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1、本章要求：了解：柴油机调速器的原理。理解：发动机特性曲线变化的原因。掌握：汽、柴油机特性曲线的意义。,第五章 发动机的特性,发动机工况：发动机的实际运行情况，是以其发出的功率Pe和转速n来表示。,常见的发动机工况有三类：第一类，恒速工况（点工况）；第二类，发动机功率与转速成一定函数关系（线工况）；第三类，发动机功率与转速没有一定函数关系，功率与转速都独立地在很大范围内变化（面工况）。,第一节 发动机的特性概述,发动机特性：发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系。其中随调整情况而变化的关系称为调整特性如：柴油机供油提前角调整特性 汽油机点火提前角调整特性随运转情况而变化的关系称使用特性(
2、或性能特性)发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性等。,第二节 发动机的负荷特性,定义：转速不变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。用曲线表示负荷特性曲线。负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下最大扭矩之比，用百分数表示。,一、汽油机的负荷特性,（一）定义 汽油机的转速保持不变，而逐渐改变节气门开度，同时调节测功器负荷，以保持转速不变；此时，be、B随负荷变化而变化的关系。,性能指标,（二）曲线特性：,（1）主要工作参数的变化,中等负荷时供给经济混合气,节气门开度增大，进气阻力降低，充气效率增大,节气门开度增大，燃烧速度增大，热损失降低,指示效率增大，机械损失率不变，机械效率
3、增大,（2）be=f（Pe)曲线的变化,怠速时:m=0,be=;(m=1-Nm/Ni)负荷：燃烧速度-it 机械损失相对-mbe直至bemin。负荷再增加,-it be又上升。负荷混合气量 所以B,二、柴油机的负荷特性,（一）定义 当柴油机保持某一转速不变，移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量b时，B、be随负荷而变化的关系。,性能指标,（二）曲线特性,（1）主要工作参数的变化,供油量增大,供油量增大，燃烧速度增大，热损失降低,指示效率增大，机械损失率不变，机械效率增大,柴油机的充气量与负荷无关,（2）be=f（Pe)曲线的变化,1点：最小油耗点柴油机空转时，be无穷大；b，m，使be，
4、到1点时，be达到最小。2点：冒烟界线点b继续，燃烧恶化，致使be。到达2点时，排气冒黑烟，到达国家法规规定的烟度限值。3点：最大功率点到达3点时，燃烧严重恶化，使功率下降。,三、负荷特性的意义,1、评价不同类型的发动机的经济性 经济性好的要求：（1）bemin较小；（2）负荷特性曲线在bemin附近要平坦。柴油机经济性比汽油机好，bemin大约低20%-30%。,2、提高汽车经济性的途径,提高汽车的负荷率。在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的负荷率，选用功率较小的发动机。3、柴油机功率标定 对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点2；对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗点1。标定是指根据
5、整车的各种性能要求(如动力性、经济性、排放及辅助功能等)来调整、优化和确定整车上各ECU(包括发动机和各子系统ECU)的运行及控制参数的控制算法.,第三节 发动机的速度特性,定义：发动机在油量调节机构（油量调节齿条、拉杆或节气门开度）保持不变的情况下，主要性能指标（Ttq、Pe、be）随发动机转速而变化规律。节气门开度最大或喷油泵齿条位置处于最大供油位置时，发动机的速度特性称为全负荷速度特性，或外特性，其它称为部分负荷速度特性。,一、汽油机的速度特性,（一）外特性,1、主要工作参数的变化,节气门开度一定，a基本不随n而变化,转速由低速开始上升时，Ttq随转速的升高而下降较快。工作参数中，对Tt
6、q影响最大的是c，即Ttq的大小主要取决于进入气缸的混合气量。Ttq c/aPe Ttq nbe1/itm,2、Ttq、Pe、be=f（n）曲线,（二）部分负荷特性,1-节气门全开 节气门开度12345,汽油机的速度特性曲线,节气门开度越小，Ttq曲线越陡，且最大功率点向低速方向移动。,汽油机的外特性是在节气门全开时测得的,曲线上每一点表示它在此转速下的最大功率及最大扭矩，故它代表内燃机的最高动力性能，所有汽油机均需做外特性曲线。,二、柴油机的速度特性,（一）外特性,1、主要工作参数的变化,性能指标,柴油机发出扭矩的多少，主要取决于b的大小。Ttq曲线变化平稳,比汽油机的Ttq曲线平坦。Pe与
7、Ttq、n成正比,由于Ttq变化平坦，在一定的转速范围内，功率几乎与转速成正比增加。,2、Ttq、Pe=f（n）曲线,（二)部分负荷速度特性,喷油泵齿条位置一定时,循环供油量随转速而变化的关系喷油泵的速度特性.,h4-全负荷；h3、h2、h1-部分负荷,Ttq的变化主要取决于循环供油量的变化 柴油机部分负荷特性曲线，与外特性曲线平行且位于其下方.,Ttq.Pe=f(n)曲线,190%负荷 275%负荷 355%负荷,三、外特性的意义,(一)评价发动机的动力性 发动机的动力性指标高的要求：1.从外特性曲线及最大功率Pemax，看后备功率,外特性曲线,汽车行驶阻力曲线,后备功率,部分负荷速度特性,
8、第四节 发动机的转矩适应性 转矩适应性系数：发动机的外特性曲线上最大扭矩Ttqmax与标定转矩（或最大功率时的转矩）Ttqn之比值KT=Ttqmax/Ttqn转矩储备系数：=(Ttqmax-Ttqn)/Ttqn100%KT1,评价汽车不换档，发动机爬坡能力和克服短期超负荷的能力。,KT大，工作越稳定。汽油机Ttq陡，稳定性优于柴油机。,发动机最大扭矩对应的转速对克服阻力的影响,（二）评价发动机的工作稳定性,由转矩储备系数来评价，大，意味着扭矩曲线较陡，工作稳定性好。不同的车用发动机对后备功率、n的要求不同，轿车要求后备功率大，对、n不要求；载重车考虑经济性，后备功率不大，但、n要高。,第五节
9、车用柴油机的调速特性,一、柴油机上安装调速器的必要性 1、怠速转速不稳；2、怠速易熄火；3、高速易飞车 造成上述问题的根本原因是b随转速的增加而增加，所以调速器工作时，b应随转速的增加而减少。,二、全程式调速器,1、定义：从最低转速到最高转速都起作用的调速器。,调速手柄,加速,减油,加油,调速弹簧,供油齿条,推力盘,全程式调速器工作原理,调速飞球,限速螺钉,怠速螺钉,2、调速特性,定义:在调速器起作用时,柴油机的性能指标(Pe、Ttq、be)随转速或负荷而变化的关系。,2调速特性曲线,1外特性曲线,Ttq,6120柴油机的调速特性,Ttq,1、定义：只在最低转速和最高转速时才起作用的调速器。2
10、、调速特性,三、两极式调速器,Ttq,两极式调速器工作原理,调速特性曲线,外特性曲线,Ttq,第五节 发动机的万有特性,1、为了能在一张图上全面表示内燃机性能，经常应用多参数特性，即万有特性。2、应用最广的万有特性里以速度做横坐标，平均有效压力（或扭矩）做纵坐标。在坐标内做出若干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性图。,4、意义：,（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越差。（2）等耗油率曲线的形状及分布情况对发动机的使用经济性有
11、重要影响。对汽车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间位置，使常用转速和负荷落在最经济区域内，并希望等油耗率曲线在横向较长。,EQ6100型汽油机万有特性,Pme,1、同时确定发动机最经济的转速和负荷。2、等be曲线的形状与分布的影响（1）最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。（2）等be曲线横向长，转速范围宽 等be曲线纵向长，负荷范围宽 车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间偏上位置，并希望等油耗率曲线在横向较长。可以结合传动系绘制整车的万有特性作为节油参考。,CA6102汽油机万有特性,最低油耗偏高，经济区偏小；等be线在低速区向大负荷收敛，说明汽油机在低速低负荷b
12、e较高。等Pe线随转速升高而斜穿等be线，故Pe一定时，n越高油耗越高。n一定,be/Ttq比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。,EQD6102-1柴油机万有特性,最低be较低，经济区宽；等be线在高低速均不收敛，变化较平坦；等Pe线向高转速延伸时，be变化不大。,汽、柴油机万有特性比较,（1）汽油机：最低油耗偏高，经济区偏小；等be线在低速区向大负荷收敛，说明汽油机在低速低负荷be较高。等Pe线随转速升高而斜穿等be线，故Pe一定时，n越高油耗越高。n一定,be/Ttq比柴油机大，说明变工况工作平均油耗偏高。（2）柴油机：最低be较低，经济区宽；等be线在高低速均不收敛，变化较平坦；等Pe线向高转速延伸时，be变化不大。,结束,万有特性图的做法,Pme,be,柴油机排放万有特性,柴油机排放万有特性,柴油机排放万有特性,
