在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下輸出的有效功率以及對應(yīng)即在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下輸出的有效功率以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 標(biāo)定工況標(biāo)定工況并不是發(fā)動機所能達(dá)到的極限最大功并不是發(fā)動機所能達(dá)到的極限最大功率點，而是制造企業(yè)根據(jù)發(fā)動機用途、可靠性、維率點，而是制造企業(yè)根據(jù)發(fā)動機用途、可靠性、維修與使用條件，綜合考慮其各種性能要求和使

8、用壽修與使用條件，綜合考慮其各種性能要求和使用壽命后，命后，人為規(guī)定的一個限制使用的最大功率點人為規(guī)定的一個限制使用的最大功率點。 我國發(fā)動機的功率可以分為四級：我國發(fā)動機的功率可以分為四級： 1 1）1515分鐘功率：分鐘功率：發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1515分鐘的最大有效分鐘的最大有效功率。功率。適用于需要較大功率儲備或瞬時發(fā)出最大功率的轎適用于需要較大功率儲備或瞬時發(fā)出最大功率的轎車、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的發(fā)動機車、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的發(fā)動機。 2 2）1 1小時功率：小時功率：發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1 1小時的最大有效功小時的

9、最大有效功率。率。適用于需要一定功率儲備以克服突增負(fù)荷的工程機械、適用于需要一定功率儲備以克服突增負(fù)荷的工程機械、船舶主機、大型載貨汽車和機車等用途的發(fā)動機。船舶主機、大型載貨汽車和機車等用途的發(fā)動機。 3 3）1212小時功率：小時功率：發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)發(fā)動機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1212小時的最大有效小時的最大有效功率。功率。適用于需要在較長時間內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)又要充分發(fā)揮功適用于需要在較長時間內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)又要充分發(fā)揮功率的拖拉機、移動式發(fā)動機組、鐵道牽引等用途的發(fā)動機。率的拖拉機、移動式發(fā)動機組、鐵道牽引等用途的發(fā)動機。 4 4）持續(xù)功率：）持續(xù)功率：發(fā)動機允許長期運轉(zhuǎn)的最大功率。發(fā)動機允許長期運轉(zhuǎn)的最

10、大功率。適用于適用于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的固定動力、排灌、電站、船舶等用途的發(fā)長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的固定動力、排灌、電站、船舶等用途的發(fā)動機。動機。 對同一種發(fā)動機，用于不同場合可以有對同一種發(fā)動機，用于不同場合可以有不同的標(biāo)定功率值。不同的標(biāo)定功率值。 15 15分鐘功率的標(biāo)定最高，持續(xù)功率的標(biāo)分鐘功率的標(biāo)定最高，持續(xù)功率的標(biāo)定最低。定最低。1 1）、）、2 2）、）、3 3）稱為間歇功率，對于）稱為間歇功率，對于他們來講，發(fā)動機按其運轉(zhuǎn)時，超出其規(guī)定他們來講，發(fā)動機按其運轉(zhuǎn)時，超出其規(guī)定時間并不意味著發(fā)動機破壞，但發(fā)動機壽命時間并不意味著發(fā)動機破壞，但發(fā)動機壽命和可靠性受到影響。和可靠性受到影響。三、發(fā)動

11、機特性參數(shù)間的關(guān)系三、發(fā)動機特性參數(shù)間的關(guān)系 發(fā)動機特性參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系，是分析發(fā)動機特性參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系，是分析發(fā)動機特性的主要基礎(chǔ)，也是解釋發(fā)動機特發(fā)動機特性的主要基礎(chǔ)，也是解釋發(fā)動機特性曲線的依據(jù)。性曲線的依據(jù)。 式中式中 c c充量系數(shù)；充量系數(shù)； v v大氣狀態(tài)下空氣密度（大氣狀態(tài)下空氣密度（kg/mkg/m3 3）；）； V Vs s氣缸工作容積（氣缸工作容積（m m3 3）；）； a a過量空氣系數(shù)；過量空氣系數(shù)； h hu u燃料低熱值（燃料低熱值（kJ/kgkJ/kg）；）； L Lo o理論空氣量（理論空氣量（kg/kgkg/kg）。）。csvaovhQL每循環(huán)放熱量每

12、循環(huán)放熱量Q Q（kJkJ）為）為 根據(jù)平均有效壓力根據(jù)平均有效壓力p pmeme（kPakPa）的定義）的定義式中式中 We We每循環(huán)有效功（每循環(huán)有效功（kJkJ）；）； e e有效熱效率。有效熱效率。sesemevQvWpe cvccmevitmitmaooaahhpKLL 式中式中 itit指示熱效率；指示熱效率； m m機械效率。機械效率。1ceitmaPKn 功率（汽油機）功率（汽油機）2ctqitmaTK 扭矩（汽油機）扭矩（汽油機）31eitmbK 燃油消耗率燃油消耗率4ceeaBb PKn每小時耗油量（汽油機）每小時耗油量（汽油機）扭矩（柴油機扭矩（柴油機）2tqitmTK

13、b 功率（柴油機）功率（柴油機）Pe=K5itmbn 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動機的負(fù)荷特性發(fā)動機的負(fù)荷特性 負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變時其性能指標(biāo)負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變時其性能指標(biāo)（燃油消耗量（燃油消耗量B B、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率b be e、排氣溫度、煙度、機械效率、排氣溫度、煙度、機械效率m m等）等）隨負(fù)荷隨負(fù)荷（可用功率（可用功率P Pe e、扭矩、扭矩T Ttqtq或平均有效壓力或平均有效壓力P Pmeme表示）表示）而變化的關(guān)系而變化的關(guān)系。 當(dāng)汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時，當(dāng)汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時，就是這種情況。此時必須改變發(fā)動機油門來調(diào)整有效就是這種情況。此

14、時必須改變發(fā)動機油門來調(diào)整有效扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變。不變。 驅(qū)動發(fā)電機、壓縮機、風(fēng)機、水泵等的發(fā)動機，驅(qū)動發(fā)電機、壓縮機、風(fēng)機、水泵等的發(fā)動機，就是按負(fù)荷特性運行的。就是按負(fù)荷特性運行的。 負(fù)荷特性可以直觀地顯示發(fā)動機在相同轉(zhuǎn)負(fù)荷特性可以直觀地顯示發(fā)動機在相同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷下運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及排氣溫度等速、不同負(fù)荷下運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及排氣溫度等參數(shù)，且比較容易測定，因而在發(fā)動機的調(diào)試參數(shù)，且比較容易測定，因而在發(fā)動機的調(diào)試過程中，經(jīng)常用來作為性能比較的依據(jù)。當(dāng)測過程中，經(jīng)常用來作為性能比較的依據(jù)。當(dāng)測出不同轉(zhuǎn)速下的多個負(fù)荷

15、特性曲線，根據(jù)這些出不同轉(zhuǎn)速下的多個負(fù)荷特性曲線，根據(jù)這些特性曲線，可以得到發(fā)動機的另外一個重要的特性曲線，可以得到發(fā)動機的另外一個重要的特性特性-發(fā)動機的萬有特性。發(fā)動機的萬有特性。一、汽油機負(fù)荷特性一、汽油機負(fù)荷特性 1 1、負(fù)荷特性：、負(fù)荷特性：當(dāng)汽油機轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)當(dāng)汽油機轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，同時調(diào)節(jié)測功器負(fù)荷以保持轉(zhuǎn)速不變；此氣門開度，同時調(diào)節(jié)測功器負(fù)荷以保持轉(zhuǎn)速不變；此時每小時耗油量時每小時耗油量B B、燃料消耗率、燃料消耗率b be e等隨負(fù)荷變化而變化等隨負(fù)荷變化而變化的關(guān)系。的關(guān)系。 2 2、汽油機負(fù)荷的調(diào)節(jié)方法稱為、汽油機負(fù)荷的調(diào)節(jié)方法稱為“量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)

16、”：靠靠改變節(jié)氣門開度，改變進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量來適應(yīng)改變節(jié)氣門開度，改變進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量來適應(yīng)負(fù)荷變化。負(fù)荷變化。 3 3、測?。?、測取：發(fā)動機臺架試驗。測取前應(yīng)將點火提發(fā)動機臺架試驗。測取前應(yīng)將點火提前角等調(diào)整完好；測取時應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、前角等調(diào)整完好；測取時應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。（一）燃油消耗率曲線（一）燃油消耗率曲線 由公式由公式b be e=k=k3 3/ititm m可知，燃可知，燃油消耗率油消耗率bebe的變化取決于的變化取決于itit、m m的變化。的變化。itit、m m隨負(fù)荷的變化如隨負(fù)荷的變化如圖所示。圖所示。（1

17、 1）itit：先隨負(fù)荷先隨負(fù)荷P Pe e的增加而緩的增加而緩慢增加，然后略有下降。慢增加，然后略有下降。 轉(zhuǎn)速一定時，隨著負(fù)荷的增加，轉(zhuǎn)速一定時，隨著負(fù)荷的增加，節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對減節(jié)氣門開度加大，殘余廢氣相對減少，熱負(fù)荷增加，從而改善了燃油少，熱負(fù)荷增加，從而改善了燃油霧化、混合條件，使燃燒速度加快，霧化、混合條件，使燃燒速度加快，散熱損失相對減少，散熱損失相對減少，itit增加。負(fù)增加。負(fù)荷增至大負(fù)荷與全負(fù)荷時，需要濃荷增至大負(fù)荷與全負(fù)荷時，需要濃混合氣，加濃裝置工作，使得不完混合氣，加濃裝置工作，使得不完全燃燒加劇，全燃燒加劇，itit下降下降。 （2 2）m m：隨負(fù)荷的

18、增加而迅速增加。隨負(fù)荷的增加而迅速增加。 原因是轉(zhuǎn)速一定而負(fù)荷增加時，機械損原因是轉(zhuǎn)速一定而負(fù)荷增加時，機械損失功率失功率P Pm m變化不大，指示功率變化不大，指示功率P Pi i成正比增加，成正比增加，使使m m=1=1（P Pm m /P /Pi i）增加。）增加。 當(dāng)發(fā)動機空轉(zhuǎn)時：當(dāng)發(fā)動機空轉(zhuǎn)時：指示功率完全用于克服機械損指示功率完全用于克服機械損失，即失，即P Pe e=0=0，P Pi i=P=Pm m，則，則m m=0=0，耗油率，耗油率b b為無窮大；為無窮大； 隨負(fù)荷（節(jié)氣門開度）增大：隨負(fù)荷（節(jié)氣門開度）增大：由于由于itit、m m同時同時上升，使耗油率曲線迅速下降；當(dāng)上

19、升，使耗油率曲線迅速下降；當(dāng)ititm m達(dá)到最大值達(dá)到最大值出現(xiàn)最低耗油率出現(xiàn)最低耗油率b bminmin后，隨節(jié)氣門逐漸增至全開，混合后，隨節(jié)氣門逐漸增至全開，混合氣加濃，供給最大功率混合氣，燃燒不完全現(xiàn)象增加，氣加濃，供給最大功率混合氣，燃燒不完全現(xiàn)象增加，itit下降，使耗油率又有所增加。下降，使耗油率又有所增加。（二）每小時耗油量（二）每小時耗油量B B曲線曲線B節(jié)氣門開度：開度節(jié)氣門開度：開度 ，量，量混合氣成分：除怠速、全混合氣成分：除怠速、全負(fù)荷時較濃外，大部分情負(fù)荷時較濃外，大部分情況變化不大況變化不大 B B幾乎隨節(jié)氣門開度呈幾乎隨節(jié)氣門開度呈線性變化。當(dāng)節(jié)氣門開度線性變化

20、。當(dāng)節(jié)氣門開度增大至加濃裝置參加工作增大至加濃裝置參加工作后，后，B B上升得更快一些。上升得更快一些。（三）汽油機負(fù)荷排放特性（三）汽油機負(fù)荷排放特性某汽油機在某汽油機在2000r/min2000r/min下變負(fù)荷時（即改變下變負(fù)荷時（即改變進(jìn)氣管壓力）測定的的負(fù)荷排放特性曲線：進(jìn)氣管壓力）測定的的負(fù)荷排放特性曲線：1 1）COCO隨負(fù)荷增加而降低，當(dāng)進(jìn)氣管壓力高隨負(fù)荷增加而降低，當(dāng)進(jìn)氣管壓力高于于75kPa75kPa時，時，COCO又開始上升：又開始上升：混合氣的燃燒混合氣的燃燒狀況開始隨負(fù)荷增加而改善，到進(jìn)氣管壓力狀況開始隨負(fù)荷增加而改善，到進(jìn)氣管壓力高于某個值后，空燃比因混合氣加濃裝置

21、起高于某個值后，空燃比因混合氣加濃裝置起作用而變濃燃燒惡化。作用而變濃燃燒惡化。2 2）HCHC和和COCO有大體相同的變化趨勢有大體相同的變化趨勢：當(dāng)燃燒：當(dāng)燃燒室溫度隨負(fù)荷增加而升高，使缸壁激冷層厚室溫度隨負(fù)荷增加而升高，使缸壁激冷層厚度變薄，度變薄，HCHC排放減少，當(dāng)加濃裝置起作用時，排放減少，當(dāng)加濃裝置起作用時，排放增加；排放增加；3 3）NONO的變化趨勢與的變化趨勢與COCO、HCHC相反相反：當(dāng)負(fù)荷增：當(dāng)負(fù)荷增加時，最高燃燒溫度隨之升高，又有充分的加時，最高燃燒溫度隨之升高，又有充分的氧，為氧，為NONO生成提供了條件，所以生成提供了條件，所以NONO隨負(fù)荷增隨負(fù)荷增加上升較快

22、。加上升較快。汽油機中，混合氣的成分是比較均勻的，汽油機中，混合氣的成分是比較均勻的，火焰?zhèn)鞑ポ^快，在正常條件下產(chǎn)生碳煙的火焰?zhèn)鞑ポ^快，在正常條件下產(chǎn)生碳煙的數(shù)量很少。數(shù)量很少。 二、柴油機負(fù)荷特性二、柴油機負(fù)荷特性 1 1、負(fù)荷特性、負(fù)荷特性: :柴油機轉(zhuǎn)速一定，每小時耗油量柴油機轉(zhuǎn)速一定，每小時耗油量B B、有效燃料消耗率、有效燃料消耗率b be e等隨負(fù)荷而變化的關(guān)系。等隨負(fù)荷而變化的關(guān)系。 2 2、柴油機負(fù)荷調(diào)節(jié)方法為、柴油機負(fù)荷調(diào)節(jié)方法為“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”：靠改靠改變噴入氣缸的燃油量來適應(yīng)負(fù)荷變化。變噴入氣缸的燃油量來適應(yīng)負(fù)荷變化。 3 3、測取、測取: :發(fā)動機臺架試驗。測取時，應(yīng)將

23、柴發(fā)動機臺架試驗。測取時，應(yīng)將柴油機的供油提前角、冷卻水溫度、潤滑油溫度等油機的供油提前角、冷卻水溫度、潤滑油溫度等調(diào)整到最佳狀態(tài)。調(diào)整到最佳狀態(tài)。 柴油機負(fù)荷特性曲線分析柴油機負(fù)荷特性曲線分析（一）燃油耗油率曲線（一）燃油耗油率曲線 根據(jù)公式根據(jù)公式 柴油機耗油率柴油機耗油率b be e隨隨負(fù)荷的變化取決于負(fù)荷的變化取決于itit和和m m。 31eitmbK （1 1）itit：隨負(fù)荷增加，隨負(fù)荷增加，每循環(huán)供油量每循環(huán)供油量b b增加，而轉(zhuǎn)速不變，充增加，而轉(zhuǎn)速不變，充量系數(shù)量系數(shù)c c變化不大，過量空氣系數(shù)變化不大，過量空氣系數(shù)a a減小，燃燒不完全程度增大，減小，燃燒不完全程度增大，

24、使使itit減小。減小。大負(fù)荷時，混合氣過濃，燃燒惡化，不完全燃燒及補大負(fù)荷時，混合氣過濃，燃燒惡化，不完全燃燒及補燃增多，使燃增多，使itit下降更快。下降更快。 （2 2）m m：隨負(fù)荷增加而上升。：隨負(fù)荷增加而上升。 當(dāng)當(dāng)P Pe e=0=0時：時：m m=0=0，bebe趨于無窮大。趨于無窮大。 隨隨P Pe e（負(fù)荷）增加：（負(fù)荷）增加：m m迅速增加，且遠(yuǎn)大于迅速增加，且遠(yuǎn)大于itit的減少，的減少，使使bebe下降很快。下降很快。 當(dāng)當(dāng)b b增加到增加到1 1點時：點時：bebe最小。此后再增加負(fù)荷，由于最小。此后再增加負(fù)荷，由于itit下下降較降較m m上升的多，使上升的多，使

25、b b又有所增加。又有所增加。當(dāng)當(dāng)b b增加到增加到2 2點時：點時：排氣排氣冒黑煙，達(dá)到國標(biāo)規(guī)定限值。冒黑煙，達(dá)到國標(biāo)規(guī)定限值。當(dāng)當(dāng)b b超過超過2 2點時：點時：燃料消耗量增燃料消耗量增大，排放污染嚴(yán)重，影響發(fā)動機壽命，所以，柴油機的最大循大，排放污染嚴(yán)重，影響發(fā)動機壽命，所以，柴油機的最大循環(huán)供油量應(yīng)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下調(diào)整，使煙度不超過允許值。環(huán)供油量應(yīng)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下調(diào)整，使煙度不超過允許值。（二）每小時耗油量（二）每小時耗油量B B曲線曲線 轉(zhuǎn)速一定時，轉(zhuǎn)速一定時，柴油機的每小時耗柴油機的每小時耗油量油量B B主要決定于主要決定于b b。隨負(fù)荷增加，。隨負(fù)荷增加，每循環(huán)供油量每循環(huán)供油量b b

26、增加，增加，B B隨之增加。隨之增加。當(dāng)負(fù)荷接近冒煙界當(dāng)負(fù)荷接近冒煙界限后，由于燃燒惡限后，由于燃燒惡化，化，B B上升得更快上升得更快一些。一些。 （三）柴油機負(fù)荷排放特性（三）柴油機負(fù)荷排放特性 柴油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)是靠噴油量來控制的，而柴油機的充氣柴油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)是靠噴油量來控制的，而柴油機的充氣效率變化不大，可認(rèn)為每循環(huán)的進(jìn)氣量相差不大。效率變化不大，可認(rèn)為每循環(huán)的進(jìn)氣量相差不大。1 1）HCHC：在怠速和低負(fù)荷時混合氣很稀，有些過稀區(qū)域不能著火，因此在怠速和低負(fù)荷時混合氣很稀，有些過稀區(qū)域不能著火，因此HCHC排排放相對較高，隨著負(fù)荷增加噴油量的增加，放相對較高，隨著負(fù)荷增加噴油量的增加

27、，HCHC排放逐漸減少；排放逐漸減少；2 2）COCO：在怠速和低負(fù)荷時也較高，在中等負(fù)荷最低，在接近全負(fù)荷時由于在怠速和低負(fù)荷時也較高，在中等負(fù)荷最低，在接近全負(fù)荷時由于混合氣很濃，有燃燒不完全區(qū)域，混合氣很濃，有燃燒不完全區(qū)域，COCO排放增加；排放增加；3 3）NOxNOx：柴油機在大負(fù)荷條件下工作時，缸內(nèi)溫度較高，供給的空氣是充柴油機在大負(fù)荷條件下工作時，缸內(nèi)溫度較高，供給的空氣是充足的足的(1)(1)，但柴油機是缸內(nèi)形成混合氣，混合氣形成時間短，易造成混，但柴油機是缸內(nèi)形成混合氣，混合氣形成時間短，易造成混合不均，在某些區(qū)域有過量空氣，局部溫度很高，使合不均，在某些區(qū)域有過量空氣，局

28、部溫度很高，使NOxNOx大量生成。大量生成。4 4）碳煙顆粒：）碳煙顆粒：柴油機在低負(fù)荷時空燃比大和溫度較低，氣缸內(nèi)較大的稀薄柴油機在低負(fù)荷時空燃比大和溫度較低，氣缸內(nèi)較大的稀薄混合氣區(qū)域處于可燃極限之外而不能燃燒，從而有較多微粒，主要是未混合氣區(qū)域處于可燃極限之外而不能燃燒，從而有較多微粒，主要是未燃燃油成分和部分氧化反應(yīng)產(chǎn)物，在大負(fù)荷時，在燃燒室的局部地方混燃燃油成分和部分氧化反應(yīng)產(chǎn)物，在大負(fù)荷時，在燃燒室的局部地方混合氣有過濃現(xiàn)象合氣有過濃現(xiàn)象(0.5)(0.5)，從而由于氧氣不足烴分子發(fā)生分裂而形成較多，從而由于氧氣不足烴分子發(fā)生分裂而形成較多碳煙。碳煙。 三、柴油機和汽油機負(fù)荷特性

29、的對比分析三、柴油機和汽油機負(fù)荷特性的對比分析 將標(biāo)定功率和轉(zhuǎn)速接近的汽油機和柴油機負(fù)荷特性曲線進(jìn)行將標(biāo)定功率和轉(zhuǎn)速接近的汽油機和柴油機負(fù)荷特性曲線進(jìn)行比較。比較。1 1、汽油機和柴油機負(fù)荷特性的差異、汽油機和柴油機負(fù)荷特性的差異1 1）汽油機的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中、小負(fù)荷過）汽油機的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中、小負(fù)荷過渡時，燃油消耗率下降緩慢，仍維持較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯渡時，燃油消耗率下降緩慢，仍維持較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯較差；較差；2 2）汽油機排氣溫度普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。）汽油機排氣溫度普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。3 3）汽油機的燃油消耗量曲線彎曲

30、度較大，而柴油）汽油機的燃油消耗量曲線彎曲度較大，而柴油機的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段線性較好。機的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段線性較好。 由負(fù)荷特性可以看出：由負(fù)荷特性可以看出： (1)(1)柴油機柴油機b bminmin比汽油機比汽油機b bminmin低；而且燃油消耗率曲線低；而且燃油消耗率曲線比較平坦。相比之下，柴比較平坦。相比之下，柴油機部分負(fù)荷時低耗油率油機部分負(fù)荷時低耗油率區(qū)比汽油機寬，因而柴油區(qū)比汽油機寬，因而柴油機比汽油機節(jié)省。機比汽油機節(jié)省。(2)(2)燃油消耗率燃油消耗率b be e隨負(fù)荷的隨負(fù)荷的增加而降低，在接近全負(fù)增加而降低，在接近全負(fù)荷（常在荷（常在80%80%

31、負(fù)荷率左右）負(fù)荷率左右）時時b be e達(dá)到最小。達(dá)到最小。2 2、汽油機和柴油機負(fù)荷特性差異的分析、汽油機和柴油機負(fù)荷特性差異的分析 汽油機和柴油機的機械效率變化情況基本汽油機和柴油機的機械效率變化情況基本相似，造成燃油消耗率差異的主要原因在于指示相似，造成燃油消耗率差異的主要原因在于指示熱效率的差異：熱效率的差異：1 1）柴油機的壓縮比比汽油機高出較多，其過量空）柴油機的壓縮比比汽油機高出較多，其過量空氣系數(shù)也比汽油機大，燃燒大部分是在空氣過量氣系數(shù)也比汽油機大，燃燒大部分是在空氣過量的情況下進(jìn)行的，所以柴油機的指示熱效率比汽的情況下進(jìn)行的，所以柴油機的指示熱效率比汽油機高。因而從數(shù)值上看

32、，汽油機的燃油消耗率油機高。因而從數(shù)值上看，汽油機的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機。數(shù)值高于柴油機。2 2）為什么汽油機的燃油消耗率在中小負(fù)荷遠(yuǎn)高于柴油機：為什么汽油機的燃油消耗率在中小負(fù)荷遠(yuǎn)高于柴油機： 汽油機采用汽油機采用定質(zhì)變量定質(zhì)變量的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負(fù)荷時的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負(fù)荷時采用加濃混合氣導(dǎo)致指示熱效率明顯下降；而在小負(fù)荷時，采用加濃混合氣導(dǎo)致指示熱效率明顯下降；而在小負(fù)荷時，由于節(jié)氣門開度小，殘余廢氣系數(shù)較大，燃燒速率降低，需由于節(jié)氣門開度小，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)荷減小時泵氣損失增大，導(dǎo)致指示采用濃混合氣，加之當(dāng)負(fù)荷減小時泵氣損失增大，

33、導(dǎo)致指示熱效率下降。這樣，汽油機的燃油消耗率在中小負(fù)荷遠(yuǎn)高于熱效率下降。這樣，汽油機的燃油消耗率在中小負(fù)荷遠(yuǎn)高于柴油機。柴油機。柴油機柴油機汽油機汽油機3 3）排氣溫度曲線的差異）排氣溫度曲線的差異 排氣溫度值差異原因：排氣溫度值差異原因：因為汽油機的壓縮比比因為汽油機的壓縮比比柴油機低，相應(yīng)的膨脹比也低，而且混合氣比較濃，柴油機低，相應(yīng)的膨脹比也低，而且混合氣比較濃，所以排氣溫度就要比柴油機高。所以排氣溫度就要比柴油機高。 排氣溫度變化規(guī)律差異原因：排氣溫度變化規(guī)律差異原因：汽油機在負(fù)荷變汽油機在負(fù)荷變化時，盡管由于混合氣總量的增加引起加入氣缸總化時，盡管由于混合氣總量的增加引起加入氣缸總熱

34、量的增加，使排氣溫度隨負(fù)荷的提高而上升，但熱量的增加，使排氣溫度隨負(fù)荷的提高而上升，但由于在大部分區(qū)域內(nèi)過量空氣系數(shù)保持不變，故排由于在大部分區(qū)域內(nèi)過量空氣系數(shù)保持不變，故排氣溫度上升幅度不大。在柴油機中，隨著負(fù)荷的提氣溫度上升幅度不大。在柴油機中，隨著負(fù)荷的提高，過量空氣系數(shù)隨之降低，排氣溫度顯著上升。高，過量空氣系數(shù)隨之降低，排氣溫度顯著上升。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的速度特性發(fā)動機的速度特性 發(fā)動機在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)保持不變的情況下，主要發(fā)動機在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)性能指標(biāo)( (轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排氣溫度、煙度等轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排氣溫度、煙度等) ) 隨隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱

35、為發(fā)動機的速度特性。轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的速度特性。 若駕駛員將油門踏板位置保持一定，由于道路阻若駕駛員將油門踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐力不同，汽車行駛速度也會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。工作。 當(dāng)油量控制機構(gòu)在最大位置時，測得的特性為當(dāng)油量控制機構(gòu)在最大位置時，測得的特性為全負(fù)荷速度特性全負(fù)荷速度特性( (簡稱外特性簡稱外特性) )；油量低于最大位置；油量低于最大位置時的速度特性，稱為部分負(fù)荷速度特性。時的速度特性，稱為部分負(fù)荷速度特性。 由于外特性

36、反映了發(fā)動機所能達(dá)到的最高性能，由于外特性反映了發(fā)動機所能達(dá)到的最高性能，確定了最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因而確定了最大功率、最大轉(zhuǎn)矩以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因而十分重要，所有的發(fā)動機出廠時都必須提供該特性。十分重要，所有的發(fā)動機出廠時都必須提供該特性。一、汽油機的速度特性一、汽油機的速度特性 1 1、速度特性：、速度特性：汽油機節(jié)氣門開度固定不動，其汽油機節(jié)氣門開度固定不動，其有效功率有效功率PePe、扭矩、扭矩T Ttqtq、燃油消耗率、燃油消耗率b be e、每小時消、每小時消耗油量耗油量B B等隨轉(zhuǎn)速等隨轉(zhuǎn)速n n變化的關(guān)系。變化的關(guān)系。 2 2、測?。?、測取：發(fā)動機臺架試驗。測取前，

37、應(yīng)將點火發(fā)動機臺架試驗。測取前，應(yīng)將點火提前角等調(diào)整完好；測取時，應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水提前角等調(diào)整完好；測取時，應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。溫度、潤滑油溫度在最佳狀態(tài)。 3 3、外特性：、外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性；節(jié)氣門全開時的速度特性； 部分負(fù)荷速度特性：部分負(fù)荷速度特性：節(jié)氣門部分打開時的速節(jié)氣門部分打開時的速度特性。度特性。（一）外特性曲線（一）外特性曲線1 1、扭矩曲線變化趨勢、扭矩曲線變化趨勢 隨著轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)速n n的增加，扭矩的增加，扭矩T Ttqtq逐漸增大，出現(xiàn)最大扭距逐漸增大，出現(xiàn)最大扭距T Ttqmaxtqmax后逐漸下降，且下降程度后逐漸下降，且下降

38、程度越來越大。曲線呈上凸形狀。越來越大。曲線呈上凸形狀。 汽油機的外特性代表了汽油機的最高動力性能，根據(jù)外特性實汽油機的外特性代表了汽油機的最高動力性能，根據(jù)外特性實驗條件不同，可分為兩種：驗條件不同，可分為兩種：1 1、實驗時發(fā)動機帶全部附件，所輸出的校正有效功率稱凈功率或、實驗時發(fā)動機帶全部附件，所輸出的校正有效功率稱凈功率或使用外特性。使用外特性。2 2、實驗時發(fā)動機僅帶維持運轉(zhuǎn)所必須的附件（如不帶風(fēng)扇、氣泵、實驗時發(fā)動機僅帶維持運轉(zhuǎn)所必須的附件（如不帶風(fēng)扇、氣泵、空氣濾清器等附件）所輸出的校正有效功率稱為總功率，我國發(fā)動空氣濾清器等附件）所輸出的校正有效功率稱為總功率，我國發(fā)動機特性數(shù)

39、據(jù)多屬于這種。機特性數(shù)據(jù)多屬于這種。 根據(jù)公式根據(jù)公式2ctqitmaTK （1 1）在節(jié)氣門開度）在節(jié)氣門開度一定時，過量空氣系一定時，過量空氣系數(shù)數(shù)a a可視為常數(shù)可視為常數(shù)。（2 2）充氣效率）充氣效率c c (v v） 在某一中間轉(zhuǎn)速時在某一中間轉(zhuǎn)速時最大。因為一定的配氣最大。因為一定的配氣相位僅對一種轉(zhuǎn)速最適相位僅對一種轉(zhuǎn)速最適合，此轉(zhuǎn)速下能最好地合，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)速時速時c c （v v）均降低，）均降低，曲線為上凸形。曲線為上凸形。 （3 3）指示熱效率）指示熱效率it it 轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣流速轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣流速低，紊流減弱，使霧化、低，紊流

40、減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)骰旌蠣顟B(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，散熱及漏播速度降低，散熱及漏氣損失增加，氣損失增加，itit較低；較低；轉(zhuǎn)速高時，燃燒過程所轉(zhuǎn)速高時，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒在較大容積下進(jìn)行，在較大容積下進(jìn)行，itit也較低，但變化比較平也較低，但變化比較平坦，對坦，對T Ttqtq影響較小。影響較小。 （4 4）機械效率）機械效率 轉(zhuǎn)速增加，消轉(zhuǎn)速增加，消耗于機械損失功增耗于機械損失功增加。因此，隨轉(zhuǎn)速加。因此，隨轉(zhuǎn)速升高，機械效率升高，機械效率m m明顯下降。明顯下降。 綜合作用的結(jié)果是：綜合作用的結(jié)果是：當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開始上當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開始上升時，升

41、時，c c（v v），），itit同時增加的影響大于同時增加的影響大于m m下降的影響，使下降的影響，使T Ttqtq增加，對應(yīng)于某一轉(zhuǎn)增加，對應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時，速時，T Ttqtq達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于v v、itit、m m均下降，因此均下降，因此T Ttqtq隨轉(zhuǎn)速升高隨轉(zhuǎn)速升高而較快的下降，即而較快的下降，即T Ttqtq曲線變化較陡。曲線變化較陡。 2 2、功率變化趨勢、功率變化趨勢 Pe=Ttqn/9550 當(dāng)轉(zhuǎn)速由低逐漸升高當(dāng)轉(zhuǎn)速由低逐漸升高時，由于時，由于T Ttqtq、n n同時增加同時增加P Pe e增加很快。在達(dá)到最大增加很快。在達(dá)到最

42、大扭距轉(zhuǎn)速扭距轉(zhuǎn)速n ntqtq后，再提高后，再提高轉(zhuǎn)速，由于轉(zhuǎn)速，由于T Ttqtq有所下降有所下降，使，使P Pe e上升緩慢。某一轉(zhuǎn)上升緩慢。某一轉(zhuǎn)速時速時T Ttqtqn n達(dá)最大值。此達(dá)最大值。此后，再增加轉(zhuǎn)速，由于后，再增加轉(zhuǎn)速，由于扭距下降超過轉(zhuǎn)速上升扭距下降超過轉(zhuǎn)速上升的影響，的影響，P Pe e反而下降。反而下降。3 3、燃油消耗率變化趨勢、燃油消耗率變化趨勢 be=k3/itm b be e在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)ititm m達(dá)到最大值時達(dá)到最大值時出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時，由于出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時，由于itit 上升彌補不了上升彌補不了m m的下

43、降，使的下降，使b be e增加。轉(zhuǎn)速較此增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時轉(zhuǎn)速高時itit、m m均較低，均較低，b be e也增加。也增加。（二）部分負(fù)荷速度特性（二）部分負(fù)荷速度特性 動力性性能指標(biāo)：動力性性能指標(biāo)： 1 1）隨著節(jié)氣門關(guān)小，）隨著節(jié)氣門關(guān)小，節(jié)流損失增大，充氣節(jié)流損失增大，充氣效率減小，使部分負(fù)效率減小，使部分負(fù)荷速度特性的荷速度特性的 P Pe e、T Ttqtq低于外特性值；低于外特性值；2 2）轉(zhuǎn)速越高，充氣）轉(zhuǎn)速越高，充氣效率減小的越多，因效率減小的越多，因此，節(jié)氣門開度越小，此，節(jié)氣門開度越小，隨轉(zhuǎn)速增加，扭距、隨轉(zhuǎn)速增加，扭距、功率曲線下降得越快，功率曲線下降得越快，并

44、使最大扭矩及最大并使最大扭矩及最大功率點向低速方向移功率點向低速方向移動。動。 經(jīng)濟(jì)性性能指標(biāo)：經(jīng)濟(jì)性性能指標(biāo)： 1 1）當(dāng)節(jié)氣門開度為）當(dāng)節(jié)氣門開度為75%75%左右時，耗油率左右時，耗油率曲線位置最低；曲線位置最低；2 2）超過）超過75%75%開度，混開度，混合氣較濃，存在燃燒合氣較濃，存在燃燒不完全現(xiàn)象，耗油率不完全現(xiàn)象，耗油率曲線位置較高；曲線位置較高；3 3）低于）低于75%75%開度時，開度時，殘余廢氣相對增多，殘余廢氣相對增多，燃燒速率下降，使燃燒速率下降，使itit降低，耗油率曲降低，耗油率曲線位置也高，且開度線位置也高，且開度越小，耗油率曲線位越小，耗油率曲線位置越高。置越

45、高。（三）汽油機速度排放特性（三）汽油機速度排放特性1)HC1)HC、COCO：隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，混合氣變稀，燃燒室內(nèi)氣體的紊流增混合氣變稀，燃燒室內(nèi)氣體的紊流增強，改善了混合和燃燒，使排氣中的強，改善了混合和燃燒，使排氣中的HCHC、COCO含量減少。廢氣中的含量減少。廢氣中的COCO、HCHC隨隨曲軸轉(zhuǎn)速提高而下降，而曲軸轉(zhuǎn)速提高而下降，而HCHC排放量在排放量在高速時，由于燃燒時間短，易于產(chǎn)生高速時，由于燃燒時間短，易于產(chǎn)生未燃烴。未燃烴。2 2）NONO：發(fā)動機的轉(zhuǎn)速對不同空燃比的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速對不同空燃比的混合氣的混合氣的NONO的生成速度有不同的影響，的生成

46、速度有不同的影響，當(dāng)用較濃混合氣時，由于散熱時間短，當(dāng)用較濃混合氣時，由于散熱時間短，燃燒室內(nèi)溫度升高，燃燒室內(nèi)溫度升高，NONO生成速度較快；生成速度較快；反之，當(dāng)用稀混合氣時，由于燃燒過反之，當(dāng)用稀混合氣時，由于燃燒過程相對的曲軸轉(zhuǎn)角增大，燃燒峰值溫程相對的曲軸轉(zhuǎn)角增大，燃燒峰值溫度反而下降，度反而下降，NONO生成速度較慢。當(dāng)轉(zhuǎn)生成速度較慢。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速的速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速的65%-75%65%-75%時，廢氣中時，廢氣中的的NONO達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。 二、柴油機速度特性二、柴油機速度特性 1 1、速度特性：、速度特性：噴油泵油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置固噴油泵油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置固定不動，柴油

47、機性能指標(biāo)（主要是功率定不動，柴油機性能指標(biāo)（主要是功率P Pe e、扭、扭距距T Ttqtq、燃油消耗率、燃油消耗率b be e、每小時耗油量、每小時耗油量B B）隨轉(zhuǎn)速）隨轉(zhuǎn)速n n變化的關(guān)系。變化的關(guān)系。 2 2、外特性：、外特性：油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在標(biāo)定循環(huán)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在標(biāo)定循環(huán)供油量位置時速度特性稱為柴油機標(biāo)定功率速供油量位置時速度特性稱為柴油機標(biāo)定功率速度特性或外特性。度特性或外特性。 3 3、部分負(fù)荷速度特性：、部分負(fù)荷速度特性：當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固當(dāng)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在小于標(biāo)定循環(huán)供油量各個位置時，所測得定在小于標(biāo)定循環(huán)供油量各個位置時，所測得的速度特性稱為柴油機部分負(fù)荷速度特性。

48、的速度特性稱為柴油機部分負(fù)荷速度特性。（一）外特性曲線變化趨勢（一）外特性曲線變化趨勢 扭矩表達(dá)式可定性寫成扭矩表達(dá)式可定性寫成 柴油機扭距隨轉(zhuǎn)柴油機扭距隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢決定于速的變化趨勢決定于itit、m m、b b隨轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速n n變化的趨勢。變化的趨勢。 2tqitmTKb 1 1、扭矩曲線變化趨勢、扭矩曲線變化趨勢 （1 1）b b：隨轉(zhuǎn)速：隨轉(zhuǎn)速n n的提高，由于泄漏減少，的提高，由于泄漏減少，柱塞行程略有增加，每循環(huán)供油量柱塞行程略有增加，每循環(huán)供油量b b增加。增加。 （2 2）m m ：隨轉(zhuǎn)速：隨轉(zhuǎn)速n n的增大而下降。的增大而下降。（3 3）itit：在某一中間在某一中間n

49、n稍高，變化趨勢總體比較平緩。稍高，變化趨勢總體比較平緩。it轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速低空氣渦流減弱，燃燒不良及散熱漏氣損失增加it轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速高v 、b ，使，不完全燃燒嚴(yán)重燃燒占曲軸轉(zhuǎn)角 ，燃燒容積 因此綜合來看，有效扭矩變化規(guī)律是：當(dāng)轉(zhuǎn)速由低向高因此綜合來看，有效扭矩變化規(guī)律是：當(dāng)轉(zhuǎn)速由低向高變化時，開始上升，超過最高點后又下降，但變化較平坦。變化時，開始上升，超過最高點后又下降，但變化較平坦。2 2、功率、功率P Pe e曲線曲線 由于扭矩由于扭矩T Ttqtq曲曲線變化平坦，在一線變化平坦，在一定定n n范圍內(nèi)，功率范圍內(nèi)，功率P Pe e幾乎與轉(zhuǎn)速幾乎與轉(zhuǎn)速n n成正成正比增加。當(dāng)比增加。當(dāng)T T

50、tqtqn n達(dá)達(dá)最大值后，最大值后，P Pe e也達(dá)也達(dá)到最大值；此后轉(zhuǎn)到最大值；此后轉(zhuǎn)速再增加，后燃嚴(yán)速再增加，后燃嚴(yán)重，重， P Pe e開始下降。開始下降。 3 3、燃油消耗率曲線、燃油消耗率曲線 由于柴油機壓縮比高，由于柴油機壓縮比高，itit較高，最低耗油率值比汽較高，最低耗油率值比汽油機相應(yīng)值低。當(dāng)油機相應(yīng)值低。當(dāng)itit、m m達(dá)到最大值時，出現(xiàn)達(dá)到最大值時，出現(xiàn)b bminmin值。值。（二）部分負(fù)荷速度特性（二）部分負(fù)荷速度特性 動力性能指標(biāo)：動力性能指標(biāo)：1 1）隨油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置向減隨油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置向減小供油量方向移動時，循環(huán)小供油量方向移動時，循環(huán)供油量減小，使部分

51、負(fù)荷速供油量減小，使部分負(fù)荷速度特性的度特性的P Pe e、 T Ttqtq值低于外特值低于外特性；性；2 2）隨著負(fù)荷減小，循環(huán)供油）隨著負(fù)荷減小，循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢基本不量隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢基本不變，使部分負(fù)荷速度特性的變，使部分負(fù)荷速度特性的變化趨勢同外特性相似，所變化趨勢同外特性相似，所以柴油機的部分負(fù)荷速度性以柴油機的部分負(fù)荷速度性的的P Pe e、T Ttqtq曲線是隨負(fù)荷的減曲線是隨負(fù)荷的減小，大致平行下降。小，大致平行下降。經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)：經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)： 耗油率曲線的變化趨勢耗油率曲線的變化趨勢基本同外特性。當(dāng)負(fù)荷為基本同外特性。當(dāng)負(fù)荷為75%75%左右時，曲線位置最低。左

52、右時，曲線位置最低。（三）柴油機速度排放特性（三）柴油機速度排放特性在怠速和低速工況，在怠速和低速工況，HCHC和和COCO排放較多，隨著轉(zhuǎn)排放較多，隨著轉(zhuǎn)速增加都有所下降，在最速增加都有所下降，在最大轉(zhuǎn)速時，大轉(zhuǎn)速時，COCO繼續(xù)下降繼續(xù)下降而而HCHC增大，這是由于燃增大，這是由于燃燒的時間短，混合氣形成燒的時間短，混合氣形成的時間也縮短，氣缸內(nèi)燃的時間也縮短，氣缸內(nèi)燃燒條件惡化，發(fā)動機工作燒條件惡化，發(fā)動機工作強度大的緣故。強度大的緣故。 三、柴油機和汽油機的速度特性對比分析三、柴油機和汽油機的速度特性對比分析1 1、柴油機在各種負(fù)荷的速度特性下的轉(zhuǎn)矩曲線都比較平坦；汽油機的速度、柴油機

53、在各種負(fù)荷的速度特性下的轉(zhuǎn)矩曲線都比較平坦；汽油機的速度特性的轉(zhuǎn)矩曲線的曲率半徑較小，節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)矩峰值向低速移特性的轉(zhuǎn)矩曲線的曲率半徑較小，節(jié)氣門開度越小，轉(zhuǎn)矩峰值向低速移動，且隨轉(zhuǎn)速變化的斜率越大。動，且隨轉(zhuǎn)速變化的斜率越大。2 2、汽油機的外特性線有效功率的最大值點，一般在標(biāo)、汽油機的外特性線有效功率的最大值點，一般在標(biāo)定功率點；柴油機可以達(dá)到的最大值點的轉(zhuǎn)速很高，定功率點；柴油機可以達(dá)到的最大值點的轉(zhuǎn)速很高，而標(biāo)定點要比其低得多。而標(biāo)定點要比其低得多。3 3、柴油機的燃油消耗率曲線在各種負(fù)荷的速度特性下、柴油機的燃油消耗率曲線在各種負(fù)荷的速度特性下都比較平坦，僅在兩端略有翹起，最

54、經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范都比較平坦，僅在兩端略有翹起，最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍很寬；汽油機其油耗線的翹曲度隨節(jié)氣門開度減小圍很寬；汽油機其油耗線的翹曲度隨節(jié)氣門開度減小而劇烈增大，相應(yīng)最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍越來越窄。而劇烈增大，相應(yīng)最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍越來越窄。第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性發(fā)動機轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性 （扭矩特性）（扭矩特性） 駕駛員不用操作，發(fā)動機能夠自動進(jìn)行調(diào)駕駛員不用操作，發(fā)動機能夠自動進(jìn)行調(diào)整，使轉(zhuǎn)速降低而轉(zhuǎn)矩增大，以克服外界阻力的整，使轉(zhuǎn)速降低而轉(zhuǎn)矩增大，以克服外界阻力的變化，這是發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性。變化，這是發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性。 如當(dāng)汽車上坡時，若油量調(diào)節(jié)拉桿已達(dá)最如當(dāng)汽車上坡時，若油量調(diào)節(jié)拉桿已

55、達(dá)最大位置，但所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩仍感不足，車速就要降大位置，但所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩仍感不足，車速就要降低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而發(fā)出更大扭矩低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而發(fā)出更大扭矩，以克服爬坡阻力。衡量發(fā)動機工作穩(wěn)定性能的，以克服爬坡阻力。衡量發(fā)動機工作穩(wěn)定性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)K KT T、轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)、轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)K Kn n。1 1、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT 要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標(biāo)定要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標(biāo)定功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速外，還要同時考慮發(fā)動機的功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速外，還要同時考慮發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩特性，從而引入適應(yīng)性系數(shù)轉(zhuǎn)矩特性，從而

56、引入適應(yīng)性系數(shù)K KT T和轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)和轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)的概念。的概念。 式中式中T Ttqmaxtqmax外特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩（外特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩（N Nm m） T Ttqtq標(biāo)定工況下的扭矩標(biāo)定工況下的扭矩(N(Nm)m)maxtqTtqTKTmax100%1tqtqTtqTTKT 或或K KT T值大，表明兩扭值大，表明兩扭矩之差（矩之差（T Ttqmaxtqmax - T - Ttqtq）值）值大，即隨轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)大，即隨轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩矩T Ttqtq增大越快，從而在不增大越快，從而在不換檔的情況下，爬坡能力、換檔的情況下，爬坡能力、克服短期超負(fù)荷的能力越克服短期超負(fù)荷的能力

57、越強。強。汽油機：汽油機：值在值在10%-30%10%-30%范圍，范圍，K KT T值在值在1.2-1.41.2-1.4。柴油機：柴油機：若不予以校正，若不予以校正，則則值只有值只有5%-10%5%-10%范圍，范圍，K KT T值只有值只有1.051.05左右，難以左右，難以滿足車輛使用要求。滿足車輛使用要求。 汽油機的轉(zhuǎn)矩特性自動汽油機的轉(zhuǎn)矩特性自動適應(yīng)道路阻力變化的能力適應(yīng)道路阻力變化的能力較強。較強。插入圖7102 2、轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)、轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)K Kn n轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)是標(biāo)定工況時的轉(zhuǎn)速與最大轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)是標(biāo)定工況時的轉(zhuǎn)速與最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)轉(zhuǎn)速的比值。轉(zhuǎn)矩對應(yīng)轉(zhuǎn)速的比值。 式中式中:n:

58、nn n標(biāo)定工況轉(zhuǎn)速；標(biāo)定工況轉(zhuǎn)速； n nm m最大扭矩轉(zhuǎn)速。最大扭矩轉(zhuǎn)速。最大扭矩轉(zhuǎn)速最大扭矩轉(zhuǎn)速n nm m越低，越低，K Kn n越大，車輛在不越大，車輛在不換擋的情況下，發(fā)動機克服阻力增加的潛力越換擋的情況下，發(fā)動機克服阻力增加的潛力越強。強。 一般，汽油機一般，汽油機K Kn n=1.6-2.5 =1.6-2.5 ，柴油機，柴油機K Kn n=1.4-=1.4-2.0 2.0 。nnmnKn 不同的發(fā)動機這種自適應(yīng)的調(diào)節(jié)能力不同，因為：不同的發(fā)動機這種自適應(yīng)的調(diào)節(jié)能力不同，因為：1 1、在同一排擋、相同阻力和相同標(biāo)定點的情況下，在、在同一排擋、相同阻力和相同標(biāo)定點的情況下，在低于標(biāo)

59、定轉(zhuǎn)速各點的轉(zhuǎn)矩和功率汽油機都高于柴油機，低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速各點的轉(zhuǎn)矩和功率汽油機都高于柴油機，所以，汽油機的動力性明顯優(yōu)于柴油機。所以，汽油機的動力性明顯優(yōu)于柴油機。2 2、由于汽油機轉(zhuǎn)矩、由于汽油機轉(zhuǎn)矩T Ttqtq曲線變化急劇，柴油機變化平緩，曲線變化急劇，柴油機變化平緩，所以，柴油機的最高轉(zhuǎn)速可以比汽油機更遠(yuǎn)離標(biāo)定點。所以，柴油機的最高轉(zhuǎn)速可以比汽油機更遠(yuǎn)離標(biāo)定點。 汽油機的外特性汽油機的外特性比柴油機外特性的比柴油機外特性的動力適應(yīng)性好，一動力適應(yīng)性好，一般可以不需要改造般可以不需要改造外特性配備調(diào)速器。外特性配備調(diào)速器。而柴油機需要專門而柴油機需要專門設(shè)計的調(diào)速器在低設(shè)計的調(diào)速器在低于或

60、高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速于或高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速時進(jìn)行校正或調(diào)速，時進(jìn)行校正或調(diào)速，使輸出轉(zhuǎn)矩增大或使輸出轉(zhuǎn)矩增大或避免超速。避免超速。3 3、非電控柴油機扭矩特性的改善、非電控柴油機扭矩特性的改善 柴油機扭矩儲備系數(shù)小的根本原因：柴油機扭矩儲備系數(shù)小的根本原因：由于柱由于柱塞式高壓油泵特性不適應(yīng)充量系數(shù)的變化特性決塞式高壓油泵特性不適應(yīng)充量系數(shù)的變化特性決定的。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速下降時，充量系數(shù)有一定幅定的。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速下降時，充量系數(shù)有一定幅度的提高，但循環(huán)供油量反而有所下降。度的提高，但循環(huán)供油量反而有所下降。因此，因此，柴油機中都采用油量校正裝置來改造外特性扭矩柴油機中都采用油量校正裝置來改造外特性扭矩曲線。曲