第11章發(fā)動機運行特性與匹配技術

1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配講課內(nèi)容第11章運行特性與整車匹配

仍關注發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性:點工況線工況面工況從發(fā)動機本身‘質’和‘量’環(huán)節(jié)提高動力、經(jīng)濟性在整車上提高發(fā)動機的使用性能(匹配)1）發(fā)動機運行工況(operatingcondition)：負荷Ttq,pme(Pe)vs轉速n(1)點工況：抽水機①(2)線工況：發(fā)電機組②；船舶發(fā)動機③(3)面工況：汽車；拖拉機a—最大功率限制線b—最高轉速限制線c—最低穩(wěn)定轉速限制線d—怠速線e—倒拖線主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配點工況：運行過程中，轉速和負荷保持不變，如排灌所用的水泵的動力點工況：運行過程中，轉速和負荷保持不變，如排灌所用的水泵的動力線工況2：其特點是內(nèi)燃機的功率與轉速接近于冪函數(shù)關系，如圖中的曲線2示的三次冪函數(shù)()。當內(nèi)燃機作為船用主機驅動螺旋槳時，內(nèi)燃機所發(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速的高低，且與轉速成冪函數(shù)關系，這樣，內(nèi)燃機功率就呈現(xiàn)一種十分有規(guī)律的變化。該類工況常被稱為螺旋槳工況或推進工況，也屬于線工況。

面工況：其特點是功率與轉速都在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定的關系。汽車及其他陸地運輸用內(nèi)燃機，都居于這種工況。此時，內(nèi)燃機的轉速決定于行駛速度、可以從最低穩(wěn)定轉速一直變到最高轉速；負荷取決于行駛阻力，在同一轉速下，可以從零變到全負荷。內(nèi)燃機可能的工作區(qū)域就是該種類型內(nèi)燃機的實際工作區(qū)域，相應的上況區(qū)域稱為面工況。2）發(fā)動機的標定功率(ratedpower)標定工況：發(fā)動機銘牌上規(guī)定的最大輸出功率及其對應轉速所確定的工況。(1)15分鐘功率：車用發(fā)動機(2)1小時功率：拖拉機、工程機械(3)12小時功率：排灌、電站(4)持續(xù)功率：遠洋船舶、機車同一臺發(fā)動機，標定功率的時間越長，標定功率越小。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配主要內(nèi)容發(fā)動機特性曲線的定義：

在一定條件下，發(fā)動機性能指標與特性參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律。1）按工作特點分類穩(wěn)態(tài)特性：性能參數(shù)和特性參數(shù)不隨時間變化的特性。動態(tài)特性：性能參數(shù)或特性參數(shù)至少有一個參數(shù)隨時間變化的特性，又稱為瞬態(tài)特性。動態(tài)空燃比變化：加速加濃；減速減稀1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配動態(tài)過程非常復雜穩(wěn)態(tài)動態(tài)2）按參數(shù)性質分類調(diào)整特性：轉速和油量調(diào)節(jié)位置不變(節(jié)氣門或油量調(diào)節(jié)桿)，發(fā)動機性能指標隨調(diào)整參數(shù)(ig,fj,a,,配氣相位,氣門升程,歧管長度,渦輪噴嘴等)的變化規(guī)律。(目的:使發(fā)動機性能最優(yōu))主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配上述調(diào)整參數(shù)都可以用電控技術實現(xiàn):(可變技術-Variable…)主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配2）按參數(shù)性質分類(2)運行特性：在一定條件下，發(fā)動機性能參數(shù)隨運行工況參數(shù)(負荷和轉速)的變化規(guī)律(在穩(wěn)態(tài)條件下)。速度特性—油量調(diào)節(jié)部位不變，性能指標隨轉速變化的規(guī)律。負荷特性—速度不變，性能指標隨負荷變化的規(guī)律。全(萬有)特性—轉速和負荷都變化時，性能指標的變化規(guī)律。2）按參數(shù)性質分類(2)運行特性：在一定條件下，發(fā)動機性能參數(shù)隨運行工況參數(shù)(負荷和轉速)的變化規(guī)律(在穩(wěn)態(tài)條件下)。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配運行特性分析方法：柴油機分析1)速度特性：每一個油量調(diào)節(jié)位置都對應一條速度特性曲線外特性(WOT)：標定工況位置所決定的全負荷速度特性曲線。決定了發(fā)動機和整車的最大動力性能。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配主要內(nèi)容

汽油機速度特性指示效率機械效率過量空氣系數(shù)充量系數(shù)汽油機特性參數(shù)隨轉速的變化1.指示效率ηit曲線具有中間平坦，兩頭略低。2.機械效率ηm曲線總體趨勢是隨轉速的上升而下降。3.充量系數(shù)φc曲線總體隨轉速的上升略有上升4.過量空氣系數(shù)φa曲線總體上隨轉速上升而略有下降。汽油機Ttq、Pe、bi、be指標的速度特性1.轉矩Ttq受φc、ηm的影響，在某一較低轉速處有最大值，然后隨轉速的上升而快速下降。2.功率Pe曲線按Pe∝Ttq

Ttq?n的關系，先隨轉速n上升而增大，到一定轉速后，由于的Ttq下降率高于n的上升率，致使轉而下降。3.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，故其速度特性曲線呈中間平坦，兩頭高4.有效燃油消耗率be∝1/（ηit

?

ηm），隨轉速的上升上翹幅度加大，節(jié)氣門開度愈小，則彎曲愈大。1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配主要內(nèi)容

柴油機速度特性循環(huán)噴油量(柱塞泵）節(jié)流效應一、柴油機的速度特性柴油機的速度特性。主要參數(shù)(如有效轉矩與燃油消耗率)的變化趨勢，可作如下分析。由于轉矩Ttq正比于平均有效壓力pme，而pme可以表示為

式中，gb為每循環(huán)供油量。

可見，在柴油機中，轉矩的大小取決于每循環(huán)供油量gb，指示熱效率ηit以及機械效率ηm，圖8—4給出了外特性上主要參數(shù)的變化情況，其趨勢可分別闡述如下。1)對于常用的柱塞式供油泵，當油量調(diào)節(jié)機構位置固定且無特殊的油量校正裝置時，隨柴油機轉速的下降，通過柱塞與柱塞套間的燃油泄漏增多，且柱塞有效行程由了斜槽節(jié)流作用的減弱而降低，導致每循環(huán)供油量gb有所減少，如圖8—4中的曲線1。加裝校正裝置后的油泵，其gb隨轉速的變化趨勢如圖中的曲線2和曲線3，即在轉速降低時可以保持供油量的基本不變或略有上升。曲線的具體形狀取決于校正方法。

根據(jù)機械效率的分析式，

式中，A為一常數(shù)。

當內(nèi)燃機的轉速降低時，平均機械損失壓力pmm將逐漸減少，ηit及Φc有適當?shù)脑黾樱貏e是pmm的下降占主導地位，故機械效率ηm將隨轉速的降低而提高。

2)在發(fā)動機轉速從最高轉速逐漸降低時，柴油機的充量系數(shù)Φc由于氣流速度的下降、節(jié)流損失的降低而逐漸提高，這對改善燃燒、提高指示熱效率ηit有好處。然而，在轉速過低時，出于不能利用氣流慣性進行過后充氣，Φc出現(xiàn)下降趨勢，會使得指示熱效率ηit下降

柴油機特性參數(shù)隨轉速變化的曲線1.循環(huán)燃料消耗量gb曲線隨轉速上升而增加。2.指示效率ηit曲線具有中間平坦，兩頭略低。3.機械效率ηm曲線總體趨勢是隨轉速的上升而下降。柴油機Ttq、Pe、bi、be指標的速度特性1.轉矩Ttq受gb及ηm曲線有相反的變化趨勢而總體上變化較平坦。2.功率Pe隨轉速n上升而增大。由于Ttq曲線較平坦，所以達到的最大功率點遠離最高使用轉速，即轉速n高于標定轉速時，功率仍持續(xù)加大。3.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，bi曲線變化規(guī)律與ηit相反，變化較平坦4.有效燃油消耗率be曲線是在曲線的基礎上作了

ηm修正，隨轉速的上升上翹幅度加大。柴油機與汽油機速度特性的對比汽油機速度特性1)汽油機的Ttq總體向下傾斜較大，尤其是在低負荷；柴油機的Ttq總體變化平坦，低負荷略向上揚配套汽車時存在動力性、穩(wěn)定性差異。2)汽油機Pe外特性的最大值往往是標定功率點；柴油機Pe外特性無此極值點。3)汽油機be線陡峭些，尤其是低負荷；柴油機be線較平坦。柴油機速度特性汽油機的轉矩特性，特別適合車用的需要，也就是說，自動適應道路阻力變化的能力較強，行駛速度比較穩(wěn)定。內(nèi)燃機轉矩與外界阻力矩在a點是平衡的，內(nèi)燃機將在a點對應的轉速na下穩(wěn)定工作。如遇上坡等阻力增加的情況，內(nèi)燃機從工況a過渡到工況1、沿速度特性1工作的內(nèi)燃機驅動轉矩增大了ΔTtq1，轉速相應降低了Δn1。這說明駕駛員不用操作，發(fā)動機自動進行了調(diào)整，轉速降低而轉矩增大，以克服外界阻力的變化。對于另一發(fā)動機，其速度特性如圖中曲線Ⅱ，由于其轉矩曲線較平坦，則從工況a過渡到工況2時，轉速降低較多(Δn2＞Δn1)而轉矩增大的幅度并不大(ΔTtq2＜ΔTtq1)。這一結果說明，內(nèi)燃機轉矩曲線越陡，運轉的穩(wěn)定性和操縱性能就越好。因此，汽油機一般不需要配備調(diào)速裝置，即使當阻力矩突變到零時，汽油機的轉速也不會超速或飛車。柴油機的調(diào)節(jié)過程與裝置則與汽油機有明顯的不同，需要采用專門設計的調(diào)速器。

概念引入汽油機、柴油機外特性曲線與阻力線的平衡關系外特性的動力適應性1）轉矩適應系數(shù)與轉矩儲備系數(shù)2）轉速適應系數(shù)Question:三條轉矩外特性線，哪一條線的動力適應性最好？結論：KT和Kn越大，發(fā)動機克服阻力的能力越強汽油機:1.6~2.5柴油機:1.4~2.0汽油機:1.25~1.35柴油機:<1.052>1,Kn1=Kn23=2,Kn3>Kn2柴油機與汽油機外特性的對比相同標定點條件下，汽、柴油機動力適應性對比結論：同一檔位，汽油機的加速和克服阻力能力優(yōu)于柴油機。柴油機最高轉速更遠偏離標定轉速，造成“飛車”。柴油機需要低速“校正”；高速“調(diào)速”。柴油機外特性的校正虛線——煙度限制線。剖面線——可以讓外特性進行校正而不使煙度超標的空間。校正方法：

機械校正:加速踏板位置不變，油量調(diào)節(jié)桿位置隨轉速下降而自動增大。校正外特性曲線——機械校正法得到的速度特性已不符合油量調(diào)節(jié)桿位置不變的定義，故稱之為校正外特性曲線。90年代的一款汽油發(fā)動機外特性曲線實際發(fā)動機外特性曲線江鈴VMR425柴油機外特性曲線柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(1)發(fā)動機穩(wěn)定工作原理

汽油機節(jié)氣門控制負荷，向下傾斜的速度特性線具有很好的自我調(diào)節(jié)能力。

柴油機油量調(diào)節(jié)桿控制負荷，速度特性變化平坦，速度波動大，運轉不穩(wěn)。轉速波動大或飛車轉速不穩(wěn)定或熄火柴油機燃油噴射系統(tǒng)P型直列泵柱塞軸向分配泵單體泵(UPS)共軌(CR)泵噴嘴(UIS)柴油機有哪幾種常用的燃油噴射系統(tǒng)？柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)是如何分類的？位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng):

直列泵、柱塞分配泵不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的工作原理和基本結構，只是用電控裝置取代機械調(diào)速器和提前器，對油量調(diào)節(jié)桿(直列泵)和油量調(diào)節(jié)環(huán)套(分配泵)的位置進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)油量和定時的控制。2)時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)：單體泵、泵噴嘴（UIS、UPS）利用安裝在高壓油路中的高速、強力電磁閥直接控制噴油時刻和噴油量（泄壓電磁閥開閉時刻）。3)

壓力-時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)：共軌系統(tǒng)（CR）噴射壓力與發(fā)動機轉速解藕，在高壓油泵和噴油器之間加裝穩(wěn)壓腔（共軌），精確控制壓力、噴油時刻和噴油脈寬。柴油機燃油噴射系統(tǒng)(軸向)分配泵直列泵柴油機的調(diào)速特性只有柱塞式直列泵和分配泵有調(diào)速問題！柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機的調(diào)速模式

全程調(diào)速：所有轉速起作用。加速踏板不直接控制油量調(diào)節(jié)桿，而是控制彈簧預緊力。調(diào)速前,油量調(diào)節(jié)位置處于最大供油轉速增加,飛錘張開,推動滑套右移擺動擺桿9,通過牽引桿10帶動從動桿11,使油量調(diào)節(jié)桿17往右移減油;反之加油。飛錘離心力(支持力)當量彈簧恢復力操縱桿轉角位置彈簧恢復力E取決于滑套位置z和操縱桿位置ψ滑套位移柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機的調(diào)速模式

全程調(diào)速：所有轉速起作用。加速踏板不直接控制油量調(diào)節(jié)桿，而是控制彈簧預緊力。注意：

每一個踏板位置只對應一條調(diào)速特性線；

每條曲線都是從低速時的外特性平線開始，到了各自的調(diào)速轉速后才變?yōu)橄陆档恼{(diào)速特性線；

加速踏板位置越大，調(diào)速轉速越高。柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機的調(diào)速模式

兩級調(diào)速：標定轉速和低速起作用。中間轉速由駕駛員直接控制油量調(diào)節(jié)桿。彈簧恢復力飛錘離心力(支持力)操縱桿轉角位置彈簧恢復力E只取決于滑套位置z,與操縱桿位置ψ無關。有突變。滑套位移減油加油柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比(2)柴油機的調(diào)速模式

兩級調(diào)速：標定轉速和低速起作用。中間轉速由駕駛員直接控制油量。注意：

兩級調(diào)速特性具有階梯狀變化特點；

每一個加速踏板位置均在固定的低速n1和標定轉速nn調(diào)速；

加速踏板位置越大，曲線由下向上移動。柴油機的調(diào)速特性1)調(diào)速器的調(diào)速模式2)全程與兩級調(diào)速器的性能對比性能全程調(diào)速兩級調(diào)速轉速控制各工況均可控制高速和怠速可控，中間轉速由駕駛員控制過渡過程加減速時有不平穩(wěn)和前后顛簸的感覺過渡工況平穩(wěn)操作直接控制調(diào)速彈簧，較費力；負荷變化時轉速變動小，不必經(jīng)常踩換油門位置操作輕便，但轉速隨負荷變化較大，需要經(jīng)常變換加速踏板位置排放加速時易冒黑煙除全負荷加速外，其余工況煙度較小作業(yè)效率滿負荷減速時，只須減小加速踏板位置，不必頻繁換檔，作業(yè)效率高減小加速踏板位置也使油量和轉矩下降，只能換低檔，作業(yè)效率低全程：A-C-D-B兩極：A-C’-B提高汽車動力性的措施1.選擇合適的發(fā)動機2.配套合適的發(fā)動機外特性曲線3.汽車傳動系統(tǒng)的合理匹配2)負荷特性：反映發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性柴油機：Pen：標定點功率Pes：冒煙界限Pemax：極限功率主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配

同負荷條件下，汽油機be>柴油機be

中、低負荷時，汽油機be>>柴油機be汽油機特性參數(shù)隨負荷的變化1.指示效率ηit曲線在高、低負荷兩端均呈下降趨勢，總體上則隨負荷減小而變小。2.指示效率ηm曲線總體是隨負荷Pe的增加而上升，中等負荷后漸趨平坦。3.充量系數(shù)φc曲線隨節(jié)氣門開度加大，流動損失減小，φc大致成正比上升，在大負荷工況，隨著負荷加大，進氣溫度上升，φc增幅略有下降。4.過量空氣系數(shù)φa曲線在大負荷供給功率混合氣φc=0.85-0.9，中負荷供給經(jīng)濟混合氣φa=1.05-1.1.低負荷φa=0.9-0.6.帶氧傳感器和三效催化轉化器的汽油機，大部分負荷φa=1.0汽油機Ttq、Pe、bi、be指標的負荷度特性1.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，總體上呈兩端上翹形狀，在中、低負荷區(qū)，隨負荷上升而下降2.有效燃油消耗率be是bi曲線疊加ηm影響。怠速時，be為無窮大，之后負荷上升而急劇下降，約80%-85%負荷時達到最低值，此后隨負荷繼續(xù)增大由于混合氣加濃又有所上升。3.整機燃油消耗率B曲線，B正比于φc/φa,主要受曲線的影響而呈凹升的趨勢。柴油機特性參數(shù)隨負荷變化的曲線1.循環(huán)燃料消耗量gb曲線隨加大近似線性增加，但高負荷后，由于燃燒惡化，gb會迅速增加。2.指示效率ηit曲線高、低負荷兩頭均呈下降趨勢，總體上隨負荷降低而增加，此趨勢與汽油機相反。3.指示效率ηm曲線變化趨勢與原因與汽油機相同。柴油機B、bi、be指標的負荷度特性1.指示燃料消耗率bi與指示效率ηit成反比，總體上隨負荷上升而加大，兩頭呈上翹趨勢，大功率時增長較大。2.有效燃油消耗率be是bi曲線疊加ηm影響?？傮w趨勢與汽油機有相似之處。但值得注意的是，由于ηit曲線和ηm曲線的總變化趨勢正好相反，因此在中、低負荷區(qū)有較寬的平坦段。在接近80%-90%負荷率處達到最低值，此后隨負荷繼續(xù)增大燃燒惡化而又有所上升。3.整機燃油消耗率B曲線：由于gb曲線與負荷基本保持線性關系，所以B曲線的大部分區(qū)段近似線性變化，但大負荷后呈凹升趨勢。柴油機與汽油機負荷特性的區(qū)別1)汽油機的燃油消耗率普遍較高，且在從空負荷向中、小負荷段過渡時，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟性明顯較差。2)汽油機排溫普遍較高，且與負荷關系較小。3)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、小負荷段的線性較好。特性差別的解釋（1）造成汽油機與柴油機燃油消耗率差異的主要原因就在于指示熱效率的差異。由于柴油機的壓縮比比汽油機高出較多，其過量空氣系數(shù)也要比汽油機大，燃燒大部分是在空氣過量的情況下進行的，所以柴油機的指示熱效率要比汽油機要高。這樣，從數(shù)值上看，汽油機的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機。另一方面，從指示熱效率曲線的變化趨勢上來看，兩者也有比較明顯的差異。在轉速不變的前提下，柴油機進人氣缸的空氣量基本上不隨負荷大小而變化，而每循環(huán)供油量則隨負荷的增大而增大，這樣過量空氣系數(shù)就隨負荷的增大而減小，因此，指示熱效率也就隨負荷的增大而降低；汽油機采用定質變量的負荷調(diào)節(jié)方法，在接近滿負荷時采取加濃混合氣導致指示熱效率明顯下降，而在低負荷時，由于節(jié)氣門開度小，殘余廢氣系數(shù)較大，燃燒速率降低，需采用濃混合氣，加之當負荷減小時泵氣損失增大，導致指示熱效率下降。這樣,汽油機的燃油消耗率在中、小負荷區(qū)遠高于柴油機。特性差別的解釋（2）

排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因來解釋。汽油機的壓縮比比柴油機低，相應的膨脹比也低，排溫就要比柴油機高出許多。在負荷變化時，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，故排溫上升幅度不大。在柴油機中，隨著負荷的提高，過量空氣系數(shù)隨之降低，排溫顯著上升。3)全特性：全工況面內(nèi)，速度特性與負荷特性的綜合，用以分析多工況的性能。倒拖線下坡-0+Ttqpme轉矩外特性線Pe=constbeminPemax道路阻力曲線be=constnPnminnmaxn上坡l四條重要的特性曲線：（1）轉矩外特性線（2）等油耗線（3）等功率線（4）道路行駛阻力線主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配（一）萬有特性的繪制方法

根據(jù)發(fā)動機類型的不同，萬有特性有兩種繪制方法，即負荷特性法和速度特性法。對于柴油機，一般是依據(jù)不同轉速下的負荷特性，用作圖法求出；對于汽油機，則根據(jù)不同節(jié)氣門位置的速度特性，用作圖法求得。近年來，由于計算機測試技術以及計算技術的應用，也可采用數(shù)值計算方法對大量的試驗數(shù)據(jù)進行回歸及等值線的插值運算，從而直接得到萬有特性。1、負荷特性法（等油耗線作法）1)將各種轉速下的負荷特性以平均有效壓力pme為橫坐標，be為縱坐標，以同一比例尺繪出特性曲線若干張。2)根據(jù)內(nèi)燃機工作轉速范圍，標出萬有特性橫坐標n的標尺，縱坐標pme的標尺則與整理得到的負荷特性上的pme標尺相同。

3)將某一轉速的負荷特性旋轉90。后置于萬有特性縱坐標軸的左側，使同樣是平均有效壓力的兩個坐標對齊。在負荷特性圖上引若干條等燃油消耗率線與be線相交，每條線各有一至二個交點；再從每一個交點引水平線至萬有特性上與負荷特性線相同轉速的位置上，獲得若干新交點。在每一交點上標注出燃油消耗率的數(shù)值。

4)然后，更換另一轉速下的內(nèi)燃機負荷特性，按照與上述同樣的方法，得到另—轉速位置下的若干交點。在交點上同樣標上相應的燃油消耗率數(shù)值。

5)所有轉速下的負荷特性都經(jīng)過這樣的轉換后，依次將be值相等的點連成光滑曲線，即可得到萬有特性上的等燃油消耗率線。1、負荷特性法

（等功率線作法）等功率曲線是根據(jù)式(8—1)的變化形式

作出，其中K對于一個給定的內(nèi)燃機為常數(shù)，這樣，在pme—n坐標中，等功率曲線是一族雙曲線。將內(nèi)燃機全負荷的速度特性線pme＝f(n)的關系畫在萬有特性圖上，就構成了萬有特性的上邊界線。2、速度特性法1)在第一象限中繪出不同節(jié)氣門開度下的速度特性上的轉矩曲線(以平均有效壓力pme，表示)，在曲線尾端標出相應的節(jié)氣門開度。2)在第四象限繪出相應節(jié)氣門開度下的燃油消耗率be曲線，同樣注明節(jié)氣門開度的百分數(shù)。

3)在be的坐標軸上，引若干條等燃油消耗率的水平線與曲線相交，每一水平線與be曲線族均有一組交點。通過交點引鉛垂線向上至第一象限，與相應開度的轉矩曲線相交，得到一組新交點，并注明燃油消耗率數(shù)值。此時，同—組交點的be值是相等的。4)將等be值的各點連成光滑的等值線，并標上相應的數(shù)值，從而得到萬有特性上的等燃油消耗率曲線。這樣，不同節(jié)氣門開度下的速度特性全部反映在一張圖中，這對于車用發(fā)動機而言，應用十分方便。汽油機與柴油機萬有特性的對比如何識別汽油機與柴油機的MAP圖？（1）最低燃油耗率（2）最高轉速內(nèi)燃機與工作機械的匹配本節(jié)重點介紹內(nèi)燃機與動力機械匹配過程中應遵循的基本原則和主要方法。由于工作機械的形式各異、方式不同，匹配的方法也不盡相同。其中，汽車的運行工況比較復雜，其匹配問題在內(nèi)燃機與工作機械的匹配中具有一定的代表性，所以本節(jié)介紹的重點是汽車與發(fā)動機的合理匹配。

一、車用內(nèi)燃機的匹配（一）動力性匹配（二）經(jīng)濟性匹配（一）動力性匹配內(nèi)燃機轉矩Ttq在汽車驅動輪上產(chǎn)生的驅動力Ft為：內(nèi)燃機轉速n與汽車車速的關系：ik、i0分別為汽車變速器、主減速器傳動比；ηt為傳動系效率，r為驅動輪工作半徑。于是，可以得到發(fā)動機外特性轉矩曲線Ttq(n)得出變速器不同檔位汽車驅動特性曲線。1）發(fā)動機外特性與整車動力性汽車排擋傳動比汽車主傳動比

無級傳動使整車具有最大的動力性能：

最大驅動力ab

最大車速cd

檔位越高，覆蓋的車速范圍廣儲備功率主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配不同檔位驅動力最大爬坡度最高車速最高使用轉速后備驅動力用于加速（二）燃油經(jīng)濟性匹配汽車的使用油耗g100(L/100km)可以根據(jù)發(fā)動機的負荷（功率Pe或阻力Fr）和燃油消耗率be計算由上式可見，在其他條件不變的條件下，汽車的使用油耗g100與

成正比，只有當其乘積為最小時，

g100才能達到最小。發(fā)動機在bemin下工作時，汽車的g100不一定最低，只有在車速和功率都不變，汽車的g100才與發(fā)動機的be變化趨勢相同。單純改變傳動比，使發(fā)動機在pme較高而be較低的工況運行，并不能降低汽車的g100。應該設法使發(fā)動機的萬有特性的最低油耗區(qū)移至中等轉速、較低符合區(qū)域，即設法是發(fā)動機的經(jīng)濟區(qū)位于常用檔位、常用車速區(qū)。這就要求選擇發(fā)動機時，對其特性提出具體要求，或設法改變特性，適應與汽車匹配的要求。汽車用不同的變速器檔位行駛時，g100差異較大。在同一道路條件與車速下，雖然發(fā)動機發(fā)出的功率不變，但檔位越低（傳動比越大），后備驅動力越大，發(fā)動機的負荷率越低，be越高，

g100也越大。使用高檔位的情況則與此相反。因此增加變速器的擋位，加大通過選用合適擋位使發(fā)動機處于經(jīng)濟工況的概率，有利于汽車的節(jié)油。近年來，汽車變速器檔位有逐漸增加的趨勢，轎車變速器已有5擋，重型貨車甚至達10擋以上。自動控制的無級變速在這方面可達到最優(yōu)化。汽車在中低速行駛時，

g100最低。高速行駛時雖然發(fā)動機負荷率較高，但汽車行駛阻力由于空氣阻力與扎成正比而急劇增大，導致g100上升。但低速行車造成生產(chǎn)率下降，所以真正的經(jīng)濟車速應使小g100

／va最小。2)發(fā)動機全特性與整車燃油經(jīng)濟性百公里油耗(L/100km):結論:對于汽車任一工況,理論上可以合理選擇i0,ik,pme和be值,使g100最小。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配2)發(fā)動機全特性與整車燃油經(jīng)濟性對無級傳動(CVT)，選擇發(fā)動機等功率線上最低燃油耗率（黑點）來匹配，可以使汽車燃油經(jīng)濟性最佳。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配汽車萬有特性

g100隨車速的增加而增大。

車速不變(u1)，不同檔位使用油耗差別很大(1’點和2’點)。汽車行駛時，盡量使用高速擋。

改進前速比(前三擋間隔太小):Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ=5.56:2.77:1.64:1

改進后速比:Ⅰ’:Ⅱ’:Ⅲ’:Ⅳ’=5.08:2.57:1.28:0.83480km/h,四檔節(jié)油效果(B→A):9%

各檔速比的選擇不僅是動力性匹配問題，也與汽車的經(jīng)濟性密切相關。主要內(nèi)容1.發(fā)動機運行工況2.發(fā)動機特性曲線分類3.發(fā)動機運行特性4.發(fā)動機與整車匹配3)改善整車經(jīng)濟性匹配的途徑(小結)

發(fā)動機：設法使發(fā)動機萬有特性的低油耗區(qū)位于常用排擋、常用車速區(qū)。檔位：在同一道路和車速條件下，盡可能使用高檔；檔位越多，增加了發(fā)動機處于經(jīng)濟性工作狀態(tài)的機會，有利于提高整車燃油經(jīng)濟性（如采用CVT）。

行駛車速：接近于中等車速，使用油耗最低。

適用車速＝(g100/u)min。既可節(jié)油，又可提高生產(chǎn)率。降低機械損失燃燒系統(tǒng)對轉速不敏感1、決定平面工況MAP圖的特征曲線；額定功率的確定。2、特性曲線的分類；運行特性曲線的分類；萬有特性的特征曲線。3、汽油機速度和負荷特性與柴油機速度和負荷特性的差異及形成差異的原因。4、柴油機外特性的校正與調(diào)速。5、發(fā)動機速度特性與整車動力性的關系及其匹配；發(fā)動機負荷特性與整車燃油經(jīng)濟性的關系及其匹配。6、自學混合動力系統(tǒng)及其運行特性。小結混合動力系統(tǒng)及其運行特性混合動力汽車（HybridElectricalVehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機）的汽車。通過在混合動力汽車上使用電機，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放混合動力減少怠速工作狀態(tài)。汽車遇紅燈時，可通過控制系統(tǒng)關閉發(fā)動機，消除怠速運轉，起步時用驅動電機迅速起動發(fā)動機。制動能量回收。制動時，電動機轉換成發(fā)電機工作模式，回收能量。『凱雷德混動版』『思域混動版』『一汽豐田普銳斯』現(xiàn)代－“先鋒”HEV空車重量：1320kg

最高速度：175km/h

加速性能：12.0sec.(0->100km/h)

耗油量：28km/t

引擎：1500cc汽油

發(fā)動機：BrushlessDC

電池：Ni-MH6.5Ah現(xiàn)代－“城市”HEV空車重量：5640kg

最高速度：85km/h

加速性能：7.2sec.(0->40km/h)

耗油量：10km/t

效果：降低了20%的燃料費用

排氣量：減少30%

生產(chǎn)時間：2000年2月

發(fā)動機：AC感應器

電池：Ni-MH

發(fā)電機AC感應器

引擎：1500cc汽油主要混合動力汽車豐田4WDPrirusHEV馬自達4WDMXSportsTourerHEV主要混合動力汽車日野DUTOROHybridTOWNDELIVERY串聯(lián)構型一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機轉化為動能，最后通過變速機構來驅動汽車。在這種聯(lián)結方式下，電池就象一個水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。電池對在發(fā)電機產(chǎn)生的能量和電動機需要的能量之間進行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應用比較多，轎車上很少使用。

串聯(lián)串聯(lián)混合動力汽車能量流動1.蓄電池驅動模式。2.發(fā)動機、蓄電池聯(lián)合工作模式3.制動能量回收模式4.停車充電模式并聯(lián)構型二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃