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1、汽车发动机原理课件,第九章 发动机特性,目录,第一节 发动机工况和性能指标分析式 第二节 发动机速度特性 第三节 发动机负荷特性 第四节 柴油机调速特性 第五节 发动机万有特性 第六节 车用发动机的匹配,第一节 发动机工况和性能指标分析式,发动机特性在一定条件下，发动机性能指标与特性参数随各种可变因素的变化规律。 发动机实际运行的工作状况简称为工况。 发动机工况可以用一组表征其某种性能的参数来描述 。其中最主要的参数是转速和有效功率（或转矩）。,式中： 有效功率，单位为KW； 发动机输出转矩，单位为Nm ； 发动机工作转速，单位为r/min,发动机在 pe n工况图上的工作区域,图9-1 发动
2、机工况图,发动机的工况大致可分为三类：,恒转速工况 其特点是发动机功率变化，但曲轴转速几乎保持不变。 流体阻力（螺旋桨）工况 其特点是发动机功率与转速之间呈一定的函数关系 。 面工况 其特点是发动机功率与转速在很大范围内各自独立地变化，二者之间没有特定的关系。,二、发动机的功率标定,15min功率 1h功率 12h功率 持续功率,三、发动机特性参数间的关系,第二节 发动机速度特性,发动机速度特性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（转矩、油耗、功率、排气温度、烟度等）随发动机转速的变化规律。 发动机的速度特性曲线是在发动机试验台架上测取的。,一、
3、汽油机速度特性,图9-2 汽油机在全、中和小负荷时的速度特性曲线,图9-3 汽油机在全、中、小三种负荷时各参数随转速变化的规律,二、柴油机速度特性,图9-5 柴油机在全、中、小三种负荷时速度特性曲线,图9-4 柴油机在全、中、小三种负荷时各参数的变化规律,三、柴油机与汽油机的速度特性对比分析,两者明显的差别如下： （一）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦；汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩和功率峰值向低速移动，且随转速增加，不同节气门下的间距变大。 （二）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点
4、要比其低得多。 （三）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽；汽油机其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。,四、发动机转矩特性,（一）转矩特性 发动机的转矩随转速而变化的特性，反映了发动机工作时对外界阻力变化的适应能力。 1.转矩适应性系数 指外特性上的最大转矩与标定工况（发动机铭牌上标出的功率及相应转速）下的转矩之比，用 值表示。,（二）转速适应性系数,标定转速与最大转矩时转速之比称为转速适应性系数，用 值表示。,图9-7 转速适应性系数的影响,第三节 发动机负荷特性,负荷特性指发动机转速一定时
5、，其性能指标随负荷变化的规律。 发动机负荷是一个基本工况参数。负荷特性反映了发动机在维持转速不变而负荷改变工况下的实际工作性能；负荷的大小也代表了发动机工作时热力强度的大小。,一、汽油机负荷特性,当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，燃油消耗量、有效燃油消耗率随负荷变化而变化的关系称为汽油机负荷特性。,图9-8 某汽油机负荷特性,图9-9 汽油机 、 随负荷的变化关系,二、柴油机负荷特性 柴油机转速一定，柴油机的经济性能指标（小时耗油量、有效燃油消耗）随负荷而变化的关系称柴油机的负荷特性。,转速一定时，进入气缸的空气量不变，改变负荷相应改变的是
6、每循环供油量，使混合气浓度变化。因此，柴油机是通过改变混合气的过量空气系数（浓度）来调节负荷，称为“质调节”。,图9-10 某型号柴油机负荷特性 图9-11 柴油机 、 随负荷的变化关系,三、柴油机和汽油机的负荷特性对比分析,（一）柴油机和汽油机的负荷特性的差异 （二）柴油机和汽油机的负荷特性差异的分析,图9-12 汽油机、柴油机负荷特性曲线的对比 （a）指示效率 （b）燃油消耗率,第四节 柴油机的调速特性,制取调速特性的目的是了解当负荷变化时，在调速器的作用下，发动机主要性能指标的变化规律及其特征值，并可检查和评价调速器和校正器的工作质量。 一、发动机稳定工作原理 目前压燃式柴油机上均装有调
7、速器，其最基本功能是限制发动机在高速工况下不致因超速而产生“飞车”，同时也保证在低速与怠速时的稳定运行，并限制在其他工况下的转速波动。,图9-13 汽油机与柴油机的自调节性能对比 （a）汽油机不同节气门位置 （b）柴油机不同节气门位置 实线：发动机转矩；点画线：阻力矩；虚线：调速特性曲线,二、车用柴油机的调速特性,调速特性表达方式：一种以有效功率或平均有效压力为横坐标，相当于负荷特性的形式。另一种表达形式是以转速n为横坐标，相当于速度特性的形式。,图9-14 柴油机的调速特性 a)负荷特性形式 b)速度特性形式,图9-15 两极调速器的调速特性,调速器的工作指标,稳定调速率 瞬时调速率 不灵敏
8、度,第五节 发动机万有特性,一、万有特性 车用发动机的运行工况是极其复杂的，其转速与负荷都在很大的范围内变动，要分析发动机在各种工况下的性能，需要用一系列的速度特性和负荷特性曲线才能全面地评价发动机的性能状况。 为了能在一张图上较全面地表示发动机工况面上的性能，经常应用多参数特性万有特性。,图9-18 汽油机万有特性 图9-19 柴油机万有特性,二、万有特性（负荷特性法）的制取,图9-20 万有特性的制取,三、万有特性的特点,1.曲线分析 2.汽油机与柴油机万有特性的比较,图9-21 后备功率,第六节 车用发动机的匹配,一、动力性的匹配 车用发动机的转矩在汽车驱动轮上产生的驱动力为：,根据发动
9、机外特性转矩曲线得出变速器不同挡位汽车的驱动特性曲线族,图9-22 汽车驱动力行驶阻力平衡图,二、汽车燃油经济性的匹配,提高汽车的燃油经济性，应该从提高发动机的燃油经济性，降低整车运行阻力和完善发动机和汽车传动系统的匹配三方面着手。 从发动机工作原理角度，主要是改善发动机经济性能和合理的匹配。,图9-23 发动机与传动系的经济性匹配,思考与练习：,1何谓发动机工况？ 2何谓发动机速度特性? 对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 3转矩储备系数、转速适应性系数大小对发动机性能有何影响? 4. 何谓发动机负荷特性? 研究发动机负荷特性有何意义? 5. 衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些？ 6. 试分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 7.何谓发动机万有特性? 万有特性曲线形状、位置对发动机性能有何影响?,结束,
