全程式調速器全程式調速器和調速特性課件

第六章發(fā)動機的特性第六章發(fā)動機的特性一、發(fā)動機工況

發(fā)動機的運行情況(簡稱工況)是以其發(fā)出的功率pe和轉速n來表示。此功率、轉速應該與發(fā)動機所帶動的工作機械要求的功率、轉速相適應。只有當發(fā)動機發(fā)出的轉矩與工作機械消耗的轉矩相等時，兩者才能在一定轉速下按一定功率穩(wěn)定工作。如圖所示，TR曲線為工作機械所消耗轉矩隨轉速的變化，Ttq曲線是發(fā)動機油量控制機構一定時，轉矩隨轉速的變化，此時發(fā)動機只能在TR,Ttq曲線相交的A點，即轉矩TtqA＝TRA，轉速為nA的工況下穩(wěn)定工作。當然，工作機械阻力矩和轉速是會變化的，其變化規(guī)律取決于不同用途。一、發(fā)動機工況發(fā)動機的運行情況(簡稱一、發(fā)動機工況一、發(fā)動機工況

若工作機械阻力矩增加，如圖中T’R曲線，若發(fā)動機油量控制機構不變，則其轉速就要降低，直至Ttq

與T’R曲線相交的B點，即轉矩TtqB＝T’RB

，轉速為nB時才達到新的平衡，發(fā)動機再次穩(wěn)定工作?？梢?，由于穩(wěn)定工作必須滿足轉矩相等的條件，當工作機械阻力矩或轉速變化時，就引起發(fā)動機與之配合的運行工況發(fā)生變化，因而發(fā)動機工況變化規(guī)律與所帶動的工作機械的工作情況有關。根據(jù)內燃機的用途，其使用條件大致可分為以下三類：

(1)恒速工況:發(fā)動機轉速近似保持不變，而功率改變。

(2)流體阻力工況:發(fā)動機功率與轉速成一定函數(shù)關系，常見為接近三次冪函數(shù)關系Pe≈kn3,K為比例常數(shù).(3)陸上運輸工況:驅動汽車等陸上運輸車輛時，都屬于此類。一、發(fā)動機工況若工作機械阻力矩增加，如圖中T’R曲線，若發(fā)動機油量

1.發(fā)動機工況特點

當發(fā)動機工況(即功率和轉速)為適應需要而變化時，其性能(包括動力性、經(jīng)濟性、排放性、噪聲、煙度等)也隨之而變，因此，評價和選用發(fā)動機時就必須考察它在各種工況下的性能，才能全面判斷它能否滿足要求，對于工況在很大范圍內變化的車用發(fā)動機尤其是這樣。發(fā)動機性能指標隨調整情況及運轉工況而變化的關系稱為發(fā)動機特性，其中隨調整情況而變化的又稱調整特性，如前述柴油機供油提前角調整特性、汽油機點火提前角調整特性、化油器調整特性等均屬此類；性能指標隨運行工況而變化的又稱性能特性。特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。發(fā)動機工況1.發(fā)動機工況特點當發(fā)動機工況(即功率和轉速)為

根據(jù)各種特性曲線,可以合理地選用發(fā)動機，并能更有效地利用它。了解形成特性曲線的原因以及影響它變化的因素，就可以按需要方向改造它，使發(fā)動機性能進一步提高，并設法滿足使用要求。

發(fā)動機輸出的有效指標通常用平均有效壓力Pme、有效轉矩Ttq，有效功率Pe、有效燃料消耗率be以及每小時耗油量B表示。這些指標與發(fā)動機工作過程參數(shù)的關系可以推導如下。1.發(fā)動機工況特點發(fā)動機工況根據(jù)各種特性曲線,可以合理地選用發(fā)動機，并能更有效地每循環(huán)加熱量Q(kJ)為

一充氣效率;

一大氣狀態(tài)下空氣密度(kg/m3);

—工作容積(m3);

—過量空氣系數(shù)；

—燃料低熱值；

—理論空氣量(kg／kg).

2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況每循環(huán)加熱量Q(kJ)為2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況根據(jù)平均有效壓力(kPa)定義式中每循環(huán)有效功(KJ)；

有效熱效率。2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況根據(jù)平均有效壓力(kPa)定義2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機式中—指示熱效率；

—機械效率。式中K1,K2,k3,K4比例常數(shù)2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況式中—指示熱效率；式中K1,K2,k3,

上述公式將發(fā)動機重要性能指標與工作過程主要參數(shù)聯(lián)系起來。發(fā)動機特性種類很多，其中主要有負荷特性、速度特性、調速特性、煙度特性、排放特性和噪聲特性等。2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況上述公式將發(fā)動機重要性能指標與工作過程主要參數(shù)

負荷特性是指發(fā)動機轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷而變化的關系，以曲線表示，則稱為負荷特性曲線，當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)動機油門來調整有效轉矩，以適應外界阻力矩的變化，保持發(fā)動機轉速不變。二、發(fā)動機的負荷特性負荷特性是指發(fā)動機轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷而變

當汽油機保持某一轉速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度(同時調節(jié)測功器負荷，如改變水力測功器水量，以保持轉速不變)，每小時耗油量B和耗油率be隨功率pe(或轉矩Ttq，平均有效壓力pme)變化的關系稱為汽油機負荷特性。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當汽油機保持某一轉速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度(同時由式可知，be

的變化取決于和的變化。隨著負荷增加，節(jié)氣門的開度加大，氣缸內殘余廢氣量相對減少，燃燒速度增加，而且由于相對熱損失減少及燃料汽化條件改善，均使增大，當轉速一定，負荷增加時，機械損失功率pm變化不大，而指示功率pi隨負荷成比例加大，因此迅速增加。變化關系如圖所示。發(fā)動機空轉時，其指示功率完全消耗在內部損失上，即,此時be為無窮大。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性由式可知，be的變化逐漸增大節(jié)氣門開度，由于同時上升，be迅速下降。當節(jié)氣門開度增至全開度的80％左右，為了保證最大功率，化油器中的省油器(或多腔分動化油器中的副腔)起作用、供給α＝0.8-0.9的濃混合氣，燃燒不完全，下降，使be又重新上升。當汽油機轉速一定時，每小時燃料消耗量B主要決定于節(jié)氣門開度和混合氣成分。節(jié)氣門開度由小逐漸加大時，充入氣缸的混合氣量逐漸增多，B也隨之增加，直至混合氣成分變濃后．B上升更快一些(圖中曲線變陡）。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性逐漸增大節(jié)氣門開度，由于同時上升，be曲線

負荷

節(jié)氣門開度

—曲線陡

負荷

為發(fā)出最大功率

<1,燃燒不完全

bebebe1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性曲線負荷節(jié)氣門開度—曲每小時耗油量B曲線負荷

B

負荷，開度70～80%時

化油器中省油器（或多腔分動化油器的副腔）開始起作用,使混合氣變濃,=0.8～0.9

BB主要取決于節(jié)氣門開度和混合氣成分1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性每小時耗油量B曲線負荷B負荷，開度70～802.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當柴油機保持某一轉速不變，而移動噴油泵齒條或拉桿位置，改變每循環(huán)供油量△b時，B、be隨pe(或Ttq、pme)變化的關系即柴油機負荷特性。2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當柴油機保持某一2.柴油機的負荷特性be曲線發(fā)動機的負荷特性6135Q柴油機負荷特性1-90%負荷2-75%負荷3-55%負荷2.柴油機的負荷特性be曲線發(fā)動機的負荷特性6135Q柴油機2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性

不完全燃燒及補燃增加，指示熱效率下降較快，致使be升高。當供油量增到點2的位置時，排氣冒黑煙，達國家法規(guī)規(guī)定的煙度限值，繼續(xù)加大供油量已為公害所不允許，而且柴油機大量冒黑煙，活塞、燃燒室會積炭，發(fā)動機過熱將容易引起故障，影響其壽命。因此，非增壓高速柴油機使用中的最大功率，受法規(guī)規(guī)定的煙度限值限制。2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性不完全燃燒及補燃增加，指示熱效率下降較快，致使一般發(fā)動機只測標定轉速下的負荷特性，對于汽車發(fā)動機，由于工作時轉速經(jīng)常變化，需要測定不同轉速下的負荷特性。負荷特性是發(fā)動機的基本特性，用以評價發(fā)動機工作的經(jīng)濟性。特別對于柴油機，由于它容易測定，在性能調試過程，如選擇氣道、燃燒室結構，調整燃油噴射系統(tǒng)等，常用負荷特性作為比較標準。3.發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機負荷特性汽油機柴油機負荷特性曲線的區(qū)別：

(1)柴油機負荷特性曲線比較平坦，經(jīng)濟性好于汽油機；

(2)柴油機最低耗油率也低于汽油機。表明柴油機在全負荷和較寬廣的負荷變化范圍內經(jīng)濟性好于汽油機。一般發(fā)動機只測標定轉速下的負荷特性，對于汽車發(fā)動機，由于工作

發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為速度特性。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．上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。三、發(fā)動機的速度特性發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為速度特性。三、發(fā)

汽油機外特性是在節(jié)氣門全開時測得，曲線上每一點表示它在此轉速下的最大功率及轉矩值，所以代表發(fā)動機最高動力性能，所有汽油機均須作外特性曲線。外特性因試驗條件不同而有兩種：①發(fā)動機僅帶維持運轉所必需的附件時所輸出的校正有效功率稱總功率。例如，試驗時可不裝風扇、打氣泵或空濾器以及消聲器等附件(各國標準均有規(guī)定)。我國發(fā)動機特性數(shù)據(jù)多屬這一種。②試驗時發(fā)動機帶全套附件時所輸出的校正有效功率稱凈功率或使用外特性。顯然，后者功率較低而油耗較高。汽車發(fā)動機標定功率又稱為額定功率(JB3743－84)，它是制造廠根據(jù)發(fā)動機具體用途在規(guī)定的額定轉速下所規(guī)定的功率。1.汽油機的速度特性發(fā)動機的速度特性汽油機外特性是在節(jié)氣門全開時測得，曲線上每一點表示它外特性曲線：

根據(jù)四個公式可得到節(jié)氣門全開時轉矩、功率、油耗隨工作過程主要參數(shù)的變化關系。右圖就是汽油機外特性曲線。1)外特性曲線汽油機的速度特性外特性曲線：1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Pe曲線

轉速變化高于的變化，所以有效功率一般始終隨轉速的增加而增加，只有到很高轉速時，稍有下降。1)外特性曲線汽油機的速度特性Pe曲線轉速變化高于的變化，所以有效功1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性部分負荷速度特性曲線:汽車大部分時間是在部分負荷下工作，隨著節(jié)氣門關小，節(jié)流損失增大，進氣終了的壓力pa下降，從而引起下降；隨著轉速提高，下降的速度更快(參看第二章)。因此，節(jié)氣門開度愈小，轉矩Teq隨轉速增加而下降得愈快，最大轉矩點及最大功率點均向低轉速方向移動。2)部分負荷速度特性曲線汽油機的速度特性1-全負荷2-75%負荷3-50%負荷4-25%負荷部分負荷速度特性曲線:2)部分負荷速度特性曲線汽油機的速度

噴油泵的油量調節(jié)機構(油門拉桿或齒條)位置固定不動，柴油機性能指標(主要是pe、Ttq、B、bt)隨轉速n變化的關系稱為柴油機速度特性。當油量調節(jié)機構固定在標定(或稱額定)功率循環(huán)供油量位置時，測得的速度特性為標定功率速度特性，習慣上亦稱外特性。2.柴油機的速度特性柴油機的速度特性轉矩Ttq曲線：在柴油機中，每循環(huán)充氣量的大小(即的大小)只不過提供產生多大轉矩的可能,在各種轉速下究竟能發(fā)出多大轉矩，主要取決于每循環(huán)供油量△b的多少。因此，柴油機轉矩曲線的變化趨勢，很大程度上決定于每循環(huán)供油量△b隨轉速變化的情況。噴油泵的油量調節(jié)機構(油門拉桿或齒條)位置固定不動，

對于非增壓發(fā)動機來說,最大功率要受到平均有效壓力和轉速兩方面的限制。一臺發(fā)動機的功率究竟標定多大才適合,這要根據(jù)發(fā)動機特性和具體用途、使用特點及壽命和可靠性要求而人為確定,根據(jù)我國情況,國家標準規(guī)定了發(fā)動機標定功率分為下列四級：（1）15分鐘功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉15分鐘的最大有效功率。（2）1小時功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉1小時的最大有效功率。（3）12小時功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉12小時的最大有效功率。（4）持續(xù)功率—

允許發(fā)動機長期連續(xù)運轉的最大有效功率。每臺發(fā)動機都應按用途在銘牌上標明上述四種功率的兩種及相應的轉速。車用—

常用15分鐘,1小時或12小時功率中的兩種作為銘牌功率。作為特性實驗時,應把兩種標定功率的外特性全做出來。

1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性對于非增壓發(fā)動機來說,最大功率要受到平均有效壓力和式可以定性地寫成

的變化趨勢如圖所示。1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性國家規(guī)定：車用柴油機,除作外特性外,還應作標定功率的90%,75%,50%,25%的部分速度特性實驗。一般柴油機只作外特性就可以了。式1）標定1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性Audi—100增壓柴油機外特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性Audi—100增壓隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)供油量減小，但△b隨n的變化趨勢基本相似，亦是隨n的增加而上，所以柴油機部分特性Ttq的變化基本與外特性上Ttq平行，即隨轉速變化不大。2）部分速度特性柴油機的速度特性

6135型柴油機部分速度特性1—90%負荷2—75%負荷3—55%負荷隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)供油量減小，但△

汽車拖拉機經(jīng)常會遇到像爬坡這樣阻力突然增大的情況，為減少換檔次數(shù)，要求發(fā)動機的轉矩隨轉速的降低而增加。例如．當汽車上坡時，若油量調節(jié)拉桿已達最大位置，但所發(fā)出的轉矩仍感不足，車速就要降低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而能發(fā)出更大轉矩、以克服爬坡阻力。拖拉機負荷變化更大，任何土壤表面的起伏以及土壤組織的不均，都可能引起短期超負荷的情況。因此，要求發(fā)動機轉矩有適應這種變化的能力。3.發(fā)動機的轉矩特性發(fā)動機的速度特性根據(jù)汽車理論公式，汽車的驅動方程汽車拖拉機經(jīng)常會遇到像爬坡這樣阻力突然增大的情況

要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標定功率及其相應的轉速外，還要同時考慮發(fā)動機的轉矩特性，從而引入轉矩儲備系數(shù)μ和適應性系數(shù)K的概念.1）轉矩儲備系數(shù)發(fā)動機的轉矩特性式中一外特性曲線上的最大轉矩（N·m)；一標定工況(或最大功率)時的轉矩(N·m)。

μ或K值大，隨著轉速的降低，轉矩增加較快，從而在不換檔的情況下，爬坡能力、克服短期超載能力強。汽油機μ值在10％～30％范圍．K值1.2～1.4可以滿足汽車的使用要求.柴油機轉矩曲線乎坦，若不予以校正，則μ值在5％～10％范圍，K值只有1.05左右，難以滿足汽車拖拉機的工作需要。要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標定功率及其相應的

標定工況(或最大功率)時的轉速n1與最大轉矩時的轉速n2之比稱轉速儲備系數(shù)。它的大小也影響到克服阻力的潛力。轉速儲備系數(shù)越大，發(fā)動機克服阻力的潛力越強，可以減少換擋。轉速儲備系數(shù)

汽油機：1.15～2.0柴油機：1.5～2.02）轉速儲備系數(shù)發(fā)動機的轉矩特性標定工況(或最大功率)時的轉速n1與最大轉矩時的轉速

為了防止柴油機的負荷超過冒煙限值，在噴油泵的油量調節(jié)機構上均有觸止裝置，限制每循環(huán)的最大供油量。這個最大供油量的調整，必須在最大工作轉速工況下進行。如下圖的A點，以避免在其它轉速下超過冒煙界限供油量。冒煙界限時△b隨n變化的關系如圖的曲線1，它相當于不同轉速下的負荷特性上冒煙界限的連線，其變化趨勢與ηi隨n的變化近似(每一點α大致相同)。發(fā)動機的轉矩特性3）柴油機轉矩校正為了防止柴油機的負荷超過冒煙限值，在噴油泵的油量調節(jié)機

曲線2是未經(jīng)校正的標定功率供油量曲線?？梢钥闯?，由于油泵速度特性的影響，曲線2在轉速降低時空氣得不到充分利用，使按充氣量來計算可能發(fā)出的轉矩沒能發(fā)揮出來，而且它的變化趨勢也不適應汽車拖拉機對轉矩儲備的要求。上述問題的產生是由油泵速度特性造成的，因此，柴油機中部采用油量校正裝置來改造外特性轉矩曲線。3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性油量校正裝置對循環(huán)供油量△b的影響1-冒煙極限2-未校正的標定功率供油量曲線3-用彈簧矯正器的供油量曲線4-帶閥式校正器的供油量曲線曲線2是未經(jīng)校正的標定功率供油量曲線?？梢钥闯?，由于油量校正裝置的作用是：當發(fā)動機在標定工況下工作時，如果轉速因外界阻力矩不斷增加而下降，則噴油泵能自動增加循環(huán)供油量，以增大低速時的轉矩，提高轉矩儲備系數(shù)。有兩種校正方法：①出油閥式校正機構；②附加在調速器上的彈簧校正機構。3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性油量校正裝置的作用是：3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴密配合，其作用是在停供時，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內的油倒流入噴油泵內。

出油閥的下部呈十字斷面，既能導向，又能通過柴油。出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時，使高壓油管內的油壓迅速下降，避免噴孔處產生滴油現(xiàn)象。當環(huán)帶落入閥座內時則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。

3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴密出油閥校正機構有如下兩種類型：（1）可變出油閥減壓容積（2）可變出油閥減壓作用3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性1出油閥校正機構有如下兩種類型：3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩如圖所示。圖a為沒有校正作用的一般出油閥，在出油閥尾部開有四條直切槽，燃油的流通截面不變；圖b為有校正作用的出油閥結構。在出油閥尾部開出四條錐形切槽，燃油流通截面向上逐漸減小；圖c為開有節(jié)流小孔(橫向小孔)的校正出油閥結構。當柴油機轉速增高時，圖a所示減壓容積不變．而圖b、c中，由于變截面通道或節(jié)流小孔的節(jié)流作用增強，在出油閥落座過程中，提早起減壓作用，使實際減壓行程加大，相當于減壓容積增加。當出油閥回座后，油管殘余壓力較低。下一次供油時，必須以供油量中的一部分來填補此增加的減壓容積所造成的壓力降低，實際上是減少了噴油量。因此，隨轉速升高，噴油量減少。（1）可變出油閥減壓容積出油閥校正機構如圖所示。圖a為沒有校正作用的一般出油閥，在出油閥尾部開有四加大一般出油閥減壓環(huán)帶凸緣和出油閥座內孔的間隙（一般為0.025～0.076mm）或在減壓環(huán)帶上削出一個小平面，可使不同轉速時的減壓作用不同。當減壓環(huán)帶進入閥座后，泵端高壓腔壓力急劇下降，此時由于存在間隙，低壓油腔也可能有一些燃油回流到此．從而削弱了高壓腔的減壓作用。轉速愈低，由于間隙節(jié)流作用相對減小，出油閥落座時間相對增長，回流的燃油愈多，減壓作用愈弱，從而使高壓油管殘余壓力升高，噴油量增加。（2）可變出油閥減壓作用出油閥校正機構加大一般出油閥減壓環(huán)帶凸緣和出油閥座內孔的間隙（一般為0.0校正前后油量的變化如圖所示。實線表示校正后油泵速度特性，虛線為沒有校正時的油泵速度特性。可見，出油閥校正機構變化不規(guī)律，噴油延遲比普通出油閥大，這對選擇供油提前器不利；又因加工誤差等原因，給多缸噴油泵各缸均勻性的調整帶來困難，故目前采用并不普遍。出油閥校正機構（3）出油閥校正分析可變減壓容積出油閥的供油速度特性（應用軸針式噴油器）——可變減壓容積出油閥----標準出油閥校正前后油量的變化如圖所示。實線表示校正后油泵速度特性，虛線煙度標準取決于視覺允許的排煙界限，這個界限是人為的，各國根據(jù)自己的交通情況、柴油機制造水平、環(huán)境保護政策等許多因素綜合考慮確定。煙度標準與它的測量方法緊密聯(lián)系。不同測量方法的主要區(qū)別在于：①采用何種測量儀器；②測量時柴油機處于何種工況。測量儀器分兩種：透光式煙度計;濾紙式煙度計四、發(fā)動機的煙度特性煙度標準取決于視覺允許的排煙界限，這個界限是人為的，1）透光式煙度計工作原理：1.測量儀器發(fā)動機的煙度特性

在一定長度煙路A的一端裝有固定發(fā)射光源的燈泡5，光源通過透鏡變成一道平行光線。煙路另一端裝一個硒光電池1作為光電傳感器，當煙路中煙的濃度不同時，光線通過它后,明暗程度也不相同，光電傳感器感應出的電流也不同。此電流經(jīng)電路放大，傳至相應刻度的表頭或數(shù)字顯示器。當煙路內通過清潔的空氣時，表頭刻度為0，全黑時為100，中間各值作均勻分度或對數(shù)分度。透光式姻度計可以記錄煙度瞬時值，適合測定變工況時的排煙濃度，但由于排氣中油霧及水氣同樣對通過的光線有吸收作用，故測量結果有時不穩(wěn)定，也不能將黑、白、藍煙區(qū)別開，另外，其結構、操作較復雜，造價較高。透光式煙度計已被國際標準定為標準煙度計。1）透光式煙度計工作原理：1.測量儀器發(fā)動機的煙度特性工作原理：從柴油機排氣管中抽出一定容量的廢氣，使之通過一張白色濾紙，廢氣中的碳煙存留在濾紙上．將濾紙染黑；然后用光電儀測定濾紙的染黑度即代表排氣煙度。濾紙染黑度由0～10R(波許)表示，規(guī)定白色濾紙的R值為0，全黑濾紙的R值為10。從0～10之間均勻分度。濾紙性能和取樣容積是影響測量值的主要因素。這種煙度計最好只用來測量穩(wěn)定工況的煙度值，對變工況很容易產生誤差，因此要嚴格控制取樣時間。但它操作方便．成本低廉，測量結果重復性好。2）濾紙式煙度計（Bosch煙度計）測量儀器工作原理：2）濾紙式煙度計（Bosch煙度計）測量儀器a全負荷煙度測量方法它規(guī)定柴油機在全負荷穩(wěn)定運轉時，自最低轉速至額定轉速之間，選取6～7個轉速進行煙度測量。其中包括最大轉矩轉速和最大功率轉速，最低轉速是指45％額定轉速或1000r／min中較高的一個，這樣可得一條煙度曲線，如圖所示。2.測量方法發(fā)動機的煙度特性a全負荷煙度測量方法2.測量方法發(fā)動機的煙度特性b自由加速煙度測量方法

發(fā)動機處于怠速工況(離合器處于接合位置、油門踏板位于松開位置；裝機械式或半自動變速器時，選擇器在停車或空擋位置)，將油門踏板迅速踏到底，維持數(shù)秒鐘后松開。由油門開始動作時測煙度，測量整個加速過程中所產生的黑煙。它是為了補充前法所不能包括的外特性上1000r／min以下工況的煙度以及加速時齒條過量運動時的煙度，是衡量煙度的一個極端情況，只適用于工況復雜的柴油機汽車。2.測量方法發(fā)動機的煙度特性b自由加速煙度測量方法2.測量方法發(fā)動機的煙度特性我國柴油車煙度排放：等效采用ECE15工況自由加速煙度值：3.5g/試驗全負荷煙度值：4.0g/試驗3.試驗工況發(fā)動機的煙度特性我國柴油車煙度排放：等效采用ECE15工況3.試驗工況發(fā)動機柴油機裝置調速器的必要性：汽車、拖拉機發(fā)動機經(jīng)常遇到負荷突變的情況，例如拖拉機所帶農具突然卸去負荷，就可能引起發(fā)動機轉速很快上升，甚至超過允許的限度，即所謂飛車。對于汽油機，轉速升高時，轉矩迅速降低，超速不會過高；而且超速時混合氣成分變化不大，對工作過程影響較小；運動零件也輕巧，所以短時間超速的危害不大，常允許超速10％。五、調整特性柴油機裝置調速器的必要性：五、調整特性柴油機：怠速運轉的穩(wěn)定性主要取決于發(fā)動機機械損失與氣缸內發(fā)出指示功之間的相互配合關系，如圖所示。汽油機：怠速（能穩(wěn)定運轉的最低空車轉速）工作時，由于節(jié)氣門開度很小，造成強烈節(jié)流，使平均指示壓力隨轉速升高而迅速下降。這時，如果平均機械損失壓力稍有變化（如因溫度改變而使全損耗系統(tǒng)用油粘度變化），引起轉速變化（從n1改變到n2或n3）是不大的，可以認為是穩(wěn)定運轉）。

1、柴油機裝置調速器的必要性發(fā)動機的調整特性柴油機：怠速運轉的穩(wěn)定性主要取決于發(fā)動機機械損失與氣缸內發(fā)出機械式調速器對柴油機來說．超速很危險，因轉矩曲線平坦，使轉速大幅度上升，循環(huán)供油量又隨轉速增高而加大，混合氣變濃，工作過程惡化，排氣冒黑煙，零件過熱，同時由于運動機件較重，超速時產生很大的慣性力，可能引起零件損壞。因此，柴油機上必須有防止超速的裝置。

1、柴油機裝置調速器的必要性發(fā)動機的調整特性總之，為了怠速穩(wěn)定和高速不飛車，在柴油機上必須裝置調速器。調速器可以根據(jù)外界負荷的變化，自動調節(jié)噴油泵供油量，使柴油機轉速保持在極小的變化范圍內穩(wěn)定工作，調速器分為全程式和兩極式兩種。機械式調速器對柴油機來說．超速很危險，因轉矩曲線平坦2.全程式調速器和調速特性1-調速手柄2-調速彈簧3-固定螺母4-油量調節(jié)拉桿5-推力盤6-托板7-油量調節(jié)螺釘8-怠速螺釘9-限速螺釘發(fā)動機的調整特性全程式調速器結構示意圖全程式調速器調速特性2.全程式調速器和調速特性1-調速手柄2-調速彈簧3VE泵全程調速器結構示意圖1）全程式調速器全程式調速器和調速特性VE泵全程調速器結構示意圖1）全程式調速器全程式調速器和調速全程式調速器各組件組成（1）轉速給定元件（2）轉速變化的感受元件（3）執(zhí)行機構1）全程式調速器全程式調速器和調速特性全程式調速器各組件組成1）全程式調速器全程式調速器和調速特性全程式調速器工作原理：駕駛員通過調速手柄可改變彈簧預緊力，對于不同的預緊力，與之平衡的離心力也不同，則調速器起作用的轉速不同，預緊力小，克服彈簧力所需離心力小，調速器起作用的轉速便低。因此，駕駛員只要根據(jù)工作需要改變調速手柄的位置，就可得到不同轉速下的調速特性。

調速飛球在推力盤上的導向槽中滾動，兩球始終相觸，右邊推力盤沒有左右向移動，只有轉動。共有12個飛球，一邊6個，一共3付。

1）全程式調速器全程式調速器和調速特性全程式調速器工作原理：1）全程式調速器全程式調速器和調速特性當發(fā)動機在某一轉速n下運行時,飛球受離心力作用，對推力盤有一正壓力，水平方向分力與彈簧力相平衡，油門拉桿固定在推力盤5上，轉速就穩(wěn)定在這種狀態(tài)下。當外界負荷

n

小球受離心力作用加大，對推力盤的正壓力加大使推力盤5帶動油門拉桿向左移動供油量be，轉速就穩(wěn)定在這一新的狀態(tài)下。反之，負荷

n

供油量be，也可以穩(wěn)定在一個轉速。

調速手柄1調整彈簧2的預緊力彈簧力平衡點變化調速器起作用的轉速值改變。一定的預緊力對應于一定的轉速范圍。因此，在整個發(fā)動機工作范圍內，均可調整轉矩特性。調速手柄受到怠速螺釘8和限速螺釘9的限制,也就限制了柴油機的最高和最低穩(wěn)定轉速。1）全程式調速器全程式調速器和調速特性當發(fā)動機在某一轉速n下運行時,飛球受離心力作用，1）全程式調速器全程式調速器和調速特性1）全程式調速器全程式調速器和調速特性

在調速器起作用時，保持調速手柄位置一定，柴油機性能指標隨轉速或負荷變化的關系稱為調速特性。調速特性一般有兩種表達形式．一是相當于負荷特性的形式。二是相當于速度特性的形式。由于調速器的作用而使柴油機的轉矩曲線得到改造，在調速手柄確定的某一轉速范圍內，可由最大到零或由零變到最大，轉速卻變化很小，從而保證了柴油機工作穩(wěn)定。這種調速器從怠速到最大工作轉速都起作用，故稱為全程式調速器。2）全程式調速器調速特性全程式調速器和調速特性在調速器起作用時，保持調速手柄位置一定，柴油機性能指2）全程式調速器調速特性全程式調速器和調速特性為提高柴油機的扭矩儲備系數(shù)，常在柴油機調速器上設置校正裝置，其原理如左圖所示。裝有校正彈簧和不裝校正彈簧的循環(huán)供油量曲線對比如右圖所示。2）全程式調速器調速特性全程式調速器和調速特性為提高

兩極調速器是只在最低轉速和最高轉速時調速器起作用，以防止柴油機怠速不穩(wěn)或飛車。調速器在中間轉速不起作用，由駕駛員根據(jù)需要直接操縱油量調節(jié)機構。這種調速器是專為汽車而用，其工作原理和調速特性曲線如圖所示。3.兩級調速器和調速特性發(fā)動機的調整特性兩極調速器是只在最低轉速和最高轉速時調速器起作用，(1)控制怠速轉速,n

be，不致過低而造成熄火。n

受軟彈簧作用W下行帶動1點下行

2為支點，由杠桿原理3點左移

4點左移，由4’點

4點

5為支點，6點右移由6’點

6點

be

n回升,不致熄火。

n

W上行當W接觸到硬彈簧后,由于力大,使W停止上行,be不再變化,

調速器失去作用,發(fā)動機按外特性穩(wěn)定運轉。(2)限制飛車,n

be，不致過高而造成飛車。n

離心力大于和聯(lián)合預緊力W

帶動1點上行

3點右行

4點右行

6點左行

be

n回降,不致飛車。5點的左右移動取決于發(fā)動機的負荷,負荷

5點右移。1）兩級調速器工作原理兩級調速器和調速特性(1)控制怠速轉速,nbe，不致過低而造成熄火2）兩級調速器調速特性兩級調速器和調速特性

曲線頭段和末段調速器起作用曲線的作用點取決于彈簧和的預緊力，調速器本身不用換檔。因此，中段曲線為柴油機的外特性曲線。轉矩曲線按速度特性變化。2）兩級調速器調速特性兩級調速器和調速特性

兩極調速器與全程式調速器的根本區(qū)別在于：全程式調速器彈簧的彈力可以連續(xù)調節(jié)，而兩級調速器的彈簧彈力不能連續(xù)調節(jié)。3）兩級調速器和全程調速器的區(qū)別兩級調速器和調速特性兩極調速器與全程式調速器的根本區(qū)別在于：3）兩調速器的工作好壞，通常用調速率來評定。調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，然后突卸全部負荷，測定突變負荷前后的轉速而得。根據(jù)測定條件不同，調速率可分穩(wěn)定調速率和瞬時調速率兩種。穩(wěn)定調速率：

過渡過程不好時，調節(jié)的轉速不能穩(wěn)定在某一轉速下，有較大的波動，嚴重時還會發(fā)出轉速忽高忽低的響聲，這種現(xiàn)象常稱“游車”。調速器一旦發(fā)生“游車”，工作就會失靈，必須設法消除。4.調速器的工作指標發(fā)動機的調整特性調速器的工作好壞，通常用調速率來評定。調速率可通式中n1

——突變負荷前柴油機的轉速(r／min)；

n3

——突變負荷后柴油機的穩(wěn)定轉速(r／min)n標定——柴油機的標定轉速(r／min)。1）穩(wěn)定調速率

穩(wěn)定調速率表明柴油機實際運轉時的轉速波動相對于全負荷轉速的變化范圍。如果穩(wěn)定調速率太大，不僅對工作機械的穩(wěn)定工作不利，而且對于空轉時柴油機零件的磨損也是有害的。一般規(guī)定，對于農業(yè)排灌及工程機械用的柴油機，要求＜8％；對于汽車、拖拉機柴油機，＜10％；對于交流發(fā)電機組用柴油機則要求高一些，希望＜5％。調速器的工作指標式中n1——突變負荷前柴油機的轉速(r／min)；1它是評定調速器過渡過程的指標。柴油機在負荷突然變化時，轉速經(jīng)過數(shù)次波動后．如果要求它能在新的轉速下穩(wěn)定工作，就必須使調速器推力盤移到一個新的平衡位置，這個過程稱為過渡過程。2）瞬時調速率

是表示過渡過程中轉速波動的瞬時增長百分比式中——突變負荷時柴油機的最大(或最小)

瞬時轉速(r／min);——突變負荷前柴油機的轉速;——柴油機的標定轉速(r／mh)。調速器的工作指標它是評定調速器過渡過程的指標。柴油機在負荷突然變

調速器工作時，調速系統(tǒng)中有摩擦存在，需要有一定的力來克服摩擦，才能移動調整油量機構。不論柴油機轉速增大或減小，調速器都不會立即得到反應以改變供油量，因為機構中的摩擦力阻止著推力盤的運動。例如，發(fā)動機轉速為2000r／min時，調速器可能對轉速n1＝1970r／min到n2＝2030r／min范圍內的變動都不起反應，這樣兩個起作用的極限轉速之差對發(fā)動機平均轉速之比就稱為調速器的不靈敏度。3）不靈敏度調速器的工作指標調速器工作時，調速系統(tǒng)中有摩擦存在，需要有一定的力來式中——當柴油機負荷減小時，調速器開始起作用時的曲軸轉速(r／min);——當柴油機負荷增大時，調速器開始起作用時的曲軸轉速(r／min);——柴油機的平均轉速(r／min)。3）不靈敏度調速器的工作指標

不靈敏度主要是由于調速系統(tǒng)中存在摩擦力所致，因而它還可用下式表示：式中——當柴油機負荷減小時，調速器開始起作用時3）不靈敏度式中一調速器起作用時，作用在推力盤上的推動力；一調速器推力盤移動時所受的摩擦力。調速器的工作指標不靈敏度過大時，會引起柴油機轉速不穩(wěn)，在極端的情況下，甚至會導致調速器失去作用，有使柴油機產生飛車的危險。低速時調速器的推動力小，噴油泵調節(jié)桿移動時的摩擦力增大，結果調速器不靈敏度顯著地增加。一般規(guī)定在標定轉速時不超過1.2％～2％，最低轉速時不超過10％～13％。3）不靈敏度式中一調速器起作用時，作用在推力盤上的推動六、萬有特性曲線六、萬有特性曲線六、萬有特性曲線六、萬有特性曲線等be曲線作圖法1.萬有特性曲線制取方法萬有特性曲線等be曲線作圖法1.萬有特性曲線制取方法萬有特性曲線2.等be曲線作圖法的步驟萬有特性曲線取一個值,可以做出一條曲線—等曲線，再取一個值,又可以做出一條等曲線…等曲線為一組雙曲線。2.等be曲線作圖法的步驟萬有特性曲線取一個值,4.萬有特性曲線分析萬有特性曲線4.萬有特性曲線分析萬有特性曲線第六章發(fā)動機的特性第六章發(fā)動機的特性一、發(fā)動機工況

發(fā)動機的運行情況(簡稱工況)是以其發(fā)出的功率pe和轉速n來表示。此功率、轉速應該與發(fā)動機所帶動的工作機械要求的功率、轉速相適應。只有當發(fā)動機發(fā)出的轉矩與工作機械消耗的轉矩相等時，兩者才能在一定轉速下按一定功率穩(wěn)定工作。如圖所示，TR曲線為工作機械所消耗轉矩隨轉速的變化，Ttq曲線是發(fā)動機油量控制機構一定時，轉矩隨轉速的變化，此時發(fā)動機只能在TR,Ttq曲線相交的A點，即轉矩TtqA＝TRA，轉速為nA的工況下穩(wěn)定工作。當然，工作機械阻力矩和轉速是會變化的，其變化規(guī)律取決于不同用途。一、發(fā)動機工況發(fā)動機的運行情況(簡稱一、發(fā)動機工況一、發(fā)動機工況

若工作機械阻力矩增加，如圖中T’R曲線，若發(fā)動機油量控制機構不變，則其轉速就要降低，直至Ttq

與T’R曲線相交的B點，即轉矩TtqB＝T’RB

，轉速為nB時才達到新的平衡，發(fā)動機再次穩(wěn)定工作?？梢?，由于穩(wěn)定工作必須滿足轉矩相等的條件，當工作機械阻力矩或轉速變化時，就引起發(fā)動機與之配合的運行工況發(fā)生變化，因而發(fā)動機工況變化規(guī)律與所帶動的工作機械的工作情況有關。根據(jù)內燃機的用途，其使用條件大致可分為以下三類：

(1)恒速工況:發(fā)動機轉速近似保持不變，而功率改變。

(2)流體阻力工況:發(fā)動機功率與轉速成一定函數(shù)關系，常見為接近三次冪函數(shù)關系Pe≈kn3,K為比例常數(shù).(3)陸上運輸工況:驅動汽車等陸上運輸車輛時，都屬于此類。一、發(fā)動機工況若工作機械阻力矩增加，如圖中T’R曲線，若發(fā)動機油量

1.發(fā)動機工況特點

當發(fā)動機工況(即功率和轉速)為適應需要而變化時，其性能(包括動力性、經(jīng)濟性、排放性、噪聲、煙度等)也隨之而變，因此，評價和選用發(fā)動機時就必須考察它在各種工況下的性能，才能全面判斷它能否滿足要求，對于工況在很大范圍內變化的車用發(fā)動機尤其是這樣。發(fā)動機性能指標隨調整情況及運轉工況而變化的關系稱為發(fā)動機特性，其中隨調整情況而變化的又稱調整特性，如前述柴油機供油提前角調整特性、汽油機點火提前角調整特性、化油器調整特性等均屬此類；性能指標隨運行工況而變化的又稱性能特性。特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評價發(fā)動機性能的一種簡單、方便、必不可少的形式。發(fā)動機工況1.發(fā)動機工況特點當發(fā)動機工況(即功率和轉速)為

根據(jù)各種特性曲線,可以合理地選用發(fā)動機，并能更有效地利用它。了解形成特性曲線的原因以及影響它變化的因素，就可以按需要方向改造它，使發(fā)動機性能進一步提高，并設法滿足使用要求。

發(fā)動機輸出的有效指標通常用平均有效壓力Pme、有效轉矩Ttq，有效功率Pe、有效燃料消耗率be以及每小時耗油量B表示。這些指標與發(fā)動機工作過程參數(shù)的關系可以推導如下。1.發(fā)動機工況特點發(fā)動機工況根據(jù)各種特性曲線,可以合理地選用發(fā)動機，并能更有效地每循環(huán)加熱量Q(kJ)為

一充氣效率;

一大氣狀態(tài)下空氣密度(kg/m3);

—工作容積(m3);

—過量空氣系數(shù)；

—燃料低熱值；

—理論空氣量(kg／kg).

2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況每循環(huán)加熱量Q(kJ)為2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況根據(jù)平均有效壓力(kPa)定義式中每循環(huán)有效功(KJ)；

有效熱效率。2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況根據(jù)平均有效壓力(kPa)定義2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機式中—指示熱效率；

—機械效率。式中K1,K2,k3,K4比例常數(shù)2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況式中—指示熱效率；式中K1,K2,k3,

上述公式將發(fā)動機重要性能指標與工作過程主要參數(shù)聯(lián)系起來。發(fā)動機特性種類很多，其中主要有負荷特性、速度特性、調速特性、煙度特性、排放特性和噪聲特性等。2.過程參數(shù)的推導發(fā)動機工況上述公式將發(fā)動機重要性能指標與工作過程主要參數(shù)

負荷特性是指發(fā)動機轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷而變化的關系，以曲線表示，則稱為負荷特性曲線，當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)動機油門來調整有效轉矩，以適應外界阻力矩的變化，保持發(fā)動機轉速不變。二、發(fā)動機的負荷特性負荷特性是指發(fā)動機轉速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷而變

當汽油機保持某一轉速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度(同時調節(jié)測功器負荷，如改變水力測功器水量，以保持轉速不變)，每小時耗油量B和耗油率be隨功率pe(或轉矩Ttq，平均有效壓力pme)變化的關系稱為汽油機負荷特性。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當汽油機保持某一轉速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度(同時由式可知，be

的變化取決于和的變化。隨著負荷增加，節(jié)氣門的開度加大，氣缸內殘余廢氣量相對減少，燃燒速度增加，而且由于相對熱損失減少及燃料汽化條件改善，均使增大，當轉速一定，負荷增加時，機械損失功率pm變化不大，而指示功率pi隨負荷成比例加大，因此迅速增加。變化關系如圖所示。發(fā)動機空轉時，其指示功率完全消耗在內部損失上，即,此時be為無窮大。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性由式可知，be的變化逐漸增大節(jié)氣門開度，由于同時上升，be迅速下降。當節(jié)氣門開度增至全開度的80％左右，為了保證最大功率，化油器中的省油器(或多腔分動化油器中的副腔)起作用、供給α＝0.8-0.9的濃混合氣，燃燒不完全，下降，使be又重新上升。當汽油機轉速一定時，每小時燃料消耗量B主要決定于節(jié)氣門開度和混合氣成分。節(jié)氣門開度由小逐漸加大時，充入氣缸的混合氣量逐漸增多，B也隨之增加，直至混合氣成分變濃后．B上升更快一些(圖中曲線變陡）。1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性逐漸增大節(jié)氣門開度，由于同時上升，be曲線

負荷

節(jié)氣門開度

—曲線陡

負荷

為發(fā)出最大功率

<1,燃燒不完全

bebebe1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性曲線負荷節(jié)氣門開度—曲每小時耗油量B曲線負荷

B

負荷，開度70～80%時

化油器中省油器（或多腔分動化油器的副腔）開始起作用,使混合氣變濃,=0.8～0.9

BB主要取決于節(jié)氣門開度和混合氣成分1.汽油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性每小時耗油量B曲線負荷B負荷，開度70～802.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當柴油機保持某一轉速不變，而移動噴油泵齒條或拉桿位置，改變每循環(huán)供油量△b時，B、be隨pe(或Ttq、pme)變化的關系即柴油機負荷特性。2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性當柴油機保持某一2.柴油機的負荷特性be曲線發(fā)動機的負荷特性6135Q柴油機負荷特性1-90%負荷2-75%負荷3-55%負荷2.柴油機的負荷特性be曲線發(fā)動機的負荷特性6135Q柴油機2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性

不完全燃燒及補燃增加，指示熱效率下降較快，致使be升高。當供油量增到點2的位置時，排氣冒黑煙，達國家法規(guī)規(guī)定的煙度限值，繼續(xù)加大供油量已為公害所不允許，而且柴油機大量冒黑煙，活塞、燃燒室會積炭，發(fā)動機過熱將容易引起故障，影響其壽命。因此，非增壓高速柴油機使用中的最大功率，受法規(guī)規(guī)定的煙度限值限制。2.柴油機的負荷特性發(fā)動機的負荷特性不完全燃燒及補燃增加，指示熱效率下降較快，致使一般發(fā)動機只測標定轉速下的負荷特性，對于汽車發(fā)動機，由于工作時轉速經(jīng)常變化，需要測定不同轉速下的負荷特性。負荷特性是發(fā)動機的基本特性，用以評價發(fā)動機工作的經(jīng)濟性。特別對于柴油機，由于它容易測定，在性能調試過程，如選擇氣道、燃燒室結構，調整燃油噴射系統(tǒng)等，常用負荷特性作為比較標準。3.發(fā)動機的負荷特性發(fā)動機負荷特性汽油機柴油機負荷特性曲線的區(qū)別：

(1)柴油機負荷特性曲線比較平坦，經(jīng)濟性好于汽油機；

(2)柴油機最低耗油率也低于汽油機。表明柴油機在全負荷和較寬廣的負荷變化范圍內經(jīng)濟性好于汽油機。一般發(fā)動機只測標定轉速下的負荷特性，對于汽車發(fā)動機，由于工作

發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為速度特性。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．上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度增加，這時發(fā)動機即沿速度特性工作。三、發(fā)動機的速度特性發(fā)動機性能指標隨轉速變化的關系稱為速度特性。三、發(fā)

汽油機外特性是在節(jié)氣門全開時測得，曲線上每一點表示它在此轉速下的最大功率及轉矩值，所以代表發(fā)動機最高動力性能，所有汽油機均須作外特性曲線。外特性因試驗條件不同而有兩種：①發(fā)動機僅帶維持運轉所必需的附件時所輸出的校正有效功率稱總功率。例如，試驗時可不裝風扇、打氣泵或空濾器以及消聲器等附件(各國標準均有規(guī)定)。我國發(fā)動機特性數(shù)據(jù)多屬這一種。②試驗時發(fā)動機帶全套附件時所輸出的校正有效功率稱凈功率或使用外特性。顯然，后者功率較低而油耗較高。汽車發(fā)動機標定功率又稱為額定功率(JB3743－84)，它是制造廠根據(jù)發(fā)動機具體用途在規(guī)定的額定轉速下所規(guī)定的功率。1.汽油機的速度特性發(fā)動機的速度特性汽油機外特性是在節(jié)氣門全開時測得，曲線上每一點表示它外特性曲線：

根據(jù)四個公式可得到節(jié)氣門全開時轉矩、功率、油耗隨工作過程主要參數(shù)的變化關系。右圖就是汽油機外特性曲線。1)外特性曲線汽油機的速度特性外特性曲線：1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Ttq曲線1)外特性曲線汽油機的速度特性Pe曲線

轉速變化高于的變化，所以有效功率一般始終隨轉速的增加而增加，只有到很高轉速時，稍有下降。1)外特性曲線汽油機的速度特性Pe曲線轉速變化高于的變化，所以有效功1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性1)外特性曲線汽油機的速度特性部分負荷速度特性曲線:汽車大部分時間是在部分負荷下工作，隨著節(jié)氣門關小，節(jié)流損失增大，進氣終了的壓力pa下降，從而引起下降；隨著轉速提高，下降的速度更快(參看第二章)。因此，節(jié)氣門開度愈小，轉矩Teq隨轉速增加而下降得愈快，最大轉矩點及最大功率點均向低轉速方向移動。2)部分負荷速度特性曲線汽油機的速度特性1-全負荷2-75%負荷3-50%負荷4-25%負荷部分負荷速度特性曲線:2)部分負荷速度特性曲線汽油機的速度

噴油泵的油量調節(jié)機構(油門拉桿或齒條)位置固定不動，柴油機性能指標(主要是pe、Ttq、B、bt)隨轉速n變化的關系稱為柴油機速度特性。當油量調節(jié)機構固定在標定(或稱額定)功率循環(huán)供油量位置時，測得的速度特性為標定功率速度特性，習慣上亦稱外特性。2.柴油機的速度特性柴油機的速度特性轉矩Ttq曲線：在柴油機中，每循環(huán)充氣量的大小(即的大小)只不過提供產生多大轉矩的可能,在各種轉速下究竟能發(fā)出多大轉矩，主要取決于每循環(huán)供油量△b的多少。因此，柴油機轉矩曲線的變化趨勢，很大程度上決定于每循環(huán)供油量△b隨轉速變化的情況。噴油泵的油量調節(jié)機構(油門拉桿或齒條)位置固定不動，

對于非增壓發(fā)動機來說,最大功率要受到平均有效壓力和轉速兩方面的限制。一臺發(fā)動機的功率究竟標定多大才適合,這要根據(jù)發(fā)動機特性和具體用途、使用特點及壽命和可靠性要求而人為確定,根據(jù)我國情況,國家標準規(guī)定了發(fā)動機標定功率分為下列四級：（1）15分鐘功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉15分鐘的最大有效功率。（2）1小時功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉1小時的最大有效功率。（3）12小時功率—

允許發(fā)動機連續(xù)運轉12小時的最大有效功率。（4）持續(xù)功率—

允許發(fā)動機長期連續(xù)運轉的最大有效功率。每臺發(fā)動機都應按用途在銘牌上標明上述四種功率的兩種及相應的轉速。車用—

常用15分鐘,1小時或12小時功率中的兩種作為銘牌功率。作為特性實驗時,應把兩種標定功率的外特性全做出來。

1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性對于非增壓發(fā)動機來說,最大功率要受到平均有效壓力和式可以定性地寫成

的變化趨勢如圖所示。1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性國家規(guī)定：車用柴油機,除作外特性外,還應作標定功率的90%,75%,50%,25%的部分速度特性實驗。一般柴油機只作外特性就可以了。式1）標定1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性Audi—100增壓柴油機外特性1）標定功率速度特性曲線柴油機的速度特性Audi—100增壓隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)供油量減小，但△b隨n的變化趨勢基本相似，亦是隨n的增加而上，所以柴油機部分特性Ttq的變化基本與外特性上Ttq平行，即隨轉速變化不大。2）部分速度特性柴油機的速度特性

6135型柴油機部分速度特性1—90%負荷2—75%負荷3—55%負荷隨著油量調節(jié)機構固定位置的減小，循環(huán)供油量減小，但△

汽車拖拉機經(jīng)常會遇到像爬坡這樣阻力突然增大的情況，為減少換檔次數(shù)，要求發(fā)動機的轉矩隨轉速的降低而增加。例如．當汽車上坡時，若油量調節(jié)拉桿已達最大位置，但所發(fā)出的轉矩仍感不足，車速就要降低，此時需要發(fā)動機隨車速降低而能發(fā)出更大轉矩、以克服爬坡阻力。拖拉機負荷變化更大，任何土壤表面的起伏以及土壤組織的不均，都可能引起短期超負荷的情況。因此，要求發(fā)動機轉矩有適應這種變化的能力。3.發(fā)動機的轉矩特性發(fā)動機的速度特性根據(jù)汽車理論公式，汽車的驅動方程汽車拖拉機經(jīng)常會遇到像爬坡這樣阻力突然增大的情況

要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標定功率及其相應的轉速外，還要同時考慮發(fā)動機的轉矩特性，從而引入轉矩儲備系數(shù)μ和適應性系數(shù)K的概念.1）轉矩儲備系數(shù)發(fā)動機的轉矩特性式中一外特性曲線上的最大轉矩（N·m)；一標定工況(或最大功率)時的轉矩(N·m)。

μ或K值大，隨著轉速的降低，轉矩增加較快，從而在不換檔的情況下，爬坡能力、克服短期超載能力強。汽油機μ值在10％～30％范圍．K值1.2～1.4可以滿足汽車的使用要求.柴油機轉矩曲線乎坦，若不予以校正，則μ值在5％～10％范圍，K值只有1.05左右，難以滿足汽車拖拉機的工作需要。要充分表明發(fā)動機的動力性能，除給出標定功率及其相應的

標定工況(或最大功率)時的轉速n1與最大轉矩時的轉速n2之比稱轉速儲備系數(shù)。它的大小也影響到克服阻力的潛力。轉速儲備系數(shù)越大，發(fā)動機克服阻力的潛力越強，可以減少換擋。轉速儲備系數(shù)

汽油機：1.15～2.0柴油機：1.5～2.02）轉速儲備系數(shù)發(fā)動機的轉矩特性標定工況(或最大功率)時的轉速n1與最大轉矩時的轉速

為了防止柴油機的負荷超過冒煙限值，在噴油泵的油量調節(jié)機構上均有觸止裝置，限制每循環(huán)的最大供油量。這個最大供油量的調整，必須在最大工作轉速工況下進行。如下圖的A點，以避免在其它轉速下超過冒煙界限供油量。冒煙界限時△b隨n變化的關系如圖的曲線1，它相當于不同轉速下的負荷特性上冒煙界限的連線，其變化趨勢與ηi隨n的變化近似(每一點α大致相同)。發(fā)動機的轉矩特性3）柴油機轉矩校正為了防止柴油機的負荷超過冒煙限值，在噴油泵的油量調節(jié)機

曲線2是未經(jīng)校正的標定功率供油量曲線?？梢钥闯?，由于油泵速度特性的影響，曲線2在轉速降低時空氣得不到充分利用，使按充氣量來計算可能發(fā)出的轉矩沒能發(fā)揮出來，而且它的變化趨勢也不適應汽車拖拉機對轉矩儲備的要求。上述問題的產生是由油泵速度特性造成的，因此，柴油機中部采用油量校正裝置來改造外特性轉矩曲線。3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性油量校正裝置對循環(huán)供油量△b的影響1-冒煙極限2-未校正的標定功率供油量曲線3-用彈簧矯正器的供油量曲線4-帶閥式校正器的供油量曲線曲線2是未經(jīng)校正的標定功率供油量曲線?？梢钥闯觯捎谟土啃Ｕb置的作用是：當發(fā)動機在標定工況下工作時，如果轉速因外界阻力矩不斷增加而下降，則噴油泵能自動增加循環(huán)供油量，以增大低速時的轉矩，提高轉矩儲備系數(shù)。有兩種校正方法：①出油閥式校正機構；②附加在調速器上的彈簧校正機構。3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性油量校正裝置的作用是：3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴密配合，其作用是在停供時，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內的油倒流入噴油泵內。

出油閥的下部呈十字斷面，既能導向，又能通過柴油。出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時，使高壓油管內的油壓迅速下降，避免噴孔處產生滴油現(xiàn)象。當環(huán)帶落入閥座內時則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。

3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴密出油閥校正機構有如下兩種類型：（1）可變出油閥減壓容積（2）可變出油閥減壓作用3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩特性1出油閥校正機構有如下兩種類型：3）柴油機轉矩校正發(fā)動機的轉矩如圖所示。圖a為沒有校正作用的一般出油閥，在出油閥尾部開有四條直切槽，燃油的流通截面不變；圖b為有校正作用的出油閥結構。在出油閥尾部開出四條錐形切槽，燃油流通截面向上逐漸減??；圖c為開有節(jié)流小孔(橫向小孔)的校正出油閥結構。當柴油機轉速增高時，圖a所示減壓容積不變．而圖b、c中，由于變截面通道或節(jié)流小孔的節(jié)流作用增強，在出油閥落座過程中，提早起減壓作用，使實際減壓行程加大，相當于減壓容積增加。當出油閥回座后，油管殘余壓力較低。下一次供油時，必須以供油量中的一部分來填補此增加的減壓容積所造成的壓力降低，實際上是減少了噴油量。因此，隨轉速升高，噴油量減少。（1）可變出油閥減壓容積出油閥校正機構如圖所示。圖a為沒有校正作用的一般出油閥，在出油閥尾部開有四加大一般出油閥減壓環(huán)帶凸緣和出油閥座內孔的間隙（一般為0.025～0.076mm）或在減壓環(huán)帶上削出一個小平面，可使不同轉速時的減壓作用不同。當減壓環(huán)帶進入閥座后，泵端高壓腔壓力急劇下降，此時由于存在間隙，低壓油腔也可能有一些燃油回流到此．從而削弱了高壓腔的減壓作用。轉速愈低，由于間隙節(jié)流作用相對減小，出油閥落座時間相對增長，回流的燃油愈多，減壓作用愈弱，從而使高壓油管殘余壓力升高，噴油量增加。（2）可變出油閥減壓作用出油閥校正機構加大一般出油閥減壓環(huán)帶凸緣和出油閥座內孔的間隙（一般為0.0校正前后油量的變化如圖所示。實線表示校正后油泵速度特性，虛線為沒有校正時的油泵速度特性?？梢姡鲇烷y校正機構變化不規(guī)律，噴油延遲比普通出油閥大，這對選擇供油提前器不利；又因加工誤差等原因，給多缸噴油泵各缸均勻性的調整帶來困難，故目前采用并不普遍。出油閥校正機構（3）出油閥校正分析可變減壓容積出油閥的供油速度特性（應用軸針式噴油器）——可變減壓容積出油閥----標準出油閥校正前后油量的變化如圖所示。實線表示校正后油泵速度特性，虛線煙度標準取決于視覺允許的排煙界限，這個界限是人為的，各國根據(jù)自己的交通情況、柴油機制造水平、環(huán)境保護政策等許多因素綜合考慮確定。煙度標準與它的測量方法緊密聯(lián)系。不同測量方法的主要區(qū)別在于：①采用何種測量儀器；②測量時柴油機處于何種工況。測量儀器分兩種：透光式煙度計;濾紙式煙度計四、發(fā)動機的煙度特性煙度標準取決于視覺允許的排煙界限，這個界限是人為的，1）透光式煙度計工作原理：1.測量儀器發(fā)動機的煙度特性

在一定長度煙路A的一端裝有固定發(fā)射光源的燈泡5，光源通過透鏡變成一道平行光線。煙路另一端裝一個硒光電池1作為光電傳感器，當煙路中煙的濃度不同時，光線通過它后,明暗程度也不相同，光電傳感器感應出的電流也不同。此電流經(jīng)電路放大，傳至相應刻度的表頭或數(shù)字顯示器。當煙路內通過清潔的空氣時，表頭刻度為0，全黑時為100，中間各值作均勻分度或對數(shù)分度。透光式姻度計可以記錄煙度瞬時值，適合測定變工況時的排煙濃度，但由于排氣中油霧及水氣同樣對通過的光線有吸收作用，故測量結果有時不穩(wěn)定，也不能將黑、白、藍煙區(qū)別開，另外，其結構、操作較復雜，造價較高。透光式煙度計已被國際標準定為標準煙度計。1）透光式煙度計工作原理：1.測量儀器發(fā)動機的煙度特性工作原理：從柴油機排氣管中抽出一定容量的廢氣，使之通過一張白色濾紙，廢氣中的碳煙存留在濾紙上．將濾紙染黑；然后用光電儀測定濾紙的染黑度即代表排氣煙度。濾紙染黑度由0～10R(波許)表示，規(guī)定白色濾紙的R值為0，全黑濾紙的R值為10。從0～10之間均勻分度。濾紙性能和取樣容積是影響測量值的主要因素。這種煙度計最好只用來測量穩(wěn)定工況的煙度值，對變工況很容易產生誤差，因此要嚴格控制取樣時間。但它操作方便．成本低廉，測量結果重復性好。2）濾紙式煙度計（Bosch煙度計）測量儀器工作原理：2）濾紙式煙度計（Bosch煙度計）測量儀器a全負荷煙度測量方法它規(guī)定柴油機在全負荷穩(wěn)定運轉時，自最低轉速至額定轉速之間，選取6～7個轉速進行煙度測量。其中包括最大轉矩轉速和最大功率轉速，最低轉速是指45％額定轉速或1000r／min中較高的一個，這樣可得一條煙度曲線，如圖所示。2.測量方法發(fā)動機的煙度特性a全負荷煙度測量方法2.測量方法發(fā)動機的煙度特性b自由加速煙度測量方法

發(fā)動機處于怠速工況(離合器處于接合位置、油門踏板位于松開位置；裝機械式或半自動變速器時，選擇器在停車或空擋位置)，將油門踏板迅速踏到底，維持數(shù)秒鐘后松開。由油門開始動作時測煙度，測量整個加速過程中所產生的黑煙。它是為了補充前法所不能包括的外特性上1000r／min以下工況的煙度以及加速時齒條過量運動時的煙度，是衡量煙度的一個極端情況，只適用于工況復雜的柴油機汽車。2.測量方法發(fā)動機的煙度特性b自由加速煙度測量方法2.測量方法發(fā)動機的煙度特性我國柴油車煙度排放：等效采用ECE15工況自由加速煙度值：3.5g/試驗全負荷煙度值：4.0g/試驗3.試驗工況發(fā)動機的煙度特性我國柴油車煙度排放：等效采用ECE15工況3.試驗工況發(fā)動機柴油機裝置調速器的必要性：汽車、拖拉機發(fā)動機經(jīng)常遇到負荷突變的情況，例如拖拉機所帶農具突然卸去負荷，就可能引起發(fā)動機轉速很快上升，甚至超過允許的限度，即所謂飛車。對于汽油機，轉速升高時，轉矩迅速降低，超速不會過高；而且超速時混合氣成分變化不大，對工