第八章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性

第八章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性第一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

本章重點(diǎn)：一、運(yùn)行特性；二、性能、結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制。尋求的是汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配。需要解決的是動(dòng)力機(jī)械與配套工作機(jī)械之間的合理匹配，汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)特性的全工況合理匹配以及發(fā)動(dòng)機(jī)本身各種性能參數(shù)的調(diào)控與優(yōu)化問題。汽車行駛時(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)汽車的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的改變，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程也會(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)力性與經(jīng)濟(jì)性。第二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)是變工況、多工況，所以發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用性能取決于多種工況性能指標(biāo)的加權(quán)平均。因此，各種性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的變化規(guī)律以及不同工況下各種性能、參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)控，對(duì)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的合理配置及性能優(yōu)化都具有重要的意義。

機(jī)、車匹配不僅要對(duì)動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)提出合理選型和配套要求，還涉及特性曲線在不能滿足要求時(shí)如何進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正的問題。

發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)多的特性參數(shù)并非對(duì)所有工況都是最優(yōu)的，希望能實(shí)時(shí)、有效地對(duì)更多參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到全工況范圍內(nèi)性能綜合優(yōu)化的目的。第三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力機(jī)械，性能指標(biāo)多，結(jié)構(gòu)、調(diào)整、狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)影響性能指標(biāo)，要用辯證思維的方式去研究分析和取舍。第四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性第五節(jié)車用柴油機(jī)的調(diào)速特性第六節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性特性曲線分析第五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性概述一、發(fā)動(dòng)機(jī)的工況

發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作狀況，簡(jiǎn)稱工況。

發(fā)動(dòng)機(jī)的工況常用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷表示，即內(nèi)燃機(jī)的工況是指在某一轉(zhuǎn)速和負(fù)荷狀態(tài)下的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速表示發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率；負(fù)荷（有效功率）表示發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外作功的能力，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。第六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日式中，Pe為有效功率，Ttq為轉(zhuǎn)矩，

pme

平均有效壓力，n為工作轉(zhuǎn)速。動(dòng)力性指標(biāo)存在以下關(guān)系：上述參數(shù)中只有2個(gè)獨(dú)立變量，即(n,Pe)、（n,Ttq）或（n,pme）決定發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工況點(diǎn)。因此負(fù)荷也可用輸出轉(zhuǎn)矩Ttq或平均有效壓力pme來表示。第七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日發(fā)動(dòng)機(jī)功率（輸出轉(zhuǎn)矩或平均有效壓力）、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。

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可以看到輸出功率相同，不等于工況相同，其燃燒放熱過程不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放特性也就不一樣。

當(dāng)所帶動(dòng)的工作機(jī)械的阻力矩、轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況就會(huì)發(fā)生變化。

所以需要了解發(fā)動(dòng)機(jī)的工況面。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況分為穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)工況。

以負(fù)荷和轉(zhuǎn)速為坐標(biāo)的平面叫發(fā)動(dòng)機(jī)的工況平面。

發(fā)動(dòng)機(jī)工況是在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速以及在各工作轉(zhuǎn)速下所能輸出的最大功率（轉(zhuǎn)矩）所能包圍的范圍內(nèi)。第九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日a各轉(zhuǎn)速時(shí)最大功率（轉(zhuǎn)矩）限制線；b各負(fù)荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線。都對(duì)應(yīng)最大加速踏板位置工況：汽油機(jī)節(jié)氣門全開，速度外特性線；柴油機(jī)a—校正外特性線，b—調(diào)速特性線c最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線；d各加速踏板位置下的空轉(zhuǎn)怠速線；e—表示機(jī)械損失功率，對(duì)應(yīng)工況—不正常工作范圍，滅火外力倒拖，或不給油掛檔下坡（穩(wěn)定速度）。第十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日◆

恒速工況，發(fā)電用發(fā)動(dòng)機(jī)，保證發(fā)電機(jī)工作頻率穩(wěn)定，功率隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷（用電量）的大小而變化（有時(shí)也稱為線工況）。其特例就是點(diǎn)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)只在某一固定工況下工作，如抽排水發(fā)動(dòng)機(jī)除起動(dòng)和過渡工況外，負(fù)荷不變化?！艟€工況：發(fā)動(dòng)機(jī)只在工況面上某已確定的線段上工作，如發(fā)電機(jī)組、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)（與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系）。第十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日◆面工況：轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工作范圍寬（各種陸上運(yùn)輸車輛）。車用發(fā)動(dòng)機(jī)不能只研究特定點(diǎn)的性能指標(biāo)，需要對(duì)不同工況下性能指標(biāo)的變化進(jìn)行研究。典型工況A、B、C、D，有時(shí)還加上速度外特性線上和全工況面的最低燃油消耗點(diǎn)，近似反映全工況面的情況，由制造商標(biāo)明。第十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日二、發(fā)動(dòng)機(jī)特性

發(fā)動(dòng)機(jī)特性指在一定條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與特性參數(shù)隨參數(shù)調(diào)整情況或運(yùn)轉(zhuǎn)工況變化等各種可變因素的變化規(guī)律。其中的運(yùn)行特性，即主要的性能指標(biāo)隨工況參數(shù)—轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化規(guī)律最為重要。性能指標(biāo)隨調(diào)整情況變化的特性稱為調(diào)整特性，如點(diǎn)火提前角調(diào)整特性、供油提前角調(diào)整特性等；性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況變化的特性稱為性能特性，如負(fù)荷特性、速度特性和調(diào)速特性等。第十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性轉(zhuǎn)化而得的汽車的運(yùn)行特性，如驅(qū)動(dòng)力特性、燃油經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、安全性等等，都有一個(gè)能否全面滿足汽車使用要求的問題（全工況的合理匹配）。

用來表示特性的曲線稱為特性曲線，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．第十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日研究發(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。第十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日三、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定內(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。第十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日世界各國(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)GBll05——87《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)：

發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上規(guī)定的最大輸出功率Pemax及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速nn所確定的工況為標(biāo)定工況，標(biāo)定工況不是發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的極限功率，是人為規(guī)定的一個(gè)限制使用的最大功率點(diǎn)。第十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日(1)15min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、中小型載貨汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機(jī)。

第十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日(2)1h功率這一功率為內(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)、大型載貨汽車和機(jī)車等用途的內(nèi)燃機(jī)。第二十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日(3)12h功率這一功率為內(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)。第二十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日(4)持續(xù)功率這一功率為內(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)燃機(jī)。

第二十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日根據(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。車用—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。第二十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日除持續(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，但無疑將使內(nèi)燃機(jī)的壽命與可靠性受到影響。第二十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日四、發(fā)動(dòng)機(jī)特性及分析方法

發(fā)動(dòng)機(jī)特性從工作特點(diǎn)分為穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，從可變因素的特點(diǎn)分為調(diào)整和運(yùn)行特性。1、調(diào)整特性—發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置不變條件下，各種性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)（如點(diǎn)火/噴油提前角、Φa、殘余廢氣系數(shù)等）而變化的規(guī)律，目的是對(duì)性能進(jìn)行綜合優(yōu)化；第二十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日2、工況運(yùn)行特性—一定條件下發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨工況參數(shù)變化的規(guī)律。穩(wěn)定運(yùn)行條件下動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能的基本運(yùn)行特性：速度不變，性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的負(fù)荷特性；油量調(diào)節(jié)部位不變，性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的速度特性；速度、負(fù)荷都變化的全特性（萬有特性）。第二十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日運(yùn)行特性的分析方法

發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效指標(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)工作過程參數(shù)的關(guān)系：第二十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽油機(jī)

有效功率燃油消耗率有效輸出轉(zhuǎn)矩小時(shí)耗油量第二十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日柴油機(jī)

有效功率燃油消耗率有效輸出轉(zhuǎn)矩小時(shí)耗油量第二十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日式中g(shù)b（我們書中用）--為柴油機(jī)單缸循環(huán)油量，可直接測(cè)量，gb∝Φc/Φa注意有關(guān)系：

首先分析ηit、ηm、Φa、Φc或gb各值隨轉(zhuǎn)速/負(fù)荷的變化，然后疊加合成找出Pe、Ttq、be、bi（B）隨轉(zhuǎn)速/負(fù)荷的變化規(guī)律。有的書上不分析bi，而直接分析be。用bi是為了分析的條理性更加清晰和簡(jiǎn)單。第三十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

動(dòng)力性（Pe、Ttq、pme）是從換氣過程（Φc）、燃燒過程（ηit）、內(nèi)部動(dòng)力傳遞損失（ηm）和混合氣含量（Φa）隨工況變化的特性角度進(jìn)行分析；而經(jīng)濟(jì)性（be）是只從燃燒過程（ηit）和內(nèi)部動(dòng)力傳遞損失（ηm）兩方面進(jìn)行分析。

汽油機(jī)負(fù)荷可以用節(jié)氣門開度來表示大小，柴油機(jī)負(fù)荷可以用空燃比來表示大小。第三十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)特性

動(dòng)態(tài)過程復(fù)雜，且與時(shí)間有關(guān)，理論分析難度大，一般是在底盤測(cè)功機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，模擬實(shí)際條件進(jìn)行測(cè)試分析，或者進(jìn)行動(dòng)態(tài)過程的模擬計(jì)算。對(duì)穩(wěn)態(tài)過程的深入理解是動(dòng)態(tài)過程分析的基礎(chǔ)。第三十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

負(fù)荷特性：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變時(shí)，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的規(guī)律為發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。一般用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，還可用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的極限動(dòng)力性能（不受標(biāo)定功率的限制）。

負(fù)荷特性線比速度特性線更易于測(cè)定，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的性能研究，多采用負(fù)荷特性線來進(jìn)行。

第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性第三十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

如：當(dāng)汽車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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變。第三十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日用曲線的形式表示負(fù)荷特性---負(fù)荷特性曲線測(cè)取：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。第三十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

一、柴油機(jī)的負(fù)荷特性

在轉(zhuǎn)速保持不變，調(diào)整到最佳供油提前角，水溫、油溫、油壓保持合理狀態(tài)的情況下測(cè)定。即發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作條件下，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的特性。

柴油機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)方法稱為“質(zhì)調(diào)節(jié)”。第三十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第三十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日ηit

總體呈隨負(fù)荷增加而降低的趨勢(shì)，與汽油機(jī)相反。負(fù)荷減小，噴油量減小，一是噴油和燃燒時(shí)間縮短，導(dǎo)致等容度有所上升，二是混合氣體變稀，兩者使得燃燒效率上升。負(fù)荷過小，缸內(nèi)溫度太低，燃燒惡化；負(fù)荷過大，混合氣過濃，混合與燃燒不完善，因此，兩端出現(xiàn)下降趨勢(shì)。ηｍ

從零增加，到中負(fù)荷后，漸趨平坦。gb

隨負(fù)荷線性增加，到達(dá)Pemax時(shí)，燃燒惡化導(dǎo)致加速上升。第三十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日bi

與ηit

呈倒數(shù)關(guān)系。be

在bi的基礎(chǔ)上疊加ηm的影響。怠速時(shí)為無窮大，然后急劇下降。由于ηit

與ηｍ

趨勢(shì)相反，所以相當(dāng)范圍內(nèi)，較平坦。過標(biāo)定點(diǎn)（Pen）后，繼續(xù)加大油量，隨著燃燒惡化，be上升到Pes（法規(guī)排煙極限-冒煙界限），進(jìn)一步惡化后，be上升到達(dá)柴油機(jī)的極限功率值，對(duì)應(yīng)Pemax，再以后，Pe下降。B

大部分區(qū)段近似線性規(guī)律。第三十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

當(dāng)負(fù)荷為零(空載)時(shí)，因無動(dòng)力輸出，平均有效壓力pme為零，故機(jī)械效率ηm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。

有效燃油消耗率be曲線第四十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加，過量空氣系數(shù)Φa變得更小，混合氣形成與燃燒開始惡化，指示熱效率ηit開始明顯下降，其下降速度逐漸超過機(jī)械效率上升的速度，燃油消耗率開始上升。如果繼續(xù)增加負(fù)荷，則空氣相對(duì)不足，燃料無法完全燃燒，從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)過熱，可靠性以及壽命受到影響。如超過該極限再進(jìn)一步增大負(fù)荷，柴油機(jī)大量冒黑煙，功率反而下降。

第四十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日耗油量B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△b。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。第四十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日二、汽油機(jī)的負(fù)荷特性

在轉(zhuǎn)速保持不變，調(diào)整到最佳點(diǎn)火提前角，理想的過量空氣系數(shù)，水溫、油溫、油壓保持在合理范圍之內(nèi)的情況下測(cè)定。即發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作條件下，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的特性。第四十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第四十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日ηit

總體規(guī)律與柴油機(jī)相反。負(fù)荷低時(shí)，節(jié)氣門開度小，缸內(nèi)循環(huán)進(jìn)氣量小，殘余廢氣系數(shù)Φr大，燃燒速度較小，加之Φa相對(duì)過濃，燃燒不完全，以及溫度下降使燃料氣化條件惡化，單位工質(zhì)傳熱量增加，ηit下降；節(jié)氣門開度大于85%后，Φa逐漸加濃，燃燒不完全，ηit也下降。ηm

與柴油機(jī)規(guī)律一致。Φc

規(guī)律與ηm相似，當(dāng)負(fù)荷加大溫度上升后，斜率略有下降。第四十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日Φa

大負(fù)荷為0.85～0.90，中負(fù)荷為1.05～1.10，怠速為0.9～0.6；現(xiàn)代汽車（電控汽油噴射帶氧傳感器和三效催化轉(zhuǎn)化器）大部分負(fù)荷維持在Φa=1.0的范圍。bi

與ηit成倒數(shù)關(guān)系。be

在bi的基礎(chǔ)上疊加ηm的影響。怠速時(shí)為無窮大，然后急劇下降，在80%～85%達(dá)到最低值，再因加濃而上升。B

為凹升曲線。第四十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日與柴油機(jī)不同的是，在測(cè)取汽油機(jī)的負(fù)荷特性時(shí)，油量是通過改變節(jié)氣門的開度來調(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)”。第四十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

有效燃油消耗率be隨負(fù)荷的變化取決于ηit和ηm的變化⑴指示熱效率:隨負(fù)荷的增加而先緩慢增加，然后略有下降。⑵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ηm為零，這樣燃油消耗率be為無窮大。隨節(jié)氣門開度的增加，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。有效燃油消耗率be曲線第四十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日燃油消耗量B曲線

轉(zhuǎn)速一定時(shí)，汽油機(jī)燃油消耗量B曲線的變化主要決定于節(jié)氣門開度（決定充量系數(shù)）和混合氣成分（過量空氣系數(shù)）。隨負(fù)荷增加，節(jié)氣門開度的增加，汽油機(jī)充量系數(shù)增大，進(jìn)入氣缸的混合氣量增多；過量空氣系數(shù)先緩慢上升（混合氣變?。?，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。第四十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日三、柴油機(jī)與汽油機(jī)負(fù)荷特性的區(qū)別1)汽油機(jī)的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中、小負(fù)荷段過渡時(shí)，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯較差。2)汽油機(jī)排溫普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。3)汽油機(jī)的燃油消耗量曲線彎曲度較大，而柴油機(jī)的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段的線性較好。第五十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日特性差別的解釋因?yàn)閮煞N類型發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率變化情況基本類似，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。由于柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高出較多，其過量空氣系數(shù)也要比汽油機(jī)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(jī)的指示熱效率要比汽油機(jī)要高。這樣，從數(shù)值上看，汽油機(jī)的燃油消耗率數(shù)值高于柴油機(jī)。第五十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日從指示熱效率曲線的變化趨勢(shì)上來看，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；第五十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽油機(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(shí)泵氣損失增大，導(dǎo)致指示熱效率下降。這樣,汽油機(jī)的燃油消耗率在中、小負(fù)荷區(qū)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)（圖7-5中）。第五十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽油機(jī)的be高于柴油機(jī)。be的下降幅度緩慢高負(fù)荷時(shí)較平。Tr普遍較高。汽油機(jī)負(fù)荷特性與柴油機(jī)比較所具有的特點(diǎn)第五十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽油機(jī)壓縮比小，熱效率低，be普遍比柴油機(jī)的高。汽油機(jī)在負(fù)荷減小時(shí)，由于節(jié)氣門的節(jié)流作用，造成較大的泵氣損失，使be的上升比柴油機(jī)更快。當(dāng)負(fù)荷很小時(shí)，汽油機(jī)燃燒室中殘余廢氣增多，為保證燃燒穩(wěn)定，需加濃混合氣，使be上升。當(dāng)汽油機(jī)接近全負(fù)荷時(shí)，為了增加最大功率，采取加濃混合氣的措施，導(dǎo)致燃料燃燒不完全，生成大量CO，燃燒效率下降，be上升。汽油機(jī)負(fù)荷特性與柴油機(jī)比較的原因第五十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日排氣溫度曲線的差異也可以用上述原因來解釋。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，過量空氣系數(shù)隨之降低，排溫顯著上升。第五十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽/柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線對(duì)比的主要經(jīng)濟(jì)性能結(jié)論

（1）汽油機(jī)有效燃油消耗率be比同負(fù)荷的柴油機(jī)高。且在大部分區(qū)域柴油機(jī)變化平坦。（2）汽油機(jī)排氣溫度普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系不大。（3）汽油機(jī)與柴油機(jī)在中、低負(fù)荷處be的差值明顯比最低油耗點(diǎn)和標(biāo)定功率處大。綜合使用油耗的差值可達(dá)25%～45%。結(jié)論：柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于汽油機(jī)，柴油機(jī)更有前途；汽、柴油機(jī)保持在80%-90%負(fù)荷處工作最經(jīng)濟(jì)（特別是汽油機(jī)）。第五十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的措施：

技術(shù)領(lǐng)域：提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低整車運(yùn)行阻力和完善發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配。此外,油耗還與政府法規(guī)、道路交通狀況、營(yíng)運(yùn)管理和維修駕駛等因素有關(guān)。第五十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

速度特性：若汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度不變或柴油機(jī)保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變，而各工況又在最佳調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的特性指標(biāo)或特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性當(dāng)汽車沿阻力變化的道路行駛時(shí)，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(huì)改變，上坡時(shí)汽車速度逐漸降低，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。第五十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日測(cè)試方法

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)。第六十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

每一個(gè)油量調(diào)節(jié)位置對(duì)應(yīng)一條速度特性曲線，標(biāo)定工況位置所決定的為全負(fù)荷速度特性曲線，又叫外特性線（只有一條）（柴油機(jī)的油門固定在標(biāo)定位置，或汽油機(jī)的節(jié)氣門全開時(shí)的速度特性）；其余的為部分負(fù)荷速度特性線，又稱部分特性線（無數(shù)條）。

發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性線表示發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩，決定了汽車的最大動(dòng)力性能，是發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整車動(dòng)力性能最主要的影響因素。第六十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日車用—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。作為特性實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)把兩種標(biāo)定功率的外特性全做出來。國(guó)家規(guī)定：一般柴油機(jī)只作外特性就可以了。車用柴油機(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)。鑒于外特性是十分重要的，所有發(fā)動(dòng)機(jī)出廠時(shí)都必須提供。第六十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

由于標(biāo)定工況是人為確定的，所以外特性線可以改變（不同配套對(duì)象、不同標(biāo)定工況）和修正（不能滿足需要時(shí)）。第六十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

一、柴油機(jī)的速度特性

在油量調(diào)節(jié)桿保持位置不變，調(diào)整到最佳點(diǎn)火提前角，水溫、油溫、油壓保持正常穩(wěn)定的情況下測(cè)定。即發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作條件下，負(fù)荷一定時(shí)（油量調(diào)節(jié)桿保持位置不變），發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的特性。第六十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-67-7第六十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日gb

在油量調(diào)節(jié)桿位置不變時(shí),由于進(jìn)、回油孔節(jié)流和燃油漏泄的影響，它隨轉(zhuǎn)速上升而增加，小負(fù)荷時(shí)上升斜率更大；高速時(shí)（節(jié)流作用加強(qiáng)）曲線轉(zhuǎn)平或略降。ηit呈總體較平坦的上凸曲線：低速時(shí)燃油噴射壓力小，不利于混和氣的形成與燃燒，傳熱損失大，ηit下降；高速時(shí)噴油和燃燒持續(xù)角大，Φc下降，gb增加，致使Φa下降，不完全燃燒增加，ηit也下降。ηm

機(jī)械損失、附件消耗、泵氣損失隨速度增加，所以機(jī)械效率隨轉(zhuǎn)速的提高而降低。第六十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日Ttq

低速上升，負(fù)荷越小斜率越大，高速時(shí)下降，負(fù)荷越大斜率越大。Pe

隨轉(zhuǎn)速增加而增加，但最大轉(zhuǎn)速時(shí)有問題。bi

與ηit成反比。be和bi圖形相似，但由于ηm的影響，上翹度更大。第六十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-7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)，開始略有上升；當(dāng)超過最高點(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。1.有效轉(zhuǎn)矩曲線第六十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日2．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.有效功率曲線第六十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日二、汽油機(jī)的速度特性

在節(jié)氣門保持開度不變，調(diào)整到最佳點(diǎn)火提前角，理想的過量空氣系數(shù)，水溫、油溫、油壓保持正常穩(wěn)定的情況下測(cè)定。即發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作條件下，負(fù)荷一定時(shí)（節(jié)氣門開度不變），發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的特性。

外特性（全負(fù)荷的速度特性）

—節(jié)氣門全開時(shí)的速度特性。部分負(fù)荷速度特性—節(jié)氣門部分打開時(shí)的速度特性。第七十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-8第七十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日ηit

比柴油機(jī)彎曲度更大的上凸曲線：在低轉(zhuǎn)速時(shí)，缸內(nèi)氣流減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档屯瑫r(shí)漏氣及散熱損失增加，故ηit下降；在高轉(zhuǎn)速時(shí)，燃燒所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，等容度變小，還可能出現(xiàn)燃燒不完全，故ηit也下降。ηm

機(jī)械損失、附件消耗、泵氣損失隨速度增加。在低負(fù)荷時(shí)，曲線下降更加陡峭。另外總體比柴油機(jī)陡峭。φc速度增加,換氣時(shí)間縮短,氣體慣性使換氣不充分。也是在低負(fù)荷時(shí)，曲線下降更加陡峭。φa

變化不大，隨速度略有增加，現(xiàn)代汽車（電控汽油噴射帶氧傳感器和三效催化轉(zhuǎn)）在相當(dāng)大的負(fù)荷變化范圍內(nèi)均保持在φa=1.0。第七十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-9第七十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日Ttq主要受φc和ηm的影響，在某一較低速時(shí)取得最大值，然后隨轉(zhuǎn)速增加而急劇下降，部分特性線下降更劇烈。ηit僅在高、低速時(shí)使Ttq值略降低。Pe先隨n增加而加大，當(dāng)Ttq下降大于n的增加時(shí)，Pe轉(zhuǎn)而下降，速度外特性線上的Pemax一般就是標(biāo)定功率點(diǎn)。bi與ηit成反比。be在bi的基礎(chǔ)上加上ηm因素，隨轉(zhuǎn)速上升而上翹，節(jié)氣門開度越小，上翹越厲害。第七十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日1、轉(zhuǎn)矩的速度特性外特性曲線Ttq隨n降低而升高，只在最低速范圍才有一小段隨n下降而下降的情況。部分負(fù)荷速度特性Ttq隨n的增加而下降，而且節(jié)氣門開度越小Ttq下降越快。轉(zhuǎn)矩曲線變化趨勢(shì):隨著轉(zhuǎn)速n的增加，轉(zhuǎn)距Ttq逐漸增大，出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)距Ttqmax后逐漸下降，且下降程度越來越大。曲線呈上凸形狀。第七十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日3、油耗的速度特性汽油機(jī)的be曲線大致在Ttq最大時(shí)最低，速度增加或降低均會(huì)導(dǎo)致be的增加。在接近全負(fù)荷時(shí)be最低，節(jié)氣門開度減小汽油機(jī)的油耗增加；如果節(jié)氣門開度小，be將隨轉(zhuǎn)速的增加而快速升高。在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)最低值2、功率的速度特性n

Pe；達(dá)到極值后下降。節(jié)氣門開度小，Pemax也小，且在更低轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)。第七十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

汽、柴油機(jī)燃油消耗率曲線

由于柴油機(jī)壓縮比高，ηit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)ηit×ηm達(dá)到最大值時(shí)，出現(xiàn)bemin值。第七十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽、柴油機(jī)速度特性曲線的對(duì)比（1）汽油機(jī)Ttq線總體上向下傾斜較大，低負(fù)荷時(shí)傾斜更大；而柴油機(jī)Ttq線總體變化平坦。（2）汽油機(jī)Pe外特性線的最大值，一般就是標(biāo)定功率點(diǎn)；而柴油機(jī)可達(dá)到的最大值點(diǎn)的轉(zhuǎn)速很高，所以標(biāo)定點(diǎn)并非該特性曲線的極值點(diǎn)。（3）柴油機(jī)燃油消耗率be曲線要比汽油機(jī)平坦，低負(fù)荷時(shí)尤為明顯。第七十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

發(fā)動(dòng)機(jī)速度外特性對(duì)汽車動(dòng)力性的影響

1、汽車動(dòng)力性能的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)最高穩(wěn)定行駛速度；滿負(fù)荷的最大爬坡能力；加速時(shí)間。根據(jù)驅(qū)動(dòng)力和行車阻力即可確定最高穩(wěn)定行駛速度和滿負(fù)荷的最大爬坡能力（最高、最低檔位）；根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率和總阻力功率（Pt-Pr為加速后備功率）就可確定理論上的加速時(shí)間，實(shí)際加速時(shí)間是實(shí)測(cè)得到。第七十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽車行駛性能曲線第八十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日2、外特性曲線的動(dòng)力適應(yīng)性與特性校正

汽油機(jī)的動(dòng)力適應(yīng)性能明顯優(yōu)于柴油機(jī)，汽油機(jī)在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速下各點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩與功率均高于柴油機(jī)；對(duì)最高檔可達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)比汽油機(jī)更遠(yuǎn)離標(biāo)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)（超速和飛車）。結(jié)論：汽油機(jī)的外特性線比柴油機(jī)外特性線的動(dòng)力適應(yīng)性好，所以，柴油機(jī)的外特性線需要校正，使其在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速段Ttq加大，在高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速段調(diào)速。第八十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日提高汽車動(dòng)力性能的措施：提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，降低整車的行駛阻力，完善發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車及其傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配。（1）選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)（2）配套合適的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（3）汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的合理匹配第八十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

要求發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而增加。如：當(dāng)汽車上坡時(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，車速就要降低，此時(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)隨車速降低而發(fā)出更大扭矩，以克服爬坡阻力。希望低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)矩較高，有利于加速和爬坡能力提高。第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性

第八十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日衡量?jī)?nèi)燃機(jī)工作穩(wěn)定性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT和轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn。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。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。第八十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

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)μ。第八十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日范圍

汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)KT較大，一般在1.2—1.4之間，轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)Kn約為1.6—2.5。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1.05(無校正時(shí))。Kn約為1.4—2.0。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。第八十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

兼顧轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)和轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)克服外界阻力的影響，引入發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)系數(shù)KTn，用以衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性對(duì)外界阻力變化的適應(yīng)能力：

KTn=KTKn汽油機(jī)KTn=2.0～3.0柴油機(jī)KTn=1.5～2.5發(fā)動(dòng)機(jī)KT或μ↑（Ttqmax↑）同時(shí)Kn也很大時(shí)，克服阻力的能力愈強(qiáng)。第八十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-10阻力變化時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的過渡情況I--汽油機(jī)速度特性II--柴油機(jī)速度特性第八十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，特別適合車用的需要，也就是說，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。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ΔTtq1，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低了Δn1。這說明駕駛員不用操作，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。第八十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

這一結(jié)果說明，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。柴油機(jī)的調(diào)節(jié)過程與裝置則與汽油機(jī)有明顯的不同，需要采用專門設(shè)計(jì)的調(diào)速器。第九十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

柴油機(jī)速度特性如圖中曲線Ⅱ，由于其轉(zhuǎn)矩曲線較平坦，則從工況a過渡到工況2時(shí)，轉(zhuǎn)速降低較多(Δn2＞Δn1)而轉(zhuǎn)矩增大的幅度并不大(ΔTtq2＜ΔTtq1)。第九十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

當(dāng)柴油機(jī)用于汽車動(dòng)力時(shí)，駕駛員可以按照路面的情況，隨時(shí)改變油門踏板的位置或者行車擋位，改變發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力的能力，以調(diào)整車速。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)遇到過載的情況。由于柴油機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)小，加上這類機(jī)械行走速度低，無動(dòng)能儲(chǔ)備，以致在遇到阻力矩突然增大時(shí)，轉(zhuǎn)速下降很快，往往駕駛員來不及換擋發(fā)動(dòng)機(jī)就可能熄火。對(duì)于這類用途的柴油機(jī)，要求有較大的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，以克服短期過載。第九十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日（3）柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩校正與校正外特性曲線柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩外特性線過于平坦，原因在于對(duì)應(yīng)的供油速度特性線gb-n具有上升特性，校正的方法就是加大中低速段的gb值，但同時(shí)應(yīng)將gb值控制在煙度限制點(diǎn)范圍內(nèi)。采用液力校正和機(jī)械校正，得到校正外特性線。（圖7-11）第九十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

從性能優(yōu)化的角度，解決各工況條件下特性的調(diào)節(jié)修正和參數(shù)的實(shí)時(shí)控制。重點(diǎn)是柴油機(jī)速度特性的調(diào)節(jié)與校正。

調(diào)控屬于熱能動(dòng)力、電子和控制學(xué)科的交叉領(lǐng)域。第五節(jié)車用柴油機(jī)的調(diào)速特性這一節(jié)的本質(zhì)是涉及發(fā)動(dòng)機(jī)特性、參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制。第九十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日定義: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。表達(dá)形式：負(fù)荷特性形式速度特性形式一、調(diào)速特性第九十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-12調(diào)速特性曲線由調(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。第九十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日柴油機(jī)的速度特性，特別是外特性，除了直接影響配套汽車的動(dòng)力性外，還與汽車能否安全運(yùn)轉(zhuǎn)密切相關(guān)，而怠速的部分特性線則由于能否穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)。這就是柴油機(jī)的兩大主要問題，所以需要對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行調(diào)速。第九十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第九十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日柴油機(jī)的調(diào)速裝置與調(diào)速特性

柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線平緩，不具有自調(diào)節(jié)能力。柴油機(jī)調(diào)速器最基本的功能：高速不超速飛車；低速穩(wěn)定運(yùn)行。另還有附加功能（冷起動(dòng)加濃、外特性曲線校正、增壓油量補(bǔ)償）

第九十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日二、調(diào)速器GOVERNOR限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，保證它在高速工況下不致因超速而產(chǎn)生“飛車”;保證在低速與怠速時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行;限制其在其他工況下的轉(zhuǎn)速波動(dòng);轉(zhuǎn)矩校正以及增壓與海拔高度補(bǔ)償。1、調(diào)速器的基本功能第一百頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日2、調(diào)速器的分類機(jī)械式調(diào)速器液壓式調(diào)速器電子調(diào)速器應(yīng)用于船舶、機(jī)車與電站等用途的大型柴油機(jī)廣泛應(yīng)用于中小功率柴油機(jī)所有柴油機(jī)均有應(yīng)用MechanicalMechanical-HydraulicPneumaticElectronic第一百零一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日單極調(diào)速器：只控制高速工況，主要用于恒定轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)，如發(fā)電機(jī)組。

兩極調(diào)速器：可控制怠速和高速，但在寬闊的中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)速器不起作用，主要用于轉(zhuǎn)速變化頻繁的柴油機(jī)，如車用柴油機(jī)上。全程調(diào)速器：柴油機(jī)由怠速到最高轉(zhuǎn)速的任何轉(zhuǎn)速都能自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量的大小，調(diào)速器用途很廣，如拖拉機(jī)、工程機(jī)械、重型汽車、船舶和機(jī)車等。全程兩極組合式調(diào)速器：兼有全程與兩極調(diào)速器的功能，適用于工程車輛，如帶起重機(jī)和攪拌機(jī)的汽車、掃雪車和油罐車等有作業(yè)和行駛雙重任務(wù)的車輛。

第一百零二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

車用調(diào)速模式主要是兩級(jí)調(diào)速模式和全程調(diào)速模式。

兩種基本調(diào)速模式：基本原理都是在加速踏板位置不變的情況下，自動(dòng)調(diào)節(jié)給油量。第一百零三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日（1）兩級(jí)調(diào)速模式—兩速調(diào)速器、雙速調(diào)速器，在高速和低速時(shí)起調(diào)速作用：高速限速，低、怠速穩(wěn)速，中、小型車使用。（2）全程調(diào)速模式—全程調(diào)速器，在任何轉(zhuǎn)速均起調(diào)速作用，加速踏板并不直接控制油量調(diào)節(jié)桿的位移，在加速踏板位置不動(dòng)時(shí)，會(huì)根據(jù)外界負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量：適用于拖拉機(jī)、工程機(jī)械、重型載貨車。第一百零四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日調(diào)速器的工作原理：調(diào)速器由感應(yīng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，根據(jù)轉(zhuǎn)速/進(jìn)氣管真空度、輸油泵輸油壓力等改變油量調(diào)節(jié)桿的位移。有離心機(jī)械式、氣力式、液力式、電力式、電子式等。加速踏板位置不變而調(diào)速器起作用時(shí)，轉(zhuǎn)矩Ttq隨轉(zhuǎn)速急劇下降的曲線就稱為調(diào)速特性線。第一百零五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百零六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百零七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百零八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百零九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百一十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日與兩級(jí)調(diào)速器不同，全程調(diào)速器加速時(shí)，過渡工況點(diǎn)都要繞過外特性線：Rf是克服汽車總阻力換算得到的油量調(diào)節(jié)桿的位置變化曲線，當(dāng)加速踏板由位置①加大到②時(shí)，其工況路線為A-C-D-B（兩極A-C’-B），油量過大，加速過猛，速度上升快慢不一，因此煙度大，前后顛簸。工程機(jī)械及拖拉機(jī)等所用柴油機(jī)要求穩(wěn)定運(yùn)行，提高功效，少換檔，所以選用全程調(diào)速器，車用柴油機(jī)為了運(yùn)行舒適，減少冒煙，駕駛方便，所以選用兩級(jí)調(diào)速器為多。第一百一十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日1、穩(wěn)定調(diào)速率δ1表示柴油機(jī)在標(biāo)定工況下，由全負(fù)荷降至零負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速相對(duì)變化;表示調(diào)速器在最高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍時(shí)調(diào)節(jié)特性線的斜率；農(nóng)業(yè)排灌等固定動(dòng)力及拖拉機(jī)用的柴油機(jī)，要求δ1≤8%；對(duì)于汽車用柴油機(jī)，δ1≤10%；對(duì)于交流發(fā)電機(jī)組及聯(lián)合收割機(jī)用柴油機(jī)要求高一些，希望δ1≤5%；對(duì)于工程機(jī)械用柴油機(jī)，δ1≤8%~12%。Speeddroop機(jī)械式調(diào)速器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)第一百一十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日2、瞬時(shí)調(diào)速率δ2

評(píng)定調(diào)速器過渡過程的指標(biāo),表示過渡過程中轉(zhuǎn)速的波動(dòng)情況；一般情況下，瞬時(shí)調(diào)速率應(yīng)為δ2≤12%，過渡時(shí)間t＝5～10s；對(duì)發(fā)電用的柴油機(jī)，要求δ2≤5%～

10%，t＝3～

5s。Transientspeeddroop第一百一十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)速波動(dòng)率Ψ內(nèi)燃機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速變化的程度;一般系測(cè)定標(biāo)定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)率，其值應(yīng)≤1%Speedfluctuationratio第一百一十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日4、不靈敏度ε

----負(fù)荷減小調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速----負(fù)荷增大調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速不靈敏度過大，會(huì)引起柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，極端情況下甚至?xí)?dǎo)致調(diào)速器失去作用，使柴油機(jī)有產(chǎn)生飛車的危險(xiǎn)。低速時(shí)調(diào)速器飛錘的推動(dòng)力小，噴油泵齒桿（或拉桿）移動(dòng)時(shí)的摩擦力增大，結(jié)果使調(diào)速器不靈敏度顯著地增加。一般規(guī)定ε在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)不超過1%，最低轉(zhuǎn)速時(shí)不超過5%。Governorhysteresisn----柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速第一百一十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日·不靈敏度ε

--調(diào)速器起作用滯后于理論情況，也即響應(yīng)滯后。要求在標(biāo)定工況ε不超過1.5%-2.0%，在怠速時(shí)ε不超過10%-13%。低、怠速工況過大ε是造成低速“游車”--即轉(zhuǎn)速上、下波動(dòng)的原因。第一百一十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

發(fā)動(dòng)機(jī)特性和參數(shù)需要根據(jù)汽車工況進(jìn)行實(shí)時(shí)變化和調(diào)整，這就涉及精確的調(diào)控和管理。我們已經(jīng)經(jīng)歷的調(diào)控技術(shù)階段有：人力控制、單項(xiàng)機(jī)、液控制、電腦單項(xiàng)控制、電子綜合管理等。目前階段主體是電控技術(shù)（電腦）和電子管理中心（EEC）。第一百一十七頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第六節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性

負(fù)荷特性和速度特性只能用來表示某一轉(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，這種特性就是萬有特性（也稱全特性）。第一百一十八頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日運(yùn)行工況的全特性（萬有特性）是指負(fù)荷及轉(zhuǎn)速都變化時(shí)的性能指標(biāo)或特性參數(shù)的變化規(guī)律。

速度和負(fù)荷為自變量的三維坐標(biāo)，構(gòu)成特性曲面。在工況面的二維坐標(biāo)圖上，則表示為各種指標(biāo)或參數(shù)的等值線。全特性實(shí)質(zhì)是全工況面內(nèi)，速度特性與負(fù)荷特性的綜合，用以方便直觀的分析多工況（多轉(zhuǎn)速、多負(fù)荷）的綜合性能。第一百一十九頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日根據(jù)各種性能參數(shù)之間的關(guān)系，可以做出不同的等值曲線，從而得到不同參數(shù)的全特性圖。車用發(fā)動(dòng)機(jī)，常用的萬有特性是以平均有效壓力pme為縱坐標(biāo)，轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)的pme-n平面上，繪出若干條等油耗曲線和等功率曲線。兩種類型內(nèi)燃機(jī)典型的萬有特性如下圖所示。第一百二十頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日?qǐng)D7-17第一百二十一頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日一、萬有特性的繪制方法

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型的不同，萬有特性有兩種繪制方法，即負(fù)荷特性法和速度特性法。

對(duì)于柴油機(jī)，一般是依據(jù)不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，用作圖法求出；對(duì)于汽油機(jī)，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(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)以及計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，也可采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸及等值線的插值運(yùn)算，從而直接得到萬有特性。第一百二十二頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日負(fù)荷特性法（等油耗線作法）1)將各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性以平均有效壓力pme為橫坐標(biāo)，be為縱坐標(biāo)，以同一比例尺繪出特性曲線若干張。2)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍，標(biāo)出萬有特性橫坐標(biāo)n的標(biāo)尺，縱坐標(biāo)pme的標(biāo)尺則與整理得到的負(fù)荷特性上的pme標(biāo)尺相同。

3)將某一轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性旋轉(zhuǎn)90°后置于萬有特性縱坐標(biāo)軸的左側(cè)，使同樣是平均有效壓力的兩個(gè)坐標(biāo)對(duì)齊。在負(fù)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(gè)交點(diǎn)；再從每一個(gè)交點(diǎn)引水平線至萬有特性上與負(fù)荷特性線相同轉(zhuǎn)速的位置上，獲得若干新交點(diǎn)。在每一交點(diǎn)上標(biāo)注出燃油消耗率的數(shù)值。

4)然后，更換另一轉(zhuǎn)速下的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性，按照與上述同樣的方法，得到另—轉(zhuǎn)速位置下的若干交點(diǎn)。在交點(diǎn)上同樣標(biāo)上相應(yīng)的燃油消耗率數(shù)值。5)所有轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性都經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換后，依次將be值相等的點(diǎn)連成光滑曲線，即可得到萬有特性上的等燃油消耗率線。第一百二十三頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

以有效燃油消耗率be為例，傳統(tǒng)的制取方法：1）將各轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性線集中畫在be-pme圖上；2）在上圖下方。以相同pme比例布置n-pme坐標(biāo)面；3）在n-pme工況面上作等be線（上圖各速度下等be的交點(diǎn)投影到下圖，與對(duì)應(yīng)等速線相交，然后把下圖中的交點(diǎn)連接起來，就是所求等油耗線）4）根據(jù)各等be，就能作出等油耗線族。

第一百二十四頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日第一百二十五頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

1.由萬有特性可以方便地查到發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Ttq、n）工作時(shí)的Pe、b、pme，發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Pe、n）工作時(shí)的Ttq、b、pme以及發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。

2.等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用經(jīng)濟(jì)性能有很大影響。我們已知可由多條負(fù)荷特性線或速度特性線轉(zhuǎn)化得出全特性圖，反過來由全特性圖也可求得各條負(fù)荷特性線和速度特性線。二、萬有特性的應(yīng)用分析第一百二十六頁，共一百三十九頁，2022年，8月28日

在萬有特性圖上，最內(nèi)層的等燃油消耗率曲線相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域，等值曲線越向外，經(jīng)濟(jì)性越差。

在水平（轉(zhuǎn)速）方向，曲線疏密程度表示發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性，水平方向等間隔的等油耗線稀疏，表明轉(zhuǎn)速的變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響較弱，密集則表明在該轉(zhuǎn)速領(lǐng)域轉(zhuǎn)速的微小變化都使得經(jīng)濟(jì)性惡化。

在垂直（壓力）方向，曲線疏密程度表示發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性，垂直方向等間隔的等油耗線稀疏，表明負(fù)荷的變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響較弱，密集則表明在該負(fù)荷領(lǐng)域負(fù)荷的微小變化都使得經(jīng)濟(jì)性惡化。第一百二十七頁，共一百三十九頁，2022