内燃机特性课件

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1、第七章第七章 内燃机特性内燃机特性 内燃机的特性是内燃机的特性是内燃机的特性是内燃机的特性是内燃机性能内燃机性能内燃机性能内燃机性能的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已经介绍的内燃机调速特性与调整特性经介绍的内燃机调速特性与调整特性经介绍的内燃机调速特性与调整特性经介绍的内燃机调速特性与调整特性( ( ( (如如如如点火提前角调整特性、供油提前角调整点火提前角调整特性、供油提前角调整点火提前角调整特性、供油提前角调整点火提前角调整特性、供油提前角调整特性特性特性特

2、性) ) ) )外，本章将重点介绍内燃机的基本特性，如外，本章将重点介绍内燃机的基本特性，如外，本章将重点介绍内燃机的基本特性，如外，本章将重点介绍内燃机的基本特性，如负荷特性、速度特性、万有特负荷特性、速度特性、万有特负荷特性、速度特性、万有特负荷特性、速度特性、万有特性性性性等。等。等。等。内燃机特性研究内燃机特性的必要性研究内燃机特性的必要性 为了评价内燃机在不同工况下运行的动为了评价内燃机在不同工况下运行的动力性指标力性指标( (如如功率、转矩、平均有效压力功率、转矩、平均有效压力等等) )、经济性指标经济性指标( (燃油消耗率燃油消耗率) )、排放指标排放指标以及反以及反映工作过程进

3、行的完善程度指标映工作过程进行的完善程度指标( (如如指示热效指示热效率、充量系数以及机械效率率、充量系数以及机械效率) )等，就必须研究等，就必须研究内燃机的特性。内燃机的特性。 内燃机特性研究发动机运行特性的意义研究发动机运行特性的意义1 1、与汽车进行全工况的合理匹配、与汽车进行全工况的合理匹配 由由发发动动机机运运行行特特性性转转化化而而得得的的汽汽车车的的运运行行特特性性，如如驱动力特性、燃油经济性、运转稳定性、安全性驱动力特性、燃油经济性、运转稳定性、安全性等等 2 2、特特性性曲曲线线不不能能满满足足要要求求时时进进行行调调节节和和校校正正 柴柴油油机机调调速速装装置置 、点点火

4、火和和喷喷油油提提前前装装置置，可可变变配配气气相相位位系统系统 电电子子控控制制技技术术使使更更多多的的参参数数有有了了实实时时调调控控的的可可能能，出出现现了了多多种种发发动动机机的的“可可变变”技术，技术， 内燃机特性有关定义有关定义 所谓所谓内燃机的特性内燃机的特性内燃机的特性内燃机的特性，就是指上述性能参数随参数，就是指上述性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。调整情况或运转工况变化的规律。 性能指标随调整情况变化的特性称为性能指标随调整情况变化的特性称为调整特性调整特性调整特性调整特性，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；

5、性能指标随运行工况变化的特性称为性能指标随运行工况变化的特性称为性能特性性能特性性能特性性能特性，如如负荷特性负荷特性、速度特性速度特性和和调速特性调速特性等。等。 用来表示特性的曲线称为用来表示特性的曲线称为特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线，它是评价内它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。燃机的一种简单、直观、方便的形式。内燃机特性第一节第一节 内燃机的工况内燃机的工况 内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。 表征内燃机运行工况的参数可由下式给出表征内燃机运行工况的参数可由下式给出 式中，式中，N Ne e为有效功率，为有效功率，M Me

6、e为内燃机的转矩，为内燃机的转矩，n n为内燃机的为内燃机的工作转速。工作转速。 式中的三个参数中，只有两个是独立变量，换句话说，式中的三个参数中，只有两个是独立变量，换句话说，当任意两个参数固定后，第三个参数就可以通过该式求出。当任意两个参数固定后，第三个参数就可以通过该式求出。比较常用的是用比较常用的是用M Me e与与n n或者或者N Ne e与与n n两组参数来表征内燃机稳定运两组参数来表征内燃机稳定运行的工况点，原因在于转速行的工况点，原因在于转速n n表示内燃机工作过程进行的速度表示内燃机工作过程进行的速度快慢，而快慢，而M Me e或或N Ne e说明内燃机发出功率或承受负荷能力

7、的大小。说明内燃机发出功率或承受负荷能力的大小。 内燃机的负荷，通常是指内燃机所遇到的阻力矩的大小，内燃机的负荷，通常是指内燃机所遇到的阻力矩的大小，由于平均有效压力由于平均有效压力p pe e正比于转矩，故有时也用正比于转矩，故有时也用p pe e来表示负荷的来表示负荷的高低。高低。内燃机特性内燃机的工作区域内燃机的工作区域以负荷和转速为坐标的平面叫发动机的以负荷和转速为坐标的平面叫发动机的工况平面工况平面 点工况运行点工况运行 （泵站）（泵站）线工况运行线工况运行 （发电机组（发电机组 、螺旋桨、螺旋桨 ）面工况运行面工况运行 （汽车）（汽车）内燃机特性N Ne.e.左侧边界线为内燃机最低

8、稳定左侧边界线为内燃机最低稳定左侧边界线为内燃机最低稳定左侧边界线为内燃机最低稳定工作转速工作转速工作转速工作转速n n n nminminminmin限制线，低于此转限制线，低于此转限制线，低于此转限制线，低于此转速时，由于曲轴飞轮等运动部速时，由于曲轴飞轮等运动部速时，由于曲轴飞轮等运动部速时，由于曲轴飞轮等运动部件储存能量较小，导致转速波件储存能量较小，导致转速波件储存能量较小，导致转速波件储存能量较小，导致转速波动大，内燃机无法稳定工作动大，内燃机无法稳定工作动大，内燃机无法稳定工作动大，内燃机无法稳定工作 右侧边界线为最高转右侧边界线为最高转右侧边界线为最高转右侧边界线为最高转速速速

9、速n n n nmaxmaxmaxmax限制线，受到限制线，受到限制线，受到限制线，受到转速过高所导致的惯转速过高所导致的惯转速过高所导致的惯转速过高所导致的惯性力增大、机械摩擦性力增大、机械摩擦性力增大、机械摩擦性力增大、机械摩擦损失加剧、充量系数损失加剧、充量系数损失加剧、充量系数损失加剧、充量系数下降、工作过程恶化下降、工作过程恶化下降、工作过程恶化下降、工作过程恶化等各种不利因素的限等各种不利因素的限等各种不利因素的限等各种不利因素的限制制制制 上边界线上边界线上边界线上边界线3 3 3 3为内燃机油为内燃机油为内燃机油为内燃机油量控制机构处于最大量控制机构处于最大量控制机构处于最大量

10、控制机构处于最大位置时，不同转速下位置时，不同转速下位置时，不同转速下位置时，不同转速下内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最内燃机所能发出的最大功率大功率大功率大功率 内燃机特性内燃机特性发动机的工作区域及限制发动机的工作区域及限制1) 1) a a曲曲线线是是各各转转速速时时最最大大功功率率( (转转矩矩) )的的限限制制线线，到标定点到标定点A A为止。为止。2) b2) b曲线是各负荷条件下的最高转速限制线。曲线是各负荷条件下的最高转速限制线。3) c3) c曲线是发动机最低稳定工作转速限制线曲线是发动机最低稳定工作转速限制线4) d4) d曲线是各个踏板位置下的空转怠

11、速线。曲线是各个踏板位置下的空转怠速线。5)5)输输出出功功率率为为负负值值的的e e曲曲线线是是发发动动机机灭灭火火，外外力力倒拖时的工况线。倒拖时的工况线。 内燃机特性几点说明几点说明1 1、a a b b曲曲线线在在最最大大加加速速踏踏板板位位置置条条件件下下获获得得的的。汽汽油油机机在在节节气气门门全全开开时时获获得得，称称为为速速度度外外特特性性线线；对对于于柴柴油油机机则则a a为为校校正正外外特特性性线线， b b曲曲线线则则是是调调速速器器起起作作用的用的调速特性调速特性线。线。 2 2、低低于于c c曲曲线线转转速速时时，由由于于燃燃烧烧波波动动和和运运动动件件惯惯性性过过小

12、，发动机无法稳定工作。小，发动机无法稳定工作。3 3、“加速踏板加速踏板”与与“油门油门”踏板踏板 ：对汽油机，控制节气门开度，称为油门是妥当的。对汽油机，控制节气门开度，称为油门是妥当的。柴柴油油机机有有时时并并不不直直接接控控制制喷喷油油泵泵的的油油量量调调节节杆杆，而而是是通通过过控控制制调调速速器器起起作作用用，与与供供油油量量不不呈呈线线性性关关系系。所以称为所以称为“油门油门”是不妥的是不妥的 内燃机特性一、内燃机的三类典型工况一、内燃机的三类典型工况内燃机特性Ne.第第第第类工况，其特点是内燃类工况，其特点是内燃类工况，其特点是内燃类工况，其特点是内燃机的功率变化时，转速几乎机的

13、功率变化时，转速几乎机的功率变化时，转速几乎机的功率变化时，转速几乎保持不变。该工况又被称为保持不变。该工况又被称为保持不变。该工况又被称为保持不变。该工况又被称为固定式内燃机工况。例如，固定式内燃机工况。例如，固定式内燃机工况。例如，固定式内燃机工况。例如，发电用内燃机，其负荷呈阶发电用内燃机，其负荷呈阶发电用内燃机，其负荷呈阶发电用内燃机，其负荷呈阶跃式突变，并没有一定的规跃式突变，并没有一定的规跃式突变，并没有一定的规跃式突变，并没有一定的规律、然而内燃机的转速必须律、然而内燃机的转速必须律、然而内燃机的转速必须律、然而内燃机的转速必须保持稳定，以保证输送电压保持稳定，以保证输送电压保持

14、稳定，以保证输送电压保持稳定，以保证输送电压和频率的恒定，反映在工况和频率的恒定，反映在工况和频率的恒定，反映在工况和频率的恒定，反映在工况图上就是图上就是图上就是图上就是条垂直线条垂直线条垂直线条垂直线( ( ( (图中的图中的图中的图中的曲线曲线曲线曲线1 1 1 1) ) ) )，称为线工况。灌溉，称为线工况。灌溉，称为线工况。灌溉，称为线工况。灌溉用内燃机，除了起动和过渡用内燃机，除了起动和过渡用内燃机，除了起动和过渡用内燃机，除了起动和过渡工况外，在运行过程中负荷工况外，在运行过程中负荷工况外，在运行过程中负荷工况外，在运行过程中负荷与转速均保持不变，称为点与转速均保持不变，称为点与

15、转速均保持不变，称为点与转速均保持不变，称为点工况工况工况工况( ( ( (图中的图中的图中的图中的A A A A点点点点) ) ) )。内燃机特性Ne.第二类工况，其特点是内燃第二类工况，其特点是内燃第二类工况，其特点是内燃第二类工况，其特点是内燃机的功率与转速接近于幂函机的功率与转速接近于幂函机的功率与转速接近于幂函机的功率与转速接近于幂函数关系，如图中的曲线数关系，如图中的曲线数关系，如图中的曲线数关系，如图中的曲线2 2 2 2示的示的示的示的三次幂函数三次幂函数三次幂函数三次幂函数( )( )( )( )。当内燃机作为船用主机驱动当内燃机作为船用主机驱动当内燃机作为船用主机驱动当内燃

16、机作为船用主机驱动螺旋桨时，内燃机所发出的螺旋桨时，内燃机所发出的螺旋桨时，内燃机所发出的螺旋桨时，内燃机所发出的功率必须与螺旋桨吸收的功功率必须与螺旋桨吸收的功功率必须与螺旋桨吸收的功功率必须与螺旋桨吸收的功率相等，而吸收功率又取决率相等，而吸收功率又取决率相等，而吸收功率又取决率相等，而吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低，且与于螺旋桨转速的高低，且与于螺旋桨转速的高低，且与于螺旋桨转速的高低，且与转速成幂函数关系，这样，转速成幂函数关系，这样，转速成幂函数关系，这样，转速成幂函数关系，这样，内燃机功率就呈现一种十分内燃机功率就呈现一种十分内燃机功率就呈现一种十分内燃机功率就呈现一种十分有规律

17、的变化。该类工况常有规律的变化。该类工况常有规律的变化。该类工况常有规律的变化。该类工况常被称为螺旋桨工况或推进工被称为螺旋桨工况或推进工被称为螺旋桨工况或推进工被称为螺旋桨工况或推进工况，也属于线工况。况，也属于线工况。况，也属于线工况。况，也属于线工况。 内燃机特性Ne.第三类工况，其特点是功率第三类工况，其特点是功率第三类工况，其特点是功率第三类工况，其特点是功率与转速都在很大范围内变化，与转速都在很大范围内变化，与转速都在很大范围内变化，与转速都在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系。它们之间没有特定的关系。它们之间没有特定的关系。它们之间没有特定的关系。汽车及其他陆地运输用内燃汽车

18、及其他陆地运输用内燃汽车及其他陆地运输用内燃汽车及其他陆地运输用内燃机，都居于这种工况。此时，机，都居于这种工况。此时，机，都居于这种工况。此时，机，都居于这种工况。此时，内燃机的转速决定于行驶速内燃机的转速决定于行驶速内燃机的转速决定于行驶速内燃机的转速决定于行驶速度、可以从最低稳定转速一度、可以从最低稳定转速一度、可以从最低稳定转速一度、可以从最低稳定转速一直变到最高转速；负荷取决直变到最高转速；负荷取决直变到最高转速；负荷取决直变到最高转速；负荷取决于行驶阻力，在同一转速下，于行驶阻力，在同一转速下，于行驶阻力，在同一转速下，于行驶阻力，在同一转速下，可以从零变到全负荷。内燃可以从零变到

19、全负荷。内燃可以从零变到全负荷。内燃可以从零变到全负荷。内燃机可能的工作区域就是该种机可能的工作区域就是该种机可能的工作区域就是该种机可能的工作区域就是该种类型内燃机的实际工作区域，类型内燃机的实际工作区域，类型内燃机的实际工作区域，类型内燃机的实际工作区域，相应的工况区域称为面工况。相应的工况区域称为面工况。相应的工况区域称为面工况。相应的工况区域称为面工况。内燃机特性工况由转速和曲轴输出功率表示 点工况运行点工况运行点工况运行点工况运行 （泵站）（泵站）（泵站）（泵站）线工况运行线工况运行线工况运行线工况运行 （发电机组（发电机组（发电机组（发电机组 、螺旋桨、螺旋桨、螺旋桨、螺旋桨 ）面

20、工况运行面工况运行面工况运行面工况运行 （汽车（汽车（汽车（汽车）各负荷最高各负荷最高转速限制线转速限制线最低转速限最低转速限制线制线各转速下最大各转速下最大功率（油门最功率（油门最大）限制线大）限制线最高转速最高转速倒拖工况线倒拖工况线空转怠速线空转怠速线内燃机特性二、内燃机有效性能指标与工作过程参数二、内燃机有效性能指标与工作过程参数 之间的函数关系之间的函数关系内燃机特性第二节第二节 内燃机的负荷特性内燃机的负荷特性定义定义作用作用测试方法测试方法曲线及说明曲线及说明内燃机特性定义定义 负荷特性是负荷特性是指当转速指当转速n n不变时不变时，内燃机的，内燃机的性能性能指标（经济性指标指标

21、（经济性指标g ge e、G GT T）随随负荷负荷而变化的关而变化的关系，用曲线的形式表示出来，就称为负荷特系，用曲线的形式表示出来，就称为负荷特性曲线。性曲线。内燃机特性作作 用用 由于负荷特性可以直观地显示发动机在由于负荷特性可以直观地显示发动机在不同负荷下运转的经济性以及排温等参数，不同负荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较容易测定，因而在内燃机的调试过程且比较容易测定，因而在内燃机的调试过程中，经常用来作为性能比较的依据。中，经常用来作为性能比较的依据。 由于由于每一每一 条负荷特性仅对应内燃机的一条负荷特性仅对应内燃机的一种转速，种转速，为了满足实际应用的要求，需要测为了满足实际

22、应用的要求，需要测出不同转速下的多个负荷特性曲线。同时，出不同转速下的多个负荷特性曲线。同时，根据这些特性曲线，可以得到发动机的另外根据这些特性曲线，可以得到发动机的另外一个重要的特性一个重要的特性万有特性。万有特性。 内燃机特性测试方法测试方法 负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取的。试验时，调整测功器负荷的大小，并相的。试验时，调整测功器负荷的大小，并相应调整油量调节机构位置，以保持发动机的应调整油量调节机构位置，以保持发动机的转速不变，待工况稳定后，依次记录不同负转速不变，待工况稳定后，依次记录不同负荷下的有关数据，并整理得到性能曲线。荷下的有关数据，

23、并整理得到性能曲线。 内燃机特性测量与计算参数测量与计算参数 测量参数测量参数1 1 转速转速n n 转速传感器转速传感器2 2 油耗油耗 油耗仪油耗仪3 3 测功器读数测功器读数 测功器测功器 4 4 各种温度、压力各种温度、压力5 5 测量环境的温度、湿度、压力测量环境的温度、湿度、压力内燃机特性扭矩测试仪器扭矩测试仪器 台架上都采用吸收式测功器，常用的有水台架上都采用吸收式测功器，常用的有水力测功器、电力测功器、电涡流测功器。力测功器、电力测功器、电涡流测功器。1 1）水力测功器）水力测功器 水力测功器是一种典型的吸收型测功器，水力测功器是一种典型的吸收型测功器，它将发动机的输出功率转变

24、为热量消耗掉，它将发动机的输出功率转变为热量消耗掉，同时在此过程中完成转矩测量。同时在此过程中完成转矩测量。内燃机特性 水力测功器主要有转子和定子（外壳）两部分组成。水力测功器主要有转子和定子（外壳）两部分组成。它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋转所产生的磨擦阻力来吸收发动机功率，同时通过转所产生的磨擦阻力来吸收发动机功率，同时通过与可摆动的外壳相连的测力机构测出转矩。由于转与可摆动的外壳相连的测力机构测出转矩。由于转子的结构不同，水力测功器大体上分为柱销式、盘子的结构不同，水力测功器大体上分为柱销式、盘式和涡流式式和涡流式3 3种型式。种

25、型式。内燃机特性内燃机特性内燃机特性内燃机特性内燃机特性内燃机带动测功机内燃机带动测功机转子旋转转子旋转, , 将水搅向外围将水搅向外围, , 水与搅棒的摩擦力带动水与搅棒的摩擦力带动定子转动。定子转动。水环越厚水环越厚, , 摩擦阻力越大摩擦阻力越大, , 相当于外界阻力矩越大。相当于外界阻力矩越大。内燃机特性优点：优点：结构简单、价廉、工作可靠、应用范围结构简单、价廉、工作可靠、应用范围广、功率储备大、使用方便；广、功率储备大、使用方便；缺点：测量精度低、排水温度不能太高、精度缺点：测量精度低、排水温度不能太高、精度依赖供水压力稳定性。依赖供水压力稳定性。内燃机特性计算参数计算参数1 1

26、实测有效扭矩实测有效扭矩 2 2 实测有效功率实测有效功率 （kWkW） 式中：式中：nn转速（转速（r/minr/min） Me Me实测有效扭矩（实测有效扭矩（nmnm）3 3小时耗油量小时耗油量G GT T4 4耗油率耗油率g ge e=G=GT T/N/Ne e内燃机特性对于一条特定的对于一条特定的对于一条特定的对于一条特定的负荷特性曲线而负荷特性曲线而负荷特性曲线而负荷特性曲线而言，转速是固定言，转速是固定言，转速是固定言，转速是固定不变的，这样有不变的，这样有不变的，这样有不变的，这样有效功率效功率效功率效功率N N N Ne e e e、有效、有效、有效、有效转矩转矩转矩转矩M

27、M M Me e e e与平均有与平均有与平均有与平均有效压力效压力效压力效压力p p p pe e e e互成比互成比互成比互成比例关系，均可用例关系，均可用例关系，均可用例关系，均可用来表示负荷的大来表示负荷的大来表示负荷的大来表示负荷的大小。小。小。小。 负荷特性的横坐标通常是上述三个参数之一，较为负荷特性的横坐标通常是上述三个参数之一，较为负荷特性的横坐标通常是上述三个参数之一，较为负荷特性的横坐标通常是上述三个参数之一，较为常用的是有效功率常用的是有效功率常用的是有效功率常用的是有效功率P P P Pe e e e或平均有效压力或平均有效压力或平均有效压力或平均有效压力p p p p

28、e e e e。纵坐标主要是。纵坐标主要是。纵坐标主要是。纵坐标主要是燃油消耗量燃油消耗量燃油消耗量燃油消耗量G G G GT T T T、燃油消耗率、燃油消耗率、燃油消耗率、燃油消耗率g g g ge e e e以及排温、烟度、机械效以及排温、烟度、机械效以及排温、烟度、机械效以及排温、烟度、机械效率率率率m m m m等。如图所示的就是典型的负荷特性曲线。等。如图所示的就是典型的负荷特性曲线。等。如图所示的就是典型的负荷特性曲线。等。如图所示的就是典型的负荷特性曲线。 内燃机特性耗油率的测量耗油率的测量容积法容积法内燃机特性容积法仪器容积法仪器内燃机特性耗油率的测量耗油率的测量质量法质量法

29、内燃机特性质量法仪器质量法仪器内燃机特性一一 汽油机的负荷特性汽油机的负荷特性 转速转速n n不变，发动机的不变，发动机的经济性指标随负荷变化的经济性指标随负荷变化的关系。关系。（一）（一） 定义定义 转速转速n n不变，汽油机的不变，汽油机的经济性指标随负荷经济性指标随负荷 节节气门开度变化的关系。气门开度变化的关系。（二）（二） 特性曲线特性曲线内燃机特性汽油机汽油机指示效率指示效率 、机械效、机械效率、充气效率、率、充气效率、过量空气系数过量空气系数 、油、油耗率、总油耗耗率、总油耗随负荷的变化随负荷的变化内燃机特性1 曲线曲线 负荷负荷 节气门开度节气门开度 , 曲曲线陡。线陡。 负荷

30、负荷 为发出最大功率为发出最大功率 1, 燃烧不完全燃烧不完全 。2 曲线曲线 负荷负荷 负荷负荷，开度，开度7080%时时 化油器中省油器化油器中省油器（或多腔分动化油器的副腔）开始起作用（或多腔分动化油器的副腔）开始起作用, 使混合使混合气变浓气变浓, = 0.80.9 。内燃机特性二二 柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性（一）（一） 定义定义 转速转速n n不变，柴油机的不变，柴油机的经济性指标随负荷经济性指标随负荷 喷油泵齿条或拉杆位置喷油泵齿条或拉杆位置变化的关系。变化的关系。（二）（二） 特性曲线特性曲线内燃机特性柴油机柴油机指示效率指示效率 、机械效、机械效率、循环供油量、率、循环

31、供油量、油耗率、总油耗油耗率、总油耗随负荷的变化随负荷的变化内燃机特性1 ， 曲线曲线负荷负荷 g 燃烧完全程度燃烧完全程度 。负荷负荷 g Ni ,Nm 基本不变基本不变 m m=1-=1-N Nm m/N/Ni i 。2 ge曲线曲线 负荷负荷 g m m，i i ge 。 负荷负荷 g 燃烧恶化燃烧恶化 m m ， i i ge 。 若负荷若负荷 冒黑烟、积炭冒黑烟、积炭 , 发动机过热发动机过热, 故故障障 , 寿命寿命 。内燃机特性3 ge曲线上的特征点曲线上的特征点1点点 gemin。2点点 排黑烟排黑烟, 冒烟界限点。冒烟界限点。 标定功率的选择：标定功率的选择： 车用柴油机车用

32、柴油机 定在冒烟界限处，即定在冒烟界限处，即2点。点。 拖拉机柴油机拖拉机柴油机 定在冒烟界限定在冒烟界限2点以内。点以内。3点点 Nemax点。点。 过过3点点 GT，ge Ne 。 选择气道、燃烧室结构选择气道、燃烧室结构, 调整燃料供给系调整燃料供给系统统, 常以负荷特性作为标准。常以负荷特性作为标准。内燃机特性三三 汽油机与柴油机负荷特性曲线分析汽油机与柴油机负荷特性曲线分析1 1 同一同一n n下：下：（1 1） gemin gemin 经济性好。经济性好。（2 2） 曲线平缓曲线平缓 负荷变化较广时负荷变化较广时, , 能保持较好的经济性。能保持较好的经济性。 柴油机比汽油机柴油机

33、比汽油机gemingemin低低, , 且曲线平缓。且曲线平缓。 所以，柴油机的经济性比汽油机的好。所以，柴油机的经济性比汽油机的好。2 从负荷特性曲线可知从负荷特性曲线可知, 小负荷时小负荷时, ge 。 所以，在功力性满足的前提下所以，在功力性满足的前提下, 不宜装功率过大的不宜装功率过大的发动机发动机, 以求以求ge 避免大马拉小车。避免大马拉小车。3 3 全面评价经济性全面评价经济性, , 应作出不同应作出不同n n下的许多负荷下的许多负荷特性曲线特性曲线 万有特性曲线。万有特性曲线。内燃机特性汽、柴油机负荷特性曲线的对比汽、柴油机负荷特性曲线的对比 汽汽汽汽油油油油机机机机有有有有效

34、效效效燃燃燃燃油油油油消消消消耗耗耗耗率率率率都比同负荷的柴油机高都比同负荷的柴油机高都比同负荷的柴油机高都比同负荷的柴油机高 中、低负荷处的差值明显中、低负荷处的差值明显中、低负荷处的差值明显中、低负荷处的差值明显比最低油耗点和标定功率比最低油耗点和标定功率比最低油耗点和标定功率比最低油耗点和标定功率处大。处大。处大。处大。内燃机特性1)1)汽汽油油机机有有效效燃燃油油消消耗耗率率都都比比同同负负荷荷的的柴柴油油机机高高 2)2)中中、低低负负荷荷处处的的差差值值明明显显比比最最低低油油耗耗点点和和标标定功率处大。定功率处大。统计资料表明，汽、柴油机最低燃油消耗率统计资料表明，汽、柴油机最低

35、燃油消耗率的差值约的差值约1515一一3030，而综合使用油耗的差，而综合使用油耗的差值可达值可达25254545内燃机特性第三节第三节 发动机速度特性发动机速度特性 内燃机速度特性，是指内燃机在油量调节内燃机速度特性，是指内燃机在油量调节机构机构( (油量调节齿条、拉杆或节气门开度油量调节齿条、拉杆或节气门开度) )保保持不变的情况下，主要性能指标持不变的情况下，主要性能指标( (转矩、油耗、转矩、油耗、功率、排温、烟度等功率、排温、烟度等) )随内燃机转速的变化规随内燃机转速的变化规律。律。 当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若油门当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若油门位置不变，转速会因路况的改

36、变而发生变化，位置不变，转速会因路况的改变而发生变化，这时内燃机是沿速度特性工作。这时内燃机是沿速度特性工作。 内燃机特性测试方法测试方法 速度特性也是在内燃机试验台架上测出速度特性也是在内燃机试验台架上测出的。的。 测量时，将油量调节机构位置固定不动，测量时，将油量调节机构位置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线，改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标。一般是以发动机转速作为横坐标。 内燃机特性部分速度特性与外特性部分速度特性与外特性 当油量控制机构在标定位置时，测得的当油量

37、控制机构在标定位置时，测得的特性为全负荷速度特性特性为全负荷速度特性( (简称简称外特性外特性) )； 油量低于标定位置时的速度特性，称为油量低于标定位置时的速度特性，称为部分负荷速度特性部分负荷速度特性。 由于外特性上反映了内燃机所能达到的由于外特性上反映了内燃机所能达到的最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及对应的转速，因而是十分重要的，所有发动对应的转速，因而是十分重要的，所有发动机出厂时都必须提供该特性。机出厂时都必须提供该特性。 内燃机特性一一 汽油机的速度特性汽油机的速度特性（一）（一） 定义定义 汽油机节气门开度固定不变，汽油机性能汽油机节气

38、门开度固定不变，汽油机性能指标随转速指标随转速n n变化的关系。变化的关系。 外特性外特性 （全负荷的速度特性）（全负荷的速度特性） 节气门节气门全开全开 （ 100% 100% ）, , 测得的速度特性。测得的速度特性。 部分速度特性部分速度特性 节气门固定在部分开启节气门固定在部分开启位置位置, , 测得的速度特性。测得的速度特性。内燃机特性内燃机特性汽油机速度特性汽油机速度特性内燃机特性汽油机汽油机指示效率指示效率 、机械效率、充气效率、过、机械效率、充气效率、过量空气系数量空气系数 随速度的变化随速度的变化内燃机特性（二）二） 外特性曲线外特性曲线1 Me1 Me曲线曲线 n n g

39、g （ 不多不多 ） （1 1）v v n n 气流惯性气流惯性 v v ；n n 节流损失节流损失 v v 。（2 2） i i n n 气流运动气流运动 混合气形混合气形成改善成改善 i i ； n n 燃烧时间燃烧时间 ，所占曲轴转角，所占曲轴转角 i i 。（3 3） m m n n m m 。内燃机特性（4 4） M Me e 低速时低速时: :n n v v i i m m 使使M Me e变化不大变化不大, ,略有略有 ；高速时高速时: : n n v v i i m m 使使M Me e 。2 2 NeNe曲线曲线 低速时低速时: n: n M Me e （ 不大不大 ）, ,

40、 但但 N Ne e M Me e n n N Ne e； 高速时高速时: n: n M Me e N Ne e （ 不大不大 ）。）。 内燃机特性3 ge 曲线曲线 低速时低速时: n i i m m ，i i 大于大于m m ge （ 不大不大 ）；）； 高速时高速时: n i i ，m m ge 。 4 GT 曲线曲线 低速时低速时: n v v ，n GT （ 不大不大 ）；）； 高速时高速时: n v v ，n GT。 GT 曲线先缓后陡。曲线先缓后陡。内燃机特性（三）部分速度特性曲线（三）部分速度特性曲线内燃机特性二二 柴油机的速度特性柴油机的速度特性（一）（一） 定义定义 油量调

41、节机械油量调节机械 （ 油门拉杆或齿条油门拉杆或齿条 ） 位位置固定不动置固定不动, , 柴油机性能指标随转速柴油机性能指标随转速n n变化的变化的关系。关系。 外特性外特性 （ 全负荷的速度特性全负荷的速度特性 ） 油量油量调节机构固定在标定功率循环油量位置时调节机构固定在标定功率循环油量位置时, , 测得的速度特性。测得的速度特性。 部分速度特性部分速度特性 油调节机构固定在小于油调节机构固定在小于标定功率循环供油位置时标定功率循环供油位置时, , 测得的速度特性。测得的速度特性。内燃机特性柴油机速度特性柴油机速度特性 保持油量调节杆位置不变、性能指标随转速的变化保持油量调节杆位置不变、性

42、能指标随转速的变化规律规律必须说明的是：必须说明的是： 油量调节杆位置和加速踏板位置并不一定成正油量调节杆位置和加速踏板位置并不一定成正比。所以保持加速踏板位置不变得到的速度特性线比。所以保持加速踏板位置不变得到的速度特性线和保持油量调节杆位置不变得到的速度特性线有区和保持油量调节杆位置不变得到的速度特性线有区别。加速踏板位置不变时，各转速对应的油量调节别。加速踏板位置不变时，各转速对应的油量调节杆位置往往已经过杆位置往往已经过“校正校正”或或“调速调速”而有变动。而有变动。内燃机特性（二）二） 标定功率标定功率 对于非增压发动机来说对于非增压发动机来说, , 最大功率要受到平均有效压最大功率

43、要受到平均有效压力和转速两方面的限制。一台发动机的功率究竟标定多力和转速两方面的限制。一台发动机的功率究竟标定多大才适合大才适合, , 这要根据发动机特性和具体用途、使用特点这要根据发动机特性和具体用途、使用特点及寿命和可靠性要求而人为确定及寿命和可靠性要求而人为确定, , 根据我国情况根据我国情况, , 国家国家标准规定了发动机标定功率分为下列四级标准规定了发动机标定功率分为下列四级1. 151. 15分钟功率分钟功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1515分钟的最大有分钟的最大有效功率。效功率。2. 12. 1小时功率小时功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1 1小时的最大有效

44、小时的最大有效功率。功率。3. 123. 12小时功率小时功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1212小时的最大有小时的最大有效功率。效功率。4. 4. 持续功率持续功率 允许发动机长期连续运转的最大有效功允许发动机长期连续运转的最大有效功率。率。 内燃机特性每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的两种及相应的转速两种及相应的转速。 车用车用 常用常用1515分钟分钟, 1, 1小时或小时或1212小时功率中的两小时功率中的两种作为铭牌功率。种作为铭牌功率。作为特性实验时作为特性实验时, , 应把两种标定应把两种标定功率的外特性全做出来

45、。功率的外特性全做出来。 国家规定：国家规定： 车用柴油机车用柴油机, , 除作外特性外除作外特性外, , 还应作标定功率的还应作标定功率的90%, 75%, 50%, 25%90%, 75%, 50%, 25%的部分速度特性实验。的部分速度特性实验。 一般柴油机只作外特性就可以了。一般柴油机只作外特性就可以了。 时间越短时间越短, , 功率值应越大。功率值应越大。如：如：1515分钟功率比分钟功率比1212小时功率大。小时功率大。内燃机特性车用柴油机是高速柴油机，转速车用柴油机是高速柴油机，转速30003000转转/ /分左分左右，标定功率为右，标定功率为1515分钟功率。分钟功率。 工程机

46、械柴油机和农业装备柴油机，转速工程机械柴油机和农业装备柴油机，转速20002000转转/ /分左右，标定功率为分左右，标定功率为1212小时功率。小时功率。发电机组柴油机，转速发电机组柴油机，转速15001500转转/ /分，保证发电分，保证发电的频率为的频率为5050赫兹，标定功率为持续功率。赫兹，标定功率为持续功率。 内燃机特性柴油机指示效率柴油机指示效率 、机械效率、每循环供油量、机械效率、每循环供油量内燃机特性柴油机速度特性柴油机速度特性内燃机特性（三）（三） 外特性曲线外特性曲线内燃机特性1. Me曲线曲线 （1）v v n v v ；n v v 。（2） g n g ( 油泵速度油

47、泵速度特性特性 )。（3） n g ， v v 。（4） i i n i i ；n 燃烧时间燃烧时间 ， i i 。（5 ） m m n m m 。（6） Me i i m m , 不如不如 快快, v v / 使曲线平缓。使曲线平缓。内燃机特性2. Ne曲线曲线 Me曲线平缓曲线平缓 Me 基本是常数，则基本是常数，则 n Ne 几乎是成直线关系。几乎是成直线关系。3. ge曲线曲线 低速时低速时: n i i ，m m ge （ 不大不大 ）；）；高速时高速时: n i i ， m m ge 。有一个有一个gemin对应的对应的n, 整个曲线变化不大。整个曲线变化不大。内燃机特性4. 4.

48、 G GT T 曲线曲线 低速时低速时: : n n v v ， G GT T； 高速时高速时: n: n v v ， G GT T。 整个整个G GT T曲线较陡。曲线较陡。内燃机特性（四）部分速度特性（四）部分速度特性 油量调节机构固定在油量调节机构固定在低于标定功率循环供油低于标定功率循环供油量位置上时，循环供油量位置上时，循环供油量减少，但随量减少，但随n n的变化趋的变化趋势基本相似，随势基本相似，随n n的增加的增加而上升，所以柴油机部而上升，所以柴油机部分速度特性分速度特性MeMe的变化基的变化基本上与外特性本上与外特性MeMe平行平行。内燃机特性柴油机柴油机曲线变化趋势曲线变化

49、趋势分析分析 1) 1) 扭扭矩矩因因g gb b及及 线线有有相相反反变变化化的的趋趋势势而而使使总总体上变化较平坦。体上变化较平坦。 2)2)功功率率线线总总的的是是随随n n上上升升而而增增大大。由由于于扭扭矩矩线线较较平平坦坦，所所以以可可达达到到的的最最大大功功率率点点远远离离最最高高使使用转速（图上看不出来）。用转速（图上看不出来）。 3)3)指指示示燃燃油油消消耗耗率率线线为为指指示示效效率率线线的的倒倒数数，变变化平坦。化平坦。 4) 4) 有效燃油消耗率线则是在基础上作了有效燃油消耗率线则是在基础上作了 的的修正，随转速上升而上翘度加大。修正，随转速上升而上翘度加大。 内燃机

50、特性内燃机特性汽、柴油机速度特性曲线的对比汽、柴油机速度特性曲线的对比 1)1)汽汽油油机机线线扭扭矩矩向向下下倾倾斜斜较较大大，低低负负荷荷时时倾倾斜斜更更大大；而而柴柴油油机机扭扭矩矩线线总总体体变变化化平平坦坦，低负荷时甚至上扬。所以：低负荷时甚至上扬。所以： 两两种种机机型型配配套套汽汽车车时时动动力力和和运运行行稳稳定定性性存在巨大差异存在巨大差异2)2)汽汽油油机机外外特特性性功功率率线线的的最最大大值值点点，一一般般就就是是标标定定功功率率点点；而而柴柴油油机机可可达达到到的的最最大大功功率率值值点点的的转转速速很很高高，标标定定点点并并非非该该特特性性线的极值点。线的极值点。

51、3)3)柴柴油油机机燃燃油油消消耗耗率率曲曲线线要要比比汽汽油油机机线线平平坦，低负荷时更是如此。坦，低负荷时更是如此。 内燃机特性三、三、 外特性的意义外特性的意义1 1 后备功率后备功率后备功率大后备功率大, , 爬坡、加速性好。爬坡、加速性好。但后备功率过大但后备功率过大, , 则常用工况在低负荷区则常用工况在低负荷区, , 经济性差。经济性差。2 2 最大最大M Me e 时的时的n n最大最大M Me e时的时的n n越低越低, , 克服外界阻力能力越强。克服外界阻力能力越强。 内燃机特性内燃机特性发动机速度外特性对汽车动力性能的影响发动机速度外特性对汽车动力性能的影响 汽车动力性能

52、的评价指标：汽车动力性能的评价指标： 汽车的最高稳定行驶速度汽车的最高稳定行驶速度 最大爬坡能力最大爬坡能力 加速时间加速时间 内燃机特性汽车动力性能指标的确定汽车动力性能指标的确定最高车速：最高车速： 最低一条水平路面的阻力线与最高挡第最低一条水平路面的阻力线与最高挡第3 3挡驱动力线的交点挡驱动力线的交点“a” “a” 是最高稳定车速是最高稳定车速工况点工况点 最大爬坡能力最大爬坡能力: : 最低挡第最低挡第1 1挡的驱动力线与某坡度阻力挡的驱动力线与某坡度阻力线的切点线的切点“b”“b”就是能克服的最大坡度稳速就是能克服的最大坡度稳速工况点。所能克服的最大坡度值是工况点。所能克服的最大坡

53、度值是4040。 加速时间加速时间内燃机特性汽车的驱动力汽车的驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 最大坡度稳定工况点最高车速稳定工况点加速功率内燃机特性汽车功汽车功率平衡图率平衡图 最高车速稳最高车速稳定工况点定工况点最高车速最高车速内燃机特性加速时间加速时间: :1 1）据平衡原理，）据平衡原理，“a”“a”为最高车速为最高车速v vmaxmax工况点。工况点。假定各挡假定各挡Pt-vPt-va a线的交点也正是换挡工线的交点也正是换挡工 况点，况点，且认为换挡是瞬时完成，且认为换挡是瞬时完成，2 2）则汽车由低速全油门加速到最高车速时，途）则汽车由低速全油门加速到最高车速时，途经的每个速度

54、点处的功率差值经的每个速度点处的功率差值 或转矩或转矩差值差值 就是该点的加速功率或加速转矩。就是该点的加速功率或加速转矩。3 3） 称为后备功率。整个加速过程总的称为后备功率。整个加速过程总的后备功率，可由图上剖面线所示的积分面积来后备功率，可由图上剖面线所示的积分面积来表示，由此面积可计算出加速时间。表示，由此面积可计算出加速时间。 内燃机特性第四节第四节 内燃机转矩特性内燃机转矩特性一、衡量内燃机转矩特性的参数一、衡量内燃机转矩特性的参数1 1转矩储备系数转矩储备系数及转矩适应系数及转矩适应系数K KM M式中：式中：M Memaxemax外特性曲线上最大转矩；外特性曲线上最大转矩； M

55、 MeH eH 标定工况（或最大功率）时的转矩。标定工况（或最大功率）时的转矩。 , K, KM M n n 时时, M, Me e 快快 不换档情况下不换档情况下, , 克服短期超载能力强。克服短期超载能力强。内燃机特性2 2转速适应系数转速适应系数K Kn n定义：标定工况（或最大功率）时的转速定义：标定工况（或最大功率）时的转速n nH H与最大转矩的转速与最大转矩的转速n nT T之比称转速适应系数。之比称转速适应系数。 A A、B B发动机的相同，但发动机的相同，但A A机机M Memaxemax所对应的所对应的n n比比B B机低。机低。当外界阻力矩为当外界阻力矩为R R1 1时，

56、时，A A、B B两机均在两机均在n n1 1下稳定运转。当下稳定运转。当外界阻力矩增大至外界阻力矩增大至R R2 2时，时，B B机发出最大扭矩在机发出最大扭矩在n n2B2B（n nTBTB）下稳定运转，此时）下稳定运转，此时A A机则机则在在n n2A2A下稳定运转。当外界下稳定运转。当外界阻力矩再增大至阻力矩再增大至R3R3时，时，A A机机发出最大扭矩在发出最大扭矩在n nTATA下稳定下稳定运转，而运转，而B B机无法克服外界机无法克服外界阻力矩，必须换挡。阻力矩，必须换挡。 最大转矩最大转矩M Memaxemax时的转速时的转速n nT T愈低，即转速适应系数愈低，即转速适应系数

57、（n nH H/n/nT T）愈大，在不换档的情况下，内燃机克服阻力）愈大，在不换档的情况下，内燃机克服阻力增加的潜力愈强！增加的潜力愈强！内燃机特性3 3理想功率特性系数理想功率特性系数K KN N内燃机的理想外特性：内燃机的理想外特性：内燃机的动力可以保证汽车内燃机的动力可以保证汽车在任何行驶阻力矩的条件下，无需变速器而能行驶在任何行驶阻力矩的条件下，无需变速器而能行驶自如，在应用车速范围内有良好的经济性，且车速自如，在应用车速范围内有良好的经济性，且车速和燃油消耗率均相对稳定。和燃油消耗率均相对稳定。 随着转速的变化，内燃机随着转速的变化，内燃机功率为一条水平直线；转矩功率为一条水平直线

58、；转矩为一条等边双曲线（由为一条等边双曲线（由N Ne e=KM=KMe en n知，若知，若N Ne e为一常数，为一常数，则有则有M Me en=n=常数），这样的动力常数），这样的动力曲线即可保证车用发动机在曲线即可保证车用发动机在任意的阻力矩条件下均可行任意的阻力矩条件下均可行驶自如；燃油消耗率为一条驶自如；燃油消耗率为一条水平直线，即可保证在宽广水平直线，即可保证在宽广的转速范围内具有良好的经的转速范围内具有良好的经济性。济性。内燃机特性理想功率特性系数理想功率特性系数K KN N实际内燃机的功率外特性曲实际内燃机的功率外特性曲线与理想外特性的功率曲线之间的逼近程度，用来线与理想外特

59、性的功率曲线之间的逼近程度，用来综合考虑综合考虑车用内燃机的动力（功率）储备性能车用内燃机的动力（功率）储备性能。平均功率：平均功率： K KN N值越大，则说明该内燃值越大，则说明该内燃机的功率外特性曲线越逼近机的功率外特性曲线越逼近于理想外特性的功率曲线，于理想外特性的功率曲线，其动力储备性能好，故用其动力储备性能好，故用K KN N作为车用内燃机动力储备性作为车用内燃机动力储备性能的综合评价指标是理想的。能的综合评价指标是理想的。内燃机特性第五节第五节 柴油机调速特性柴油机调速特性定义：定义： 在调速器起作用时，柴油机的性能指标（主要指在调速器起作用时，柴油机的性能指标（主要指M Me

60、e、N Ne e、g ge e、G GT T）随转速或负荷变化的关系。）随转速或负荷变化的关系。1 1）在调速器起作用时，柴油机性能指标随）在调速器起作用时，柴油机性能指标随转速转速变化变化的关系，称为的关系，称为速度速度特性形式的调速特性；特性形式的调速特性；2 2）在调速器起作用时，柴油机性能指标随）在调速器起作用时，柴油机性能指标随负荷负荷变化变化的关系，称为的关系，称为负荷负荷特性形式的调速特性；特性形式的调速特性；调速器分为调速器分为全程式全程式和和两极式两极式！内燃机特性内燃机特性调速器构造原理调速器构造原理离心推力弹簧弹力内燃机特性高速挡钉低速挡钉调速手柄供油拉杆分泵柱塞离心飞球

61、推力盘调速手柄调速弹簧调速弹簧离心飞球推力盘驱动板驱动板供油拉杆分泵柱塞供油量转速内燃机特性全程式调速器全程式调速器 在整个发动机工作范围内，调整扭矩特性。在整个发动机工作范围内，调整扭矩特性。 （一）（一） 工作原理工作原理 调速飞球在推力盘上的导向槽中滚动调速飞球在推力盘上的导向槽中滚动, , 两球始终相触两球始终相触, , 右边推力盘没有左右向移动右边推力盘没有左右向移动, , 只有转动。共有只有转动。共有1212个飞球个飞球, , 一边一边6 6个个, , 一共一共3 3付。付。1 1 当发动机在某一转速当发动机在某一转速n n下运行时下运行时, , 飞球受离心力作用飞球受离心力作用,

62、 , 对推力盘有一正压力对推力盘有一正压力, , 水平方向分力与弹簧力相平衡水平方向分力与弹簧力相平衡, , 油门拉杆固定在推力盘油门拉杆固定在推力盘5 5上上, , 转速就稳定在这种状态下。转速就稳定在这种状态下。当外界负荷当外界负荷 n n 小球受离心力作用加大小球受离心力作用加大, , 对推力盘对推力盘的正压力加大当外界负荷的正压力加大当外界负荷 使推力盘使推力盘5 5带动油门拉杆带动油门拉杆向左移动向左移动 供油量供油量 g g ，转速就稳定在这一新的状态，转速就稳定在这一新的状态下。下。当外界负荷当外界负荷 n n 供油量供油量 g g 。内燃机特性2 2 调速手柄调速手柄1 1调整

63、弹簧调整弹簧2 2的预紧力的预紧力 弹簧力平衡点弹簧力平衡点变化变化 调速器起作用的转速值改变。一定的预紧调速器起作用的转速值改变。一定的预紧力对应于一定的转速范围。因此，在整个发动机工力对应于一定的转速范围。因此，在整个发动机工作范围内，均可调整扭矩特性。作范围内，均可调整扭矩特性。 调速手柄受到怠速螺钉调速手柄受到怠速螺钉8 8和限速螺钉和限速螺钉9 9的限制的限制, , 也也就限制了柴油机的最高和最低稳定转速。就限制了柴油机的最高和最低稳定转速。内燃机特性 当调速手柄固定当调速手柄固定在转速限制位置时，在转速限制位置时，由于调速器的作用，由于调速器的作用，柴油机的转矩曲线得柴油机的转矩曲

64、线得到改造，它随转速而到改造，它随转速而急剧变化，可由标定急剧变化，可由标定值变到零或由零变到值变到零或由零变到标定值，转速却变化标定值，转速却变化很少，从而保证了柴很少，从而保证了柴油机的工作稳定。油机的工作稳定。1 1速度特性形式的调速特性速度特性形式的调速特性内燃机特性内燃机特性2 2负荷特性形式的调速特性负荷特性形式的调速特性内燃机特性二二. . 两极式调速器的调速特性两极式调速器的调速特性为防止高速飞车和低速熄火。为防止高速飞车和低速熄火。（一）（一） 工作原理工作原理1 1 控制怠速转速控制怠速转速, n, n g g ，不致过低而造成熄火。不致过低而造成熄火。 n n 受软弹簧作

65、用，受软弹簧作用，W W下行下行 带动带动1 1点下行点下行 2 2为支点，由杠杆原理为支点，由杠杆原理, 3, 3点左移点左移 4 4点左移，点左移，由由44点点 4 4点点 5 5为支点，为支点，6 6点右移点右移 由由66点点 6 6点点 g g n n回升回升, , 不致熄火。不致熄火。 n n W W上行上行, , 当当W W接触到硬弹簧后接触到硬弹簧后, , 由于力大由于力大, , 使使W W停止上行停止上行, , g g不再不再 , , 调速器失去作用调速器失去作用, , 发动发动机按外特性稳定运转。机按外特性稳定运转。内燃机特性2 2 限制飞车限制飞车, n, n g g ，不

66、致过高而造，不致过高而造成飞车。成飞车。 n n 离心力大离心力大于和联合预紧力，于和联合预紧力，W W 带动带动1 1点上行点上行 3 3点右行点右行 4 4点右行点右行 6 6点左行点左行 g g n n回降回降, , 不致飞车。不致飞车。 5 5点的左右移动取点的左右移动取决于发动机的负荷决于发动机的负荷, , 负荷负荷 5 5点右移。点右移。内燃机特性三调速器的工作指标三调速器的工作指标（一）（一） 调速率调速率 - -表示表示n n 波动的大小波动的大小1.1.瞬时调速率瞬时调速率 1 1（评定调速器过渡过程的指标）（评定调速器过渡过程的指标） n n1 1 外界阻力突变（突卸负荷）

67、前发动机的稳定转速；外界阻力突变（突卸负荷）前发动机的稳定转速；n n2 2 外界阻力突变（突卸负荷）时发动机的最大瞬时转外界阻力突变（突卸负荷）时发动机的最大瞬时转速；速；n nH H 发动机的标定转速。发动机的标定转速。 大大 转速波动大转速波动大, , 易游车。易游车。一般一般 10 1012%12%；发电用发电用 8% 8%内燃机特性2. 2. 稳定调速率稳定调速率2 2 n n3 3 突变（突卸负荷）后发动机的稳定转速；突变（突卸负荷）后发动机的稳定转速；n n1 1 突变（突卸负荷）前发动机的稳定转速；突变（突卸负荷）前发动机的稳定转速；n nH H 发动机的标定转速。发动机的标定

68、转速。 反应反应MeMe曲线陡缓程度。曲线陡缓程度。 小小 Me Me曲线陡曲线陡 转速回复到稳定点的能力强。转速回复到稳定点的能力强。内燃机特性（二）不灵敏度（二）不灵敏度 负荷负荷 时时, , 调速器开始起作用的转速；调速器开始起作用的转速； 负荷负荷 时时, , 调速器开始起作用的转速；调速器开始起作用的转速； n n 平均转速。平均转速。 E E 推力盘上的推力；推力盘上的推力；R R 推力盘上的摩擦力。推力盘上的摩擦力。 取决于摩擦力。取决于摩擦力。 转速稳定性差；转速稳定性差； 调速器失灵调速器失灵, , 易飞车。易飞车。 n n 一般：一般： 1.2 1.2 2%2%；转速低时；

69、转速低时, , 10 1013%13%。内燃机特性第六节第六节 内燃机万有特性内燃机万有特性 负荷特性和速度特性只能用来表示某一负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一油量控制机构位置时，内燃机各转速或某一油量控制机构位置时，内燃机各种参数的变化规律，而内燃机特别是车用内种参数的变化规律，而内燃机特别是车用内燃机的工况变化范围很广，要分析各种工况燃机的工况变化范围很广，要分析各种工况下的性能，就需要多张负荷特性或速度特性下的性能，就需要多张负荷特性或速度特性图，这样既不方便，也不直观。为了能在一图，这样既不方便，也不直观。为了能在一张图上较全面地表示内燃机各种性能参数的张图上较全面地表示内

70、燃机各种性能参数的变化，经常应用多参数的特性曲线，这种特变化，经常应用多参数的特性曲线，这种特性就是万有特性。性就是万有特性。内燃机特性 万有特性曲线一般是以万有特性曲线一般是以转速转速n n为横坐标，以为横坐标，以负荷负荷( (平平均有效压力均有效压力p pe e) )为纵坐标。在为纵坐标。在图上绘出若干条图上绘出若干条等油耗曲线等油耗曲线和等功率曲线和等功率曲线。 A A：调速手柄最大位置，外：调速手柄最大位置，外界阻力矩界阻力矩R = 0R = 0，最高空转，最高空转转速点。转速点。( ( 图中未标出图中未标出) ) B B：发动机标定功率点，：发动机标定功率点，ggmaxmax。 C

71、C：最大或：最大或Me Me 点点, , 由此可由此可得扭矩储备系数得扭矩储备系数 和适应和适应性系数性系数 K K。 D D：外特性上最低稳定转：外特性上最低稳定转速点。最低空转点速点。最低空转点 怠速怠速点。点。 内燃机特性（一）万有特性的绘制方法（一）万有特性的绘制方法 根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即制方法，即负荷特性法和速度特性法负荷特性法和速度特性法。 对于柴油机，一般是依据不同转速下的负对于柴油机，一般是依据不同转速下的负荷特性，用作图法求出；荷特性，用作图法求出； 对于汽油机，则根据不同节气门位置的速对于汽油机，则根据不同节

72、气门位置的速度特性，用作图法求得。度特性，用作图法求得。 近年来，由于计算机测试技术以及计算技近年来，由于计算机测试技术以及计算技术的应用，也可采用数值计算方法对大量的试术的应用，也可采用数值计算方法对大量的试验数据进行回归及等值线的插值运算，从而直验数据进行回归及等值线的插值运算，从而直接得到万有特性。接得到万有特性。内燃机特性1 1、负荷特性法、负荷特性法1)1)将各种转速下的负荷特性将各种转速下的负荷特性以平均有效压力以平均有效压力p pe e为横坐标，为横坐标，g ge e为纵坐标，以同一比例尺为纵坐标，以同一比例尺画在一张坐标图上。画在一张坐标图上。 2)在万有特性图的横坐标轴上以一

73、定比例标出转速数值。而纵坐标Pe比例应与负荷特性Pe比例相同。 3)3)3)3)将负荷特性图旋转将负荷特性图旋转将负荷特性图旋转将负荷特性图旋转90909090。后置于万有特性纵坐标轴的左侧，并将不后置于万有特性纵坐标轴的左侧，并将不后置于万有特性纵坐标轴的左侧，并将不后置于万有特性纵坐标轴的左侧，并将不同转速的负荷特性曲线与某燃油消耗率的各交点移至万有特性图中同转速的负荷特性曲线与某燃油消耗率的各交点移至万有特性图中同转速的负荷特性曲线与某燃油消耗率的各交点移至万有特性图中同转速的负荷特性曲线与某燃油消耗率的各交点移至万有特性图中的相应转速坐标上，标上记号，再将的相应转速坐标上，标上记号，再

74、将的相应转速坐标上，标上记号，再将的相应转速坐标上，标上记号，再将gegegege值相等的各点连成光滑的曲值相等的各点连成光滑的曲值相等的各点连成光滑的曲值相等的各点连成光滑的曲线，即等燃油消耗率曲线。（各条等燃油消耗率曲线不能相交）线，即等燃油消耗率曲线。（各条等燃油消耗率曲线不能相交）线，即等燃油消耗率曲线。（各条等燃油消耗率曲线不能相交）线，即等燃油消耗率曲线。（各条等燃油消耗率曲线不能相交） 4)4)然后，绘制等功率曲线（一组然后，绘制等功率曲线（一组双曲线）双曲线） 内燃机特性2 2、速度特性法、速度特性法1) )在第一象限中绘出不同在第一象限中绘出不同节气门开度下的速度特性节气门开

75、度下的速度特性上的转矩曲线上的转矩曲线( (以平均有效以平均有效压力压力p pe e，表示，表示) )，在曲线尾，在曲线尾端标出相应的节气门开度。端标出相应的节气门开度。2)在第四象限绘出相应在第四象限绘出相应节气门开度下的燃油消节气门开度下的燃油消耗率耗率bebe曲线，同样注明曲线，同样注明节气门开度的百分数。节气门开度的百分数。 3)3)在在g ge e的坐标轴上，引若干条等燃的坐标轴上，引若干条等燃油消耗率的水平线与曲线相交，每油消耗率的水平线与曲线相交，每一水平线与一水平线与g ge e曲线族均有一组交点。曲线族均有一组交点。通过交点引铅垂线向上至第一象限，通过交点引铅垂线向上至第一象

76、限，与相应开度的转矩曲线相交，得到与相应开度的转矩曲线相交，得到一组新交点，并注明燃油消耗率数一组新交点，并注明燃油消耗率数值。此时，同值。此时，同组交点的组交点的g ge e值是相值是相等的。等的。4)4)将等将等g ge e值的各点连成光滑的等值的各点连成光滑的等值线，并标上相应的数值，从而值线，并标上相应的数值，从而得到万有特性上的等燃油消耗率得到万有特性上的等燃油消耗率曲线。这样，不同节气门开度下曲线。这样，不同节气门开度下的速度特性全部反映在一张图中，的速度特性全部反映在一张图中，这对于车用发动机而言，应用十这对于车用发动机而言，应用十分方便。分方便。内燃机特性（二）万有特性的应用（

77、二）万有特性的应用在万有特性图上，最内层在万有特性图上，最内层的等燃油消耗率曲线相当的等燃油消耗率曲线相当于内燃机运转的最经济区于内燃机运转的最经济区域，等值曲线越向外，经域，等值曲线越向外，经济性越差。济性越差。等燃油消耗率曲线的形状等燃油消耗率曲线的形状与位置对内燃机的实际使与位置对内燃机的实际使用经济性能有重要的影响。用经济性能有重要的影响。如果该曲线的形状在横向如果该曲线的形状在横向上较长，则表示内燃机在上较长，则表示内燃机在负荷变化不大而转速变化负荷变化不大而转速变化较大的情况下工作时，燃较大的情况下工作时，燃油消耗率变化较小。油消耗率变化较小。内燃机特性如果曲线形状在纵向较长，如果

78、曲线形状在纵向较长，如果曲线形状在纵向较长，如果曲线形状在纵向较长，则表示内燃机在负荷变化较则表示内燃机在负荷变化较则表示内燃机在负荷变化较则表示内燃机在负荷变化较大而转速变化不大的情况下大而转速变化不大的情况下大而转速变化不大的情况下大而转速变化不大的情况下工作时，油耗率变化较小。工作时，油耗率变化较小。工作时，油耗率变化较小。工作时，油耗率变化较小。对于汽车用内燃机，最经济对于汽车用内燃机，最经济对于汽车用内燃机，最经济对于汽车用内燃机，最经济区域应大致在万有特性的中区域应大致在万有特性的中区域应大致在万有特性的中区域应大致在万有特性的中间位置，这样常用转速和负间位置，这样常用转速和负间位

79、置，这样常用转速和负间位置，这样常用转速和负荷就可以落在最经济区域内，荷就可以落在最经济区域内，荷就可以落在最经济区域内，荷就可以落在最经济区域内，并希望等燃油消耗率曲线在并希望等燃油消耗率曲线在并希望等燃油消耗率曲线在并希望等燃油消耗率曲线在横向较长。对于拖拉机以及横向较长。对于拖拉机以及横向较长。对于拖拉机以及横向较长。对于拖拉机以及工程机械用内燃机，其转速工程机械用内燃机，其转速工程机械用内燃机，其转速工程机械用内燃机，其转速变化范围较小而负荷变化范变化范围较小而负荷变化范变化范围较小而负荷变化范变化范围较小而负荷变化范围较大，最经济区域应在标围较大，最经济区域应在标围较大，最经济区域应

80、在标围较大，最经济区域应在标定转速附近，并沿纵向较长。定转速附近，并沿纵向较长。定转速附近，并沿纵向较长。定转速附近，并沿纵向较长。 内燃机特性内燃机特性内燃机特性改善发动机与汽车经济性匹配改善发动机与汽车经济性匹配发动机自身节油是改善整车燃油经济性的基础发动机自身节油是改善整车燃油经济性的基础内燃机特性发动机与传动装置的匹配发动机与传动装置的匹配在经济区工作在经济区工作内燃机特性第七节第七节 大气修正大气修正 大气温度大气温度t t 、大气压力大气压力p p 吸入气缸内干空气吸入气缸内干空气量量 N Ne e , g, ge e 我国标准：我国标准：t = t = 2525 ；p = p =

81、 100100 kpa kpa ；环境湿度为；环境湿度为60%60%；P Pw w= =1 1kpa kpa 。其中。其中P Pw w 该地饱该地饱和蒸汽压力。和蒸汽压力。试验大气状态：试验大气状态：（1 1）温度：点燃式发动机：）温度：点燃式发动机：288 KT308 K288 KT308 K；柴油；柴油机：机：283 KT313 K283 KT313 K（2 2）气压：）气压：80kPas110 kPa80kPas110 kPa内燃机特性 换算方法：换算方法：功率校正系数以是用来求得发动机在功率校正系数以是用来求得发动机在C5.2C5.2条规定的标条规定的标准大气状态下的功率。准大气状态下

82、的功率。式中式中: : N Ne,0e,0 校正功率（即标准大气状态下的功率）；校正功率（即标准大气状态下的功率）； a a 校正系数；校正系数；N Ne e 实测功率（试验功率）实测功率（试验功率）。内燃机特性一、自然吸气式或增压点燃式发动机校正系数一、自然吸气式或增压点燃式发动机校正系数式中：式中： 试验时干空气压；试验时干空气压； T T试验时进气温度，试验时进气温度，KK。 试验室应满足的条件：试验室应满足的条件：若超过此限值，在试验报告中应给出所得到的校正系若超过此限值，在试验报告中应给出所得到的校正系数值，并精确地说明试验状态（温度和压力）。数值，并精确地说明试验状态（温度和压力）

83、。内燃机特性二、柴油机的校正系数二、柴油机的校正系数d d式中：式中： 大气因子；大气因子； 每种发动机型式和调整的特性参数。每种发动机型式和调整的特性参数。（一）大气因子（一）大气因子 此因子指出环境状况（压力、温度和湿度）此因子指出环境状况（压力、温度和湿度）对发动机吸入空气的影响。大气因子公式随发动机对发动机吸入空气的影响。大气因子公式随发动机型式不同而不同。型式不同而不同。内燃机特性1 1 自然吸气和机械增压发动机：自然吸气和机械增压发动机：2 2 装或不装进气中冷的涡轮增压式发动机：装或不装进气中冷的涡轮增压式发动机：3 3 涡轮增压带水涡轮增压带水/ /空中冷器：空中冷器：内燃机特

84、性（二）发动机因子（二）发动机因子式中：式中： 校正的比排量循环供油量；校正的比排量循环供油量； q q 比排量循环供油量，比排量循环供油量， mg/L mg/L .cycle.cycle； r r 压缩机出口与压缩机进口的压力比压缩机出口与压缩机进口的压力比（对于自然吸气式发动机（对于自然吸气式发动机r = 1r = 1）；）；内燃机特性 值在值在404065mg/L .cycle65mg/L .cycle之间时，此公式有之间时，此公式有效；在值低于效；在值低于40 mg/L .cycle40 mg/L .cycle时，时， 可取恒定可取恒定值值0.30.3；在值高于；在值高于65 mg/L

85、 .cycle65 mg/L .cycle时，时， 可取恒可取恒定值定值1.21.2。试验室应满足的条件：试验室应满足的条件：若超过此限值，在试验报告中应给出所得校正系数若超过此限值，在试验报告中应给出所得校正系数值，并精确地说明试验状态（温度和压力）。值，并精确地说明试验状态（温度和压力）。内燃机特性END!内燃机特性油量调节原理油量调节原理进油孔进油压油回油柱塞内燃机特性调速器控制原理调速器控制原理转速n离心力调速弹簧弹力调速拉杆各分泵柱塞角度供油量控制手柄驾驶员柱塞泵供油特性供油量Q Q转速n反馈反馈内燃机特性调速器构造原理调速器构造原理离心推力弹簧弹力内燃机特性额定工况调速器工作原理额

86、定工况调速器工作原理高速挡钉低速挡钉调速手柄供油拉杆分泵柱塞离心飞球推力盘调速手柄调速弹簧调速弹簧离心飞球推力盘驱动板驱动板供油拉杆分泵柱塞供油量转速内燃机特性起动工况调速器工作原理起动工况调速器工作原理起动弹簧校正弹簧拉杆移动总量内燃机特性超负荷工况调速器工作原理超负荷工况调速器工作原理校正弹簧受压缩 发动机转速过低，飞球离心力过小，使校正弹簧受压缩，供油量增加。内燃机特性小负荷工况调速器工作原理小负荷工况调速器工作原理 额定工况下，发动机运转阻力过小，使转速增加，弹簧受压缩，减小供油量。供油减小量内燃机特性调速器各工况的工作原理调速器各工况的工作原理部分负荷工况全负荷工况超负荷工况起动工况校正弹簧起动弹簧离心飞球怠速弹簧油门调节臂分泵柱塞内燃机特性