第七章发动机特性-2012

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。
（2）每小时耗油量B曲线
①转速一定时，柴油 机的每小时耗油量B 主要决定于△b。 ②随负荷增加，每循 环供油量△b增加，B 随之增加。 ③当负荷接近冒烟界 限后，燃烧恶化，B 上升得更快一些。
＊负荷特性曲线分析
• 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。 • ②耗油率b随负荷的增 加而降低，在接近全负 荷（80%负荷率左右） 时b达到最小。

T T0
3、德国的大气修正方法 对于汽车（Kfz），按DIN 70020标准： 标准状态为： p 760 T orr t 20 。 ， C

0
0
对于通用发动机（固定式、船用和机车内燃 机），按DIN 6270确定： C p 标准状态为： 736 T orr， t 20 ， 60% （湿度）。
（3）12h功率
• 发动机允许连续运转12h的最大有效功率，适用 于需要在12h内连续运转而又需要充分发挥功率 的拖拉机、移动式发电机组、铁道牵引用发动机。
（4）持续功率
• 发动机允许长期连续运转的最大有效功率，适用于 需要长期连续运转的固定动力、排灌、电站、船舶
等用途的发动机。
2、中国的大气修正方法（GB－1105.1－87） ① 柴油机（假定 和 i 不变） 1) 功率修正
最 大 转 距 Ttqmax 后
逐渐 ↓ ，且下降程
度越来越大。
根据公式
T tq K 2
v
i m
可见，Ttq 随n的变化 取决于指示热效率ηi 、 机械效率ηm、充气效率 η v与过量空气系数α 随n的变化。
（1）在节气门开度 一定时，过量空气系数 α可视为常数。 （2）充气效率ηv在某 一中间转速时最大，其 余转速时ηv均降低。 一定的配气相位仅对某 一转速最适合。 --最好地利用气流惯性
（1）15min功率
发动机允许连续运转15min的最大有效功率，适用 于需要较大功率储备或瞬时需要发出最大功率的轿 车、中小型载货汽车、快艇等用途的发动机。
（2）1h功率
• 发动机允许连续运转1h的最大有效功率，适用于 需要一定功率储备以克服突增负荷的工程机械、 船舶主机、大型载货汽车和机车等用途的发动机。
二、发动机的功率标定与大气修正
• 1、功率标定
• 发动机的功率标定，是指制造企业根据发动机的用 途、寿命、可靠性、维修与使用条件等要求，人为 地规定该产品在标准大气条件下所输出的有效功率 以及所对应的转速，即标定功率与标定转速。
• 按照国家标准GBll05-87《发动机台架性能试验方 法》规定，我国发动机的功率分为四级： • (1)15min功率 ；(2)1h功率 ； • (3)12h功率 ；(4)持续功率
发动机出厂时必须提供外特性：外特性反映了 发动机所能达到的最高性能，确定了最大功率、 最大转矩以及对应的转速。
＊速度特性曲线
一、柴油机的速度特性
• 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（主要是功率 Pe、转距Ttq、燃油消耗率b、每小时耗油 量B）随转速n变化的关系。
• 1、有效转距Ttq曲线
＊柴油机负荷曲线分析 (1)耗油率曲线
根据公式
be K 3 1
i m
柴油机耗油率be随负荷 的变化取决于ηi和ηm。
• ηi： 随负荷增加，每循环 供油量△b增加，过量空 气系数α减小，燃烧不完 全程度增大，使ηi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ηi下降更快。
二、汽油机的负荷特性
• 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。
Pi0 Pi

p0 T
p T0
0 .7 5
2) 大气中水蒸气分压的影响
K Pi Pi0
Pe Pe 0
T0 T
0 .7 5
p pw p0 0 p w 0
3) 有效功率修正系数
C
1 K 0. K 1 7 1 m
（2）ηm
①ηm随负荷的增加 而迅速增加。 ②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 ηm=1（Pm /Pi）增加。
当发动机空转时，指示功率完全用于克服机械损失，即 Pi=Pm，则ηm=0，耗油率b为无穷大。 随负荷增大，由于ηi 、ηm 同时上升，使耗油率曲线迅速 下降，当ηiηm达到最大值、出现bmin。 随节气门逐渐增至全开，供给最大功率混合气，燃烧不 完全，ηi下降，使耗油率b又有所增加。
• 测取前应将发动机调整完好；测取时应按规定 保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。
一、柴油机的负荷特性
• 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be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”。
二、汽油机的速度特性
• 速度特性：汽油机节气门开度一定，其有效功 率Pe、转矩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。 • 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。
1、有效转距Ttq曲线
随着转速n↑ ，转
距Ttq 逐渐 ↑ ，出现
4) 油耗量修正：
B B0

v 0 v0

Pi Pi0
K
5) 油耗率修正
be be 0
K
Pe0 Pe

K C

K
1 K 0. K 1 7 1 m
② 汽油机
Pe 0 Pe

p0 0 pw 0 p pw
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。 • 当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若油门位置 不变，转速会因路况的改变而发生变化，这时 发动机是沿速度特性工作。
＊部分速度特性与外特性
当油量控制机构在标定位置时的速度特性为全 负荷速度特性（简称外特性）。 油量低于标定位置时的速度特性，称为部分负 荷速度特性。
转矩表达式可定性地 写成
T tq K 2 i m b
可见，柴油机转距 随转速的变化趋势决 定于ηi、ηm、△b随转 速n变化的趋势。
（ 1 ） △ b— 随 转 速 n↑ ， 每 循 环 供 油 量△b↑。 （2）η m —随转 速n↑， 机械效率η m 明显↓。
（3）ηi
η v 、△b ，使α ， 不完全燃烧严重
（3）指示热效率ηi
n↓ 时，进气流速 ↓ ，紊流减 弱，火焰传播速度 ↓，散热 损失↑，→ηi↓。 n↑ 时，燃烧过程所占曲轴 转角较大，燃烧在较大容 积下进行，→ηi↓。
（4）机械效率ηm
n↑，机械损失功↑。因此， 随n↑，机械效率ηm↓ ↓ 。
--最大负荷时，不同转 速下发动机所能发出的 最大功率
--最低稳定工作转速nmin限制线， 低于此转速时，由于曲轴飞轮 储能较小，导致转速波动大， 无法稳定工作 。
--最高转速nmax限制线， 受到转速过高所引起的 机械摩擦损失加剧、充 量系数下降、工作过程 恶化等限制 。
第一类工况-固定式发动机工 况，功率变化时，转速几乎 保持不变。 发电用发动机的转速必须保 持稳定，以保证输送电压和 频率的恒定。反映在工况图 上就是一条垂直线（曲线1）， 称为线工况。 灌溉用发动机，除了起动和 过渡工况外，在运行过程中 负荷与转速均保持不变，称 为点工况（A点）。
2、每小时耗油量B曲线
节气门开度：开度 ，量
混合气成分：除怠速、 全负荷时较浓外，大部 分情况变化不大 B几乎随节气门开度呈 线性变化。
B
三、柴油机与汽油机负荷特性的对比分析
3） B曲线：汽 2）汽油机排温普遍 1）汽油机的be普遍较 油机的弯曲度 较高，且与负荷关 高，且在从空负荷向中、 较大，而柴油 系较小。

0
0
0
三、发动机特性及参数间的关系
• 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
性能指标
调整情况
运转工况
调整特性
性能特性
• 评价发动机特性用曲线表示-特性曲线
功率
Pe K 1
燃油消耗率
v i m n
be K 3 1
i m
转矩
T tq K 2
小时耗油量
第二类工况-螺旋桨工况，功 率与转速接近于幂函数关系。
Pe n
3
驱动螺旋桨的功率必须与螺 旋桨吸收的功率相等。 吸收功率取决于螺旋桨的转 速，且与转速成幂函数关系。 该类工况常也称为推进工况， 属于线工况。
第三类工况-面工况 功率与转速变化范围很大， 它们之间没有特定关系。
汽车发动机的转速决定于行 驶速度、可以从最低稳定转 速一直变到最高转速；负荷 取决于行驶阻力，在同一转 速下，可以从零变到全负荷。
小负荷段过渡时，be 机的在中、小 下降缓慢，仍维持在较 负荷段的线性 高水平，燃油经济性明 较好。 显较差。
＊负荷特性差别的解释
① b差异的主要原因：ηi的差异。