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1、第六章第六章 发动机的特性发动机的特性 第一节第一节 发动机工况发动机工况一、工况定义：一、工况定义：发动机工况是以其发出的功率发动机工况是以其发出的功率P Pe e和转速和转速n n来表示来表示 ： P Pe e =0.1047 =0.1047T Ttqtqn n1010-3-3 KW KW二、稳定工作条件：二、稳定工作条件：当当发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭矩相等（即矩相等（即T Ttqtq=T=TR R）时，两者才能在一定转时，两者才能在一定转速下按一定功率稳定工作。速下按一定功率稳定工作。三、发动机特性：三、发动机特性：类类 型型 定定 义义范范
2、围围调整特性调整特性发动机性能随调整情发动机性能随调整情况而变化的关系况而变化的关系柴油机供油提前角调整特性；汽油机点火柴油机供油提前角调整特性；汽油机点火提前角调整特性；化油器调整特性提前角调整特性；化油器调整特性性能特性性能特性发动机性能随运行工发动机性能随运行工况而变化的关系况而变化的关系万有特性（负荷特性万有特性（负荷特性+速度特性）；烟度速度特性）；烟度特性；调速特性；排放特性；噪声特性特性；调速特性；排放特性；噪声特性四、发动机使用条件及范围：四、发动机使用条件及范围： 第二节第二节 发动机台架试验发动机台架试验一、作一、作 用：用：发动机各项性能指标、参数及各类特性曲线都是在发动
3、机试验发动机各项性能指标、参数及各类特性曲线都是在发动机试验台架上按规定的试验方法进行测定的。台架上按规定的试验方法进行测定的。二、试验台装置：二、试验台装置：主要组成主要组成说说 明明 试验台架试验台架将待测发动机与测功器用联轴节连接，并固定于坚实、防振的水泥基础上。将待测发动机与测功器用联轴节连接，并固定于坚实、防振的水泥基础上。辅助装置辅助装置（1）冷却系统；）冷却系统；（2）量油装置；）量油装置；（3）通风装置；）通风装置；（4）消声地坑）消声地坑自动控制自动控制测试柜测试柜含含各种测量仪器、各种测量仪器、仪表及操纵台仪表及操纵台三、制动测功装置三、制动测功装置测功器测功器 作用作用：
4、（1）吸收试验发动机发出的功，改变其负荷及转速，模拟实际使）吸收试验发动机发出的功，改变其负荷及转速，模拟实际使 用的各种工况；用的各种工况；（2）同时测定发动机输出扭矩：）同时测定发动机输出扭矩： 水力测功器水力测功器 平衡式直流电力测功器平衡式直流电力测功器（可反拖发动机）（可反拖发动机） 电涡流测功器电涡流测功器 分类：分类： 发动机试验台架布置原理图例发动机试验台架布置原理图例五、台架试验综述五、台架试验综述一、概一、概 述述 为了避免引起争论和混乱，使试验得到的结果具有可为了避免引起争论和混乱，使试验得到的结果具有可比性，就必须规定统一的试验标准（包括：试验条件、比性，就必须规定统一
5、的试验标准（包括：试验条件、试验方法、使用仪表、试验环境等）。试验方法、使用仪表、试验环境等）。二、功率标定二、功率标定 制造厂根据发动机的使用特点，考虑其可靠性和寿命，制造厂根据发动机的使用特点，考虑其可靠性和寿命，标出相应的功率和转速（即标定工况）。标出相应的功率和转速（即标定工况）。F定义：定义： 三、标定功率（额定功率）（最大使用功率）三、标定功率（额定功率）（最大使用功率）根据发动机具体用途，在规定的额定（标定）转速下所规定的根据发动机具体用途，在规定的额定（标定）转速下所规定的 功率，它标在发动机铭牌上，是使用中的最大使用功率。功率，它标在发动机铭牌上，是使用中的最大使用功率。F注
6、：注： 额定功率不是发动机所能发出的最大功率。额定功率不是发动机所能发出的最大功率。标定功率全部落在外特性线上。标定功率全部落在外特性线上。 任意一个任意一个转速根据需要都可规定为标定转速转速根据需要都可规定为标定转速 对对应一个标定功率。应一个标定功率。类类 型型定定 义义应应 用用间歇功率间歇功率15min功率功率发动机允许连续运转发动机允许连续运转15min的最大有效功率的最大有效功率汽车、摩托车、摩托汽车、摩托车、摩托艇艇1h功率功率发动机允许连续运转发动机允许连续运转1h 的最的最大有效功率大有效功率运输用拖拉机、工程运输用拖拉机、工程机械、船舶机械、船舶12h功率功率发动机允许连续
7、运转发动机允许连续运转12h 的的最大有效功率最大有效功率耕作用拖拉机、农业耕作用拖拉机、农业排灌、电站排灌、电站持续功率持续功率持续功率持续功率发动机允许长时间连续运转发动机允许长时间连续运转的最大有效功率的最大有效功率农业排灌、电站、农业排灌、电站、船舶、铁路牵引车船舶、铁路牵引车F分类及应用分类及应用F大气状况：大气状况： 六、关于大气修正六、关于大气修正发动机运行地点的环境大气压力、大气温度和相对湿度。发动机运行地点的环境大气压力、大气温度和相对湿度。F大气修正：大气修正： 定义定义：把把不同大气状况下试验所得的结果换算成标准大气状况下的参数。不同大气状况下试验所得的结果换算成标准大气
8、状况下的参数。 目的目的：消除大气状况对发动机性能参数评价的影响；使功率标定不至于混消除大气状况对发动机性能参数评价的影响；使功率标定不至于混乱，产品质量有统一检验标准，同时也便于比较和选用发动机。乱，产品质量有统一检验标准，同时也便于比较和选用发动机。F标准环境状况：标准环境状况： 标标 准准 号号标标 况况 参参 量量 值值应应 用用GB 1105. 187大气压大气压p0=100kpa=0.1Mpa往复活塞式柴往复活塞式柴油机和汽油机油机和汽油机相对湿度相对湿度0 =30%环境温度环境温度T0 =298K=25F有效功率及燃油有效功率及燃油 消耗率校正：消耗率校正： 第三节第三节 发动机
9、的负荷特性发动机的负荷特性评定经济性评定经济性一、定义：一、定义：负荷特性是指发动机转速不变，其经济性负荷特性是指发动机转速不变，其经济性B和和be （或或其它性能）指标其它性能）指标随随负荷负荷Pe或或Ttq或或pme变化的关系变化的关系。二、注释：二、注释：（1 1）负荷可理解为阻力矩的大小，它在数值上应与发动机扭矩、）负荷可理解为阻力矩的大小，它在数值上应与发动机扭矩、 功率有关：功率有关：（2 2）当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶，在不换档的情况下）当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶，在不换档的情况下 必须改变油门以适应外界阻力矩的变化，保持发动机转速不变。必须改变油门以适应
10、外界阻力矩的变化，保持发动机转速不变。三、关于负荷特性试验：三、关于负荷特性试验：负荷特性试验准备负荷特性试验准备负荷特性图负荷特性图将（汽油机的化油器将（汽油机的化油器, 点火提前点火提前角）或（柴油机的供油提前角）角）或（柴油机的供油提前角）调整好调整好; 测取时按规定保持冷却测取时按规定保持冷却水和润滑油温度在最佳状态水和润滑油温度在最佳状态.负荷特性负荷特性试验原理试验原理、结论（车用发动机）：、结论（车用发动机）： 同一转速下的最低耗油率同一转速下的最低耗油率b beminemin愈愈 小，曲线变化愈平坦，则经济性小，曲线变化愈平坦，则经济性 就愈好；就愈好； bebe随负荷的增加而
11、降低，在负荷随负荷的增加而降低，在负荷 约为约为80%80%时时bebe达到最小，随后又达到最小，随后又 增加；在低负荷区曲线变化得增加；在低负荷区曲线变化得 更快些。更快些。 汽油机负荷特性曲线变化比柴油汽油机负荷特性曲线变化比柴油 机的陡，故柴油机的经济性比汽机的陡，故柴油机的经济性比汽 油机好。油机好。柴油机负荷特性图柴油机负荷特性图 第四节第四节 发动机的速度特性发动机的速度特性一、定义：一、定义：速度特性是指油门开度不变，其性能指标（速度特性是指油门开度不变，其性能指标（P Pe e、T Ttqtq、b be e、B B、T Tr r）随转速变化的关系。随转速变化的关系。二、注释：二
12、、注释： 若驾驶员将油门位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车行若驾驶员将油门位置保持一定，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。加，这时发动机即沿速度特性工作。速速度度特特性性部分速度特性部分速度特性油门部分开启（小于全开）时油门部分开启（小于全开）时所测得的速度特性所测得的速度特性有无数条有无数条外特性外特性全负荷速度特性全负荷速度特性油门全开时所测得的速度特性油门全开时所测得的速度特性 外特性曲线只有一条外特性曲线只有一条 ； 它代表发动机的最高动力性它代表发动机的
13、最高动力性 能，代表该机在使用中允许能，代表该机在使用中允许 达到的最高性能达到的最高性能 ； 其上的每一点表示在此转速其上的每一点表示在此转速 下的最大功率下的最大功率三、速度特性分类：三、速度特性分类：汽汽油油机机速速度度特特性性柴柴油油机机速速度度特特性性11全负荷全负荷 275%275%负荷负荷 3 350%50%负荷负荷 425%425%负荷负荷柴油机速度特性分析柴油机速度特性分析汽油机速度特性分析汽油机速度特性分析 各种负荷下各种负荷下Ttq曲线变化较平坦曲线变化较平坦 （略凸）（略凸） 各种负荷下，各种负荷下， be曲线较平坦，略曲线较平坦，略 凹且两端上翘；最经济区的转速凹且两
14、端上翘；最经济区的转速 范围较宽；且约范围较宽；且约75%负荷时最经负荷时最经 济有济有bemin。 n Pe Ttq总趋势是总趋势是n Ttq 且较陡且较陡; 节气门开度愈小节气门开度愈小(负荷愈小负荷愈小) 则则 n Ttq be随负荷减小而翘曲度越大；经济随负荷减小而翘曲度越大；经济 区的转速范围愈窄；另约区的转速范围愈窄；另约75%负荷负荷 时最经济有时最经济有bemin。 Pe 呈上凸曲线，呈上凸曲线，n Pe 四、扭矩特性四、扭矩特性 外特性外特性 在不换档的情况下在不换档的情况下, ,油门开度最大时油门开度最大时, ,发动机的扭矩随转速的变化关系发动机的扭矩随转速的变化关系. .
15、表征参量表征参量扭矩储备系数扭矩储备系数适应性系数适应性系数K转速储备系数转速储备系数N表达式表达式意义意义范范围围汽油机汽油机10%30%1. 2 1.41. 15 2.0柴油机柴油机5%10%1.051. 5 2.0因扭矩曲线平坦因扭矩曲线平坦, 需调速器进行油量需调速器进行油量校正以满足车用柴油机的工作需要校正以满足车用柴油机的工作需要v 希望外特性功率曲线丰满些希望外特性功率曲线丰满些,以提高后以提高后 备功率备功率, 最终提高爬坡加速性能最终提高爬坡加速性能;v 希望希望be曲线下凹平缓些以获得较宽的曲线下凹平缓些以获得较宽的 经济转速范围经济转速范围;v 希望希望Ttq曲线陡些以提
16、高阻抗能力曲线陡些以提高阻抗能力;五、车用客户需求五、车用客户需求 理想特性曲线：理想特性曲线： 第七节第七节 万有特性万有特性一、万有特性图：一、万有特性图：它是多参数特性曲线图它是多参数特性曲线图, ,能在一张能在一张图上较全面地表示发动机的性能图上较全面地表示发动机的性能. .二、等油耗率曲线：二、等油耗率曲线：v 各各等等油耗率曲线不相交油耗率曲线不相交;v 最内层的等油耗率曲线表最内层的等油耗率曲线表 示最经济示最经济;v 曲线愈向外曲线愈向外,经济性愈差经济性愈差; 万有特性的等油耗率曲线的作法万有特性的等油耗率曲线的作法三、等功率曲线：三、等功率曲线：v 例例: 20KW等功率曲
17、线的作法等功率曲线的作法5、汽汽车车选选配配发发动动机机2。因因汽汽车车的的负负荷荷范范围围较较广广，在在较较广广的的负负荷荷范范围围内内发发动动机机2有有较较低低的的油油耗耗率率be，且且bemin2250g/kw.h ；农农业业灌灌溉溉机机械械（抽抽水水）选选配配发发动动机机2。因因农农业业灌灌溉溉机机械械抽抽水水流流量量变变化化不不大大，故故负负荷荷变变化化较较小小，而而在在75%85%负负荷荷区区有有相相对对较较低的低的be，且，且bemin1250g/kw.h 。8、有有无无数数个个。因因为为标标定定功功率率是是制制造造厂厂根根据据发发动动机机具具体体用用途途，在在规规定定的的额额定定（标标定定）转转速速下下所所规规定定的的功功率率，是是使使用用中中的的最最大大使使用用功功率率；任任意意一一个个转转速速都都可可以以根根据据具具体体需需要要规规定定为为标标定定转转速速且且对对应应一一个个标标定定功功率率；而而外外特特性性曲曲线线上上每每一一点点表表示示在在此此转转速速下下的的最最大大功功率率（油油门门开开度度最最大大）；故故标标定定功功率率全全部部落在外特性曲线上。落在外特性曲线上。
