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1、本章要求: 了解:柴油機調(diào)速器的原理。 理解:發(fā)動機特性曲線變化的原因。 掌握:汽、柴油機特性曲線的意義,實驗方法。,第八章 發(fā)動機特性,發(fā)動機工況: 發(fā)動機的運行情況,是以其發(fā)出的功率Ne和轉(zhuǎn)速n來表示。常見的發(fā)動機工況有面工況、點工況、線工況等。,發(fā)動機特性: 發(fā)動機性能指標隨調(diào)整情況及運轉(zhuǎn)工況而變化的關系。 其中隨調(diào)整情況而變化的關系稱為調(diào)整特性 如:柴油機供油提前角調(diào)整特性 汽油機點火提前角調(diào)整特性 隨運轉(zhuǎn)情況而變化的關系稱性能特性(或使用特性) 發(fā)動機主要特性包括:負荷特性、速度特性、調(diào)速特性、萬有特性、煙度特性、排放特性等。,第一節(jié) 負荷特性,定義: 轉(zhuǎn)速不變時,其經(jīng)濟性指標隨負
2、荷而變化的關系。 用曲線表示負荷特性曲線。 負荷率:發(fā)動機發(fā)出的扭矩與在該轉(zhuǎn)速下最大扭矩之比,用百分數(shù)表示。,一、汽油機的負荷特性,(一)定義: 汽油機保持某一轉(zhuǎn)速不變,點火提前角,化油器調(diào)整完好時,逐步改變節(jié)氣門開度,ge、Gf隨負荷變化的關系。,性能指標,,(二)曲線特性:,(1)主要工作參數(shù)的變化,(2)ge=f(Ne)曲線的變化,怠速時: m=0, ge=; (m=1-Nm/Ni) 負荷: ,燃速-i 機械損失相對-m ge直至gemin。 負荷再增加, -i ge又上升。 負荷混合氣量 所以Gf,,二、柴油機的負荷特性,(一)定義: 當柴油機保持轉(zhuǎn)速不變,改變循環(huán)供油量g時,ge隨
3、負荷而變化的關系。,性能指標,,(二)曲線特性,(1)主要工作參數(shù)的變化,(2)ge=f(Ne)曲線的變化,1點: 最小油耗點; 2點: 冒煙界線點; 3點: 最大功率點。,,,三、負荷特性的意義,1、評價不同類型的發(fā)動機的經(jīng)濟性 經(jīng)濟性好的要求: (1)gemin較??; (2)負荷特性曲線在gemin附近要平坦。 柴油機經(jīng)濟性比汽油機好,gemin大約低20-30%。,2、找出提高汽車經(jīng)濟性的途徑,提高汽車的負荷率。 在動力性足夠時,盡量提高發(fā)動機工作時的負荷率,選用功率較小的發(fā)動機。 3、柴油機功率標定 對車用柴油機,其功率標定應在冒煙界限點2; 對工程機械用柴油機,其功率標定在最低
4、油耗點1。,第二節(jié) 速度特性,定義: 發(fā)動機的燃油供給調(diào)節(jié)機構位置一定時,發(fā)動機的性能指標(Me、Ne、ge)隨轉(zhuǎn)速而變化的關系。 節(jié)氣門開度最大或噴油泵齒條位置處于最大供油位置時,發(fā)動機的速度特性稱為全負荷速度特性,或外特性,其它稱為部分負荷速度特性。,一、汽油機的速度特性,(一)外特性,,1、主要工作參數(shù)的變化,節(jié)氣門開度一定, 基本不隨n而變化,,轉(zhuǎn)速由低速開始上升時,Me隨轉(zhuǎn)速的升高而下降較快。 工作參數(shù)中, 對Me影響最大的是v,即Me的大小主要取決于進入氣缸的混合氣量。 Me v/ Ne Me n ge1/im,2、Me、Ne、ge=f(n)曲線,(二)部分負荷特性,1-節(jié)氣門
5、全開 節(jié)氣門開度12345,汽油機的速度特性曲線,節(jié)氣門開度越小,Me曲線越陡,且最大功率點向低速方向移動。,,汽油機的外特性是在節(jié)氣門全開時測得的,曲線上每一點表示它在此轉(zhuǎn)速下的最大功率及最大扭矩,故它代表內(nèi)燃機的最高動力性能,所有汽油機均需做外特性曲線。,二、柴油機的速度特性,(一)外特性,,1、主要工作參數(shù)的變化,性能指標,,柴油機發(fā)出扭矩的多少,主要取決于g的大小。Me曲線變化平穩(wěn),比汽油機的Me曲線平坦。 Ne與Me、n成正比由于Me變化平坦,在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),功率幾乎與轉(zhuǎn)速成正比增加。,2、Me、Ne=f(n)曲線,(二)部分負荷速度特性,噴油泵齒條位置一定時,循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速而
6、變化的關系 噴油泵的速度特性.,h4---全負荷;h3、h2、h1---部分負荷,Me的變化主要取決于循環(huán)供油量的變化 柴油機部分負荷特性曲線,與外特性曲線平行且位于其下方.,Me.Ne=f(n)曲線,,190%負荷 275%負荷 355%負荷,三、外特性的意義,(一)評價發(fā)動機的動力性 發(fā)動機的動力性指標高的要求: 1.從外特性曲線及最大功率Nemax.后備功率看:,外特性曲線,汽車行駛阻力曲線,后備功率,,部分負荷速度特性,,2.扭矩儲備系數(shù) m 定義:發(fā)動機的外特性曲線上最大扭矩Memax與標定工況下的扭矩Me之比值 m=(Memax-Me)/Me100% 適應系數(shù): K= Memax/
7、Me,圖7-13 發(fā)動機最大扭矩對克服阻力的影響,作用:評價汽車不換檔,發(fā)動機克服短期超負荷的能力。,** K大,工作越穩(wěn)定。汽油機Me陡,穩(wěn)定性優(yōu)于柴油機。,,3.轉(zhuǎn)速儲備系數(shù) n 定義:發(fā)動機標定工況下的轉(zhuǎn)速na與最大扭矩下的轉(zhuǎn)速nmax之比。 n=na/nmax,圖7-14 發(fā)動機最大扭矩對應的轉(zhuǎn)速 對克服阻力的影響,作用:評價汽車不換檔,發(fā)動機克服短期超負荷的能力。,(二)評價發(fā)動機的工作穩(wěn)定性,由扭矩儲備系數(shù)m來評價,m大,意味著扭矩曲線較陡,工作穩(wěn)定性好。 不同的車用發(fā)動機對后備功率、m、n的要求不同,轎車要求后備功率大, 對m、n不要求;載重車考慮經(jīng)濟性,后備功率不大,但
8、m、n要高。,第三節(jié) 柴油機的調(diào)速特性,一、柴油機上安裝調(diào)速性的必要性 1、怠速轉(zhuǎn)速不穩(wěn); 2、怠速易熄火; 3、高速易飛車 造成上述問題的根本原因是g隨轉(zhuǎn)速的增加而增加,所以調(diào)速器工作時,g應隨轉(zhuǎn)速的增加而減少。,二、全程式調(diào)速器,1、定義: 從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速都起作用的調(diào)速器。,調(diào)速手柄,,,加速,,減油,,加油,調(diào)速彈簧,供油齒條,推力盤,全程調(diào)速器工作原理,2、調(diào)速特性,定義:在調(diào)速器起作用時,柴油機的性能指標(Ne、Me、ge)隨轉(zhuǎn)速或負荷而變化的關系。,圖7-20 6120柴油機的調(diào)速特性,1、定義:只在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速時才起作用的調(diào)速器。 2、調(diào)速特性,三、兩極式調(diào)速器,第四
9、節(jié) 萬有特性,1、為了能在一張圖上全面表示內(nèi)燃機性能,經(jīng)常應用多參數(shù)特性,即萬有特性。 2、應用最廣的萬有特性里以速度做橫坐標,平均有效壓力(或扭矩)做縱坐標。在坐標內(nèi)做出若干條等耗油率曲線和等功率曲線,組成曲線族。 3、做法:柴油機通常通過負荷特性法做出萬有特性圖,而汽油機通常用速度特性法做出萬有特性圖。,4、意義:,(1)根據(jù)萬有特性圖,可以看出發(fā)動機在各種工況下的經(jīng)濟性。最內(nèi)層的等油耗曲線相當于最經(jīng)濟的區(qū)域,曲線越向外,經(jīng)濟性越差。 (2)等耗油率曲線的形狀及分布情況對發(fā)動機的使用經(jīng)濟性有重要影響。對汽車用發(fā)動機,其最經(jīng)濟區(qū)域應大致在萬有特性圖的中間位置,使常用轉(zhuǎn)速和負荷落在最經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)
10、,并希望等油耗率曲線在橫向較長。,EQ6100性汽油機萬有特性,,1、同時確定發(fā)動機最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速和負荷。 2、等ge曲線的形狀與分布的影響 (1)最內(nèi)層為最經(jīng)濟區(qū),曲線越向外,經(jīng)濟性越差。 (2)等ge曲線橫向長,轉(zhuǎn)速范圍寬 等ge曲線縱向長,負荷范圍寬 車用發(fā)動機,其最經(jīng)濟區(qū)域應大致在萬有特性圖的中間偏上位置,并希望等油耗率曲線在橫向較長。 可以結合傳動系繪制整車的萬有特性作為節(jié)油參考。,CA6102汽油機萬有特性,EQD6102-1柴油機萬有特性,汽、柴油機萬有特性比較,(1)汽油機:最低油耗偏高,經(jīng)濟區(qū)偏小;等ge線在低速區(qū)向大負荷收斂,說明汽油機在低速低負荷ge較高。等Ne線隨轉(zhuǎn)速升高而斜穿等ge線,故Ne一定時,n越高越廢油。n一定, ge/Me比柴油機大,說明變工況工作平均油耗偏高。 (2)柴油機:最低ge較低,經(jīng)濟區(qū)寬;等ge線在高低速均不收斂,變化較平坦;等Ne線向高轉(zhuǎn)速延伸時,ge變化不大。,萬有特性圖的做法,,柴油機排放萬有特性,柴油機排放萬有特性,柴油機排放萬有特性,圖6-17 燃油的噴射過程,,