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1、汽车构造与维修发动机,第一章 发动机第1部分发动机概论,汽车的组成,汽车的心脏发动机,本章内容,发动机基本组成和常用术语四冲程发动机工作原理二冲程发动机工作原理多缸四冲程发动机的工作顺序发动机的总体构造内燃机产品的名称及型号编制规则三角活塞转子发动机简介,发动机：汽车动力来源。一部转换能量的机器:某种能量 机械能热机:热能 机械能内燃机：燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。往复活塞式内燃机,发动机的定义：,发动机基本组成和常用术语,车用内燃机,水冷发动机,风冷发动机,车用内燃机,车用内燃机,车用内燃机,四冲程发动机,二冲程发动机,汽油发动机,柴油发动机,单缸发动机,多

2、缸发动机,化油器式发动机,直接喷射式发动机,车用内燃机,单列式发动机,双列式发动机,1、按照所用燃料分类：燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机(图1-1)。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。,柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低，因此，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少，排放性能较好。但它的主要缺点是转速低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。,2、按照行

3、程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机(图1-2)。把曲轴转两圈(720)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。,四冲程,二冲程,3、按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机(图1-3)。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水

4、冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。,4、按照气缸数目分类：内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机(图1-4)。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。,5、按照气缸排列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式(图1-5)。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为90)称为V

5、型发动机，若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。,下一节,6、按照进气系统是否采用增压方式分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机(图1-6)。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。,1.1.1 单缸发动机结构示意图,1.1发动机基本组成和常用术语,一、发动机结构基本术语：上止点下止点活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(V h)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)压缩比（）,Vh=D2S 10-6/4（L）VL=V h iD气缸直径mm S活塞行程mm i 气缸数Va V h Vc Va

6、/Vc1 V/Vc,1.1.2 基本术语,1.1.2 基本术语,1.上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置。2.下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。3.活塞行程(S)：上、下两止点间的距离(mm)。4.曲柄半径(R)：与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm)。曲轴每转一转，活塞移动两个行程。5.气缸工作容积(h)：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)。h=D2S/(4106)(L)式中：D气缸直径(mm)。,6.发动机排量(L)：发动机所有气缸工作容积之和(L)。设发动机的气缸数为i，则 L=h i(L)7.燃烧室容

7、积(C)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)。8.气缸总容积(a)：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积(L)。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即 a=h+C,9.压缩比()：气缸总容积与燃烧室容积的比值，即=a/C=(h+C)/C=1+h/C 它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为610，柴油机的压缩比为1522。10.发动机的工作循环：在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程(进气、压缩、作功和排气)称发动机的工作循环。11.二

8、冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。12.四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。,上止点,下止点,气缸工作容积,活塞行程,燃烧室容积,气缸总容积,发动机排量,压缩比,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。,现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。,压缩比,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。=Va/Vc,现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。,压缩比过大的不良后

9、果,压缩比过大的不良后果,下一节,1.2 四冲程发动机的工作原理,一、四冲程汽油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程,单缸四冲程汽油机的工作过程,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370400 K，压力0.070.09MPa,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比：=Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度600700K，压力0.61.5 MPa,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气

10、压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度22002800 K，压力35MPa,作功终了：温度13001600 K，压力0.30.5 MPa,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度9001200 K 压力0.1050.115 MPa,残余废气,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度300-370K压力0.07850.0932MPa,温度750-1000K压力3-5 MPa,瞬时：温度2000-2500K压力6-9 MPa,温度800-1000K压力Pa,终了：温度12001500k压力

11、,吸气行程,压缩行程,作功行程,四冲程发动机工作状态,柴油机工作时各行程状态参数,桑塔纳发动机结构示意图,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？,？,共同特点：,1.每个工作循环曲轴转两转(720)每一行程曲轴转半转(180)，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。3.发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作

12、循环发动机无需外力就可自行完成。,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？,不同点,下一节,1.3 二冲程发动机的工作原理,二冲程汽油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理,一、二冲程汽油机工作原理,压缩混合气,进气,点火燃烧,排气,换气孔,进气孔,排气孔,火花塞,二、二冲程柴油机工作原理,换气,燃烧,排气,压缩,喷油器,空气,扫气泵,废气,排气门,1.四冲程发动机的进、排气是两个分开的专门过程，而二冲程发动机单纯的排气(或进气)时间极短，主要是一个几乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的换气过程。这样的换气过程不可避免地会发生新鲜气体和废气混合，造成废气难以排净和新鲜气体随废气排出的后

13、果。2.完成一个工作循环，二冲程发动机只需转一转，而四冲程发动机需要转两转。因此，当发动机工作容积、压缩比和转速相等时，从理论上讲，二冲程发动机的功率应为四冲程发动机功率的两倍，但实际上，只有1.51.6倍，这是由于二冲程发动机难以将废气排净，以及为了安排换气过程而较多地损失了高压气体的作功能力，另外还有可燃混合气随废气排出等所致。,3.当转速相同时，二冲程发动机的作功次数较四冲程发动机多一倍。因此，二冲程发动机运转较平稳，这对单缸发动机来说更为明显。4.由于没有气门或只有排气门，也就省去了配气机构或使配气机构较为简单，简化了发动机的结构。易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。由于二冲程汽

14、油机有混合气损失，故经济性差，在大中型汽车上的应用受到了限制。但由于它结构简单、重量轻、制造成本低等优点，轻便摩托车和微型汽车的小排量发动机广泛采用。二冲程柴油机由于换气时进入气缸的是纯空气，没有燃料损失，为某些汽车所采用。,二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？,从各单缸发动机工作原理可知，只有作功行程产生动力，其它三个行程都要消耗动力。为了维持运动，单缸发动机必须有一个贮备能量较大的飞轮。即使如此，发动机运转仍然是不平稳的，作功行程快，其它行程慢。汽车上实际应用的是多缸发动机，它是由若干个相同的单缸排列在一个机体上共用一根曲轴输出动力所组成。现代汽车上用的较多是四缸、六缸、八缸发动机。

15、,1.4 多缸四冲程发动机的工作顺序,多缸发动机是在曲轴转角720内(四冲程)或曲轴转角360内(二冲程)，各缸都要象单缸发动机一样完成一个工作循环。为了使发动机运转平稳，各缸作功间隔角大都均等。如四冲程六缸发动机各缸作功间隔角为=720/6=120即曲轴每转1200就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接，这样发动机运转较单缸发动机平稳得多。另外，由于各缸的作功行程为其它缸的准备行程提供动力，所以贮存能量的飞轮也较单缸发动机小得多。四缸发动机从理论上讲作功冲程就已连续，而六、八缸发动机都有作功重叠，且缸数越多、重叠得就越大，发动机运转得就越平稳。各缸做功行程顺序（据机器平衡性及各缸机械负荷和热负

16、荷的均匀性）：直列四缸：1-3-4-2；1-2-4-3 直列六缸：1-5-3-6-2-4,V6发动机发火顺序,1.5 发动机的总体构造,连杆,飞轮,曲轴,活塞,排气门,推杆,挺柱,正时齿轮,配气机构曲柄连杆机构,进气门,摇臂,凸轮轴,凸轮轴,1 曲柄连杆机构)曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。,2 配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工

17、作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。,3 燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。,4 点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火

18、系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。,强制循环式水冷却系示意图 1-百叶窗；2-散热器；3-散热器盖；4-风扇；5-小循环水管；6-水泵；7-节温器；8-出水管；9-水套；10-水温表和传感器；11-水套放水开关；12-散热器放水开关,5 冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。,6 润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机

19、油滤清器和一些阀门等组成。,桑塔纳发动机润滑系示意图,7 起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。,下一节,为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准(GB72582)内燃机产品名称和型号编制规则中对内燃机的名称和型号作了统一规定。1.内燃机的名称和型号 内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等

20、。内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。内燃机型号由以下四部分组成：首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。,1.6内燃机产品的名称及型号编制规则,2.内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义 规定如下：,3.型号编制举例(1)汽油机 1E65F：表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用 4100Q-4：表示

21、四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 CA6102：表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号 8V100：表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号(2)柴油机 195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型 165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用 6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105：表示四缸，四行程

22、，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号,下一节,1.7 三角活塞转子发动机简介,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,转子泵与转子式发动机原理相似,下一节,第一章 发动机第2部分发动机的特性,内容,发动机工况及指标发动机台架试验发动机的速度特性发动机的速度特性发动机的万有特性发动机的调整特性,发动机的特性：汽车行驶时，由于车速与行驶阻力不断变化，则发动机的转速和负荷亦相应变化，以适应汽车的需要。随着转速和负荷的改变，发动机工作过程也会发生变化。因此，发动机在不同使用条件下具有不同的动力性与经济性。,第一节 发动机工况 一、工况 发动机的运行情况，简称工况。工况以功率Pe和转速n来表示，

23、此功率、转速应该与发动机所带动的工作机械要求的功率、转速相适应。只有当发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭矩相等时，两者才能在一定转速下按一定功率稳定工作。,二、发动机特性 发动机性能指标随调整运转工况而变化的关系称为发动机特性。,特性用曲线表示称为特性曲线，它是评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少的形式。,三、发动机性能指标与工作过程的关系 发动机输出的有效指标通常用平均有效压力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率b、每小时耗油量B表示。这些指标与发动机工作过程参数的关系可以推导如下。,式中 v充量系数；o大气状态下空气密度（kg/m3）；Vs气缸工作容积（m3）；过量空气

24、系数；hu燃料低热值（kJ/kg）；Lo理论空气量（kg/kg）。,下一节,第二节 发动机台架试验,一、试验台装置 基本组成、装配关系、固定、支承,二、制动测功装置测功器 1.水力测功器,2.平衡式电力测功器3.电涡流测功器,三、耗油率的测量1.容积法,充油,测量,测量消耗容积v的燃油所用时间t,充油,测量,下一节,第 三节 发动机的速度特性 发动机性能指标随转速变化的关系称为发动机的速度特性。若驾驶员将油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车行驶速度也会改变，上坡时汽车速度逐渐降低，下坡时速度增加，这时发动机即沿速度特性工作。,一、汽油机的速度特性（1）速度特性：汽油机节气门开度固定不动

25、，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小时消耗油量B等随转速n变化的关系。（2）测取：发动机台架试验。测取前，应将点火提前角及化油器调整完好；测取时，应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。,节气门全开时速度特性称为外特性。节气门部分打开时的速度特性称为部分负荷速度特性。由于节气门的开启可以无限变化，所以部分负荷速度特性曲线有无数条，而外特性曲线只能有一条。,（一）外特性曲线 1扭矩曲线变化趋势 随着转速n的增加，扭距Ttq逐渐增大，出现最大扭距Ttqmax后逐渐下降，且下降程度越来越大。曲线呈上凸形状。,根据公式可见，Ttq随n的变化取决于指示热效率i、机械效率m、充气效率v与

26、过量空气系数随n的变化。,（1）在节气门开度一定时，过量空气系数at可视为常数。,（2）充气效率v在某一中间转速时最大。因为一定的配气相位仅对一种转速最适合，此转速下能最好地利用气流惯性。其余转速时v均降低，曲线为上凸形。,（3）指示热效率it 转速低，进气流速低，紊流减弱，使雾化、混合状态较差，火焰传播速度降低，散热及漏气损失增加，it较低，转速高时，燃烧过程所占曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，it也较低。但变化比较平坦，对Ttq影响较小。,（4）机械效率 m 转速增加，消 耗于机械损失功增加。因此，随转速升高，机械效率m明显下降。,综合作用的结果是；当转速由低开始上升时，v，it同时增

27、加的影响大于m下降的影响，使Ttq增加，对应于某一转速时，Ttq达到最大值。转速继续增加，由于v、it、m均下降，因此Ttq随转速升高而较快的下降，即Ttq曲线变化较陡。,2功率变化趋势 Pe=Ttqn/9550 当转速由低逐渐升高时，由于Ttq、n同时增加Pe增加很快。在达到最大扭距转速ntq后，再提高转速，由于Ttq有所下降，使Pe上升缓慢。某一转速时Ttqn达最大值。此后，再增加转速，由于扭距下降超过转速上升的影响，Pe反而下降。,3燃油消耗率变化趋势 b=k3/itm b在某一中间转速当itm达到最大值时出现最低值。当转速较此转速低时，由于m上升弥补不了it的下降，使b增加。转速较此转

28、速高时it、m均较低，b也增加。,（二）部分负荷速度特性,随着节气门的关小，节流损失增大，充气效率减小，使部分负荷速度特性的 Pe、Ttq低于外特性值。且转速越高，充气效率减小的越多，因此，节气门开度越小，随转速增加，扭距、功率曲线下降得越快，并使最大扭矩及最大功率点向低速方向移动。,当节气门开度的75%左右时，耗油率曲线位置最低。超过75%开度，混合气较浓，存在燃烧不完全现象，耗油率曲线位置较高，低于75%开度时，残余废气相对增多，燃烧速率下降，使it降低，耗油率曲线位置也高，且开度越小，耗油率曲线位置越高。,二、柴油机速度特性 速度特性：喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要

29、是功率Pe、扭距Ttq、燃油消耗率b、每小时耗油量B）随转速n变化的关系。外特性：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时速度特性称为柴油机标定功率速度特性。部分负荷速度特性：当油量调节机构固定在小于标定循环供油量各个位置时，所测得的速度特性称为柴油机。,（一）外特性曲线变化趋势,1扭矩曲线变化趋势 柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦。柴油机扭矩曲线的变化趋势，很大程度上决定于每循环供油量随转速变化的情况。,扭矩表达式可定性地写成,由式可见，柴油机扭距随转速的变化趋势决定于it、m、b随转速n变化的趋势。,（1）b随转速n的提高，每循环供油量b增加。（2）v也是在某一中间转速n出现最高值。,（3）i指

30、示热效率,i某一中间n稍高,2功率曲线 由于扭矩Ttq曲线变化平坦，在一定n范围内，功率Pe几乎与转速n成正比增加。,3燃油消耗率曲线 由于柴油机压缩比高，i较高，曲线比汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应值低。当i、m达到最大值时，出现bmin值。,三、发动机扭矩特性 要求发动机的扭矩随转速的降低而增加。如当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的扭矩仍感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而发出更大扭矩，以克服爬坡阻力。因此，为表明发动机的性能，引入扭距储备系数和转速储备系数的概念。,或K值大，表明两扭矩之差（Ttqmax-Ttq）值大，即随转速的降低，扭矩Ttq增大越

31、快，从而在不换档的情况下，爬坡能力、克服短期超负荷的能力越强。汽油机：值在10%30%范围，K值在1.21.4。柴油机：若不予以校正，则值只有5%10%范围，K值只有1.05左右，难以满足车辆使用要求。,（三）柴油机扭矩特性的改善 柴油机扭矩储备系数小的根本原因是由喷油泵速度特性决定的。因此，柴油机中都采用油量校正装置来改造外特性扭矩曲线。油量校正装置的作用是：当发动机在标定工况下工作时，如果转速因外界阻力矩不断增加而下降，则喷油泵能自动增加循环供油量，以增大低速时的扭矩，提高扭矩储备系数。,校正方法：（1）出油阀式校正机构。（2）附加在调速器上的弹簧校正机构。,下一节,负荷特性：转速不变，其

32、经济性指标随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力Pme表示）的变化关系。当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时，就是这种情况。此时必须改变发动机油门来调整有效扭矩，以适应外界阻力矩的变化，以保持发动机转速不变。,第四节 发动机的负荷特性,一、汽油机负荷特性 1.负荷特性：当汽油机转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B、燃料消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。2.测取：发动机台架试验。测取前应将化油器、点火提前角调整完好；测取时应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。3.汽油机靠改变节气门开度，改变进入气缸的混合气数量来适应负荷变化。其负荷的调节方法称为“

33、量调节”。,汽油机负荷特性分析,（一）燃油消耗率曲线 由公式b=k3/itm可知，燃油消耗率b的变化取决于it、m的变化。it、m随负荷的变化如图所示。,（1）i转速一定，负荷增加，节气门开度加大，残余废气相对减少，热负荷增加，从而改善了燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热损失相对减少，i增加。负荷增至大负荷，加浓装置工作，i下降。,（2）m m随负荷的增加而迅速增加。原因是转速一定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示功率Pi成正比增加，使m=1（Pm/Pi）增加。,当发动机空转（Pe=0）时，指标功率完全用于克服机械损失，即Pi=Pm，则m=0，耗油率b为无穷大。随负荷（节气门开

34、度）增大，由于i、m同时上升，使耗油率曲线迅速下降。当im达到最大值出现最低耗油率bmin后，随节气门逐渐增至全开，化油器加浓装置参加工作，供给最大功率混合气，燃烧不完全现象增加，i下降，使耗油率又有所增加。,（二）每小时耗油量B曲线,B几乎随节气门开度呈线性变化。当节气门开度增大至化油器加浓装置参加工作后，B上升得更快一些。,二、柴油机负荷特性 1.负荷特性:柴油机转速一定，每小时耗油量B、有效燃料消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。2.测取:台架试验。测取时，应将柴油机的供油提前角、冷却水温度、润滑油温度等调整到最佳状态。3.柴油机负荷调节方法称为“质调节”。,柴油机负荷特

35、性曲线分析,m：随负荷增加而上升。,i：随负荷增加，每循环供油量b增加，过量空气系数减小，燃烧不完全程度增大，使i减小。大负荷时，混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增多，使i下降更快。,综上所述，当Pe=0，m=0时，b趋于无穷大。随负荷增加，m迅速增加，且远大于i的减少，使b下降很快。当b增加到1点位置时，b最小。此后再增加负荷，由于i下降较m上升的多，使b又有所增加。当b增加到2点时，排气冒黑烟，达到国标规定限值。当b超过2点时，燃料消耗量增大，排放污染严重，影响发动机寿命，所以，柴油机的最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟度不超过允许值。,（二）每小时耗油量B曲线 转速一定时，柴油

36、机的每小时耗油量B主要决定于b。随负荷增加，每循环供油量b增加，B随之增加。当负荷接近冒烟界限后，由于燃烧恶化，B上升得更快一些。,由负荷特性可以看出，(1)同一转速下最低耗油率bmin越小，曲线变化越平坦，经济性越好。柴油机bmin比汽油机低bmin；而且燃油消耗率曲线比较平坦。相比之下，柴油机部分负荷时低耗油率区比汽油机宽，因而柴油机比汽油机节省。(2)耗油率b随负荷的增加而降低，在接近全负荷（常在80%负荷率左右）时b达到最小。,下一节,第五节 发动机的万有特性,万有特性是以转速n为横坐标，以扭矩Ttq或平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，组成发动机万有特

37、性。,二、万有特性的应用分析 1.由万有特性可以方便地查到发动机在任何点（Ttq、n）工作时的Pe、b、Pme，发动机在任何点（Pe、n）工作时的Ttq、b、Pme以及发动机最经济负荷和转速。2.等燃油消耗率曲线的形状及分布情况对发动机使用经济性有很大影响。,（1）等燃油消耗率曲线最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。（2）如果等燃油消耗率曲线横向较长，表示发动机在负荷变化不大而转速变化较大的情况下油耗较小。常用中等负荷，中等转速工况的车用发动机，希望其最经济区处于万有特性中部，等燃油消耗率曲线曲线横向较长。（3）等燃油消耗率曲线纵向较长，则发动机在负荷变化较大而转速变化较小的情况下的燃油

38、消耗率较小。工程机械用发动机，希望最经济区在标定转速附近，等燃油消耗率曲线纵向较长些。,下一节,第六节 发动机的调整特性发动机性能指标随调整情况而变化的关系称调整特性。一、柴油机装调速器的必要性保证发动机工作稳定,二、全程式调速器及调速特性柴油机由最低转速到最高转速的宽广范围内，调速器都起作用，这种调速器即全程式调速器。（一）调速器工作原理,各组成件的作用可概括如下。（1）转速给定元件 驾驶员根据所需转速，通过转动调速手柄1（实际即油门）可将调速弹簧2压缩到不同位置，以调整弹簧预紧力，在弹簧作用下，托板6向右移动。（2）转速变化的感受元件 根据转速的变化，由喷油泵凸轮轴带动的旋转飞球就产生不同的离心力，离心力轴向分力抵抗弹簧弹力而作用于执行机构上。（3）执行机构 它是用来执行感受元件所发生的变化，从而加油或减油。图中的推力盘5在离心力的作用下，要向左移动，而其移动又受到弹簧预紧力的抵制，因此推力盘的位置决定于弹簧弹力与离心力的平衡。推力盘5与油量调节拉杆4连在一起，所以盘5的位置也决定了油量调节拉杆的位置，从而控制油量。,（二）调速特性,三、两级式调速器及调速特性两级式调速器是在最低转速与最高转速时起作用，以防止发动机怠速不稳和高速飞车，调速器在中间转速不起作用，由驾驶员通过油门控制供油量。车用柴油机一般采用两级式调速器。（一）调速器工作原理,（二）调速特性,