发动机原理课件-第七章 发动机特性1

三、外特性的意义
( 一 ) 评价发动 机的动力性
最大功率 后备功率
后 备 功 率
(二)评价发动机的工作稳定性
1、扭矩储备系 数

Ttq max Ttq Ttq 100%
Ttqmax－最大扭矩 Ttq－标定工况下的扭矩
(1)评价汽车不换档， 发动机克服短期超负 荷的能力。 (2)大，工作越稳定。 (汽油机Ttq陡，稳定性优于柴油机。汽10~30%；柴5~10%)
CA6102汽油 机万有特性
EQ D6 10 2-1 柴 油 机 万 有 特 性
汽、柴油机万有特性比较
（1）汽油机：最低油耗偏高，经济区偏小；等be 线在低速区向大负荷收敛，说明汽油机在低速 低负荷be较高。等Pe线随转速升高而斜穿等be线， 故 Pe 一定时， n 越高越废油。 n 一定 , be/Ttq 比柴油机大，说明变工况工作均油耗偏高。 （2）柴油机：最低be较低，经济区宽；等be线在 高低速均不收敛，变化较平坦；等 Pe 线向高转 速延伸时，be变化不大。
加速
供油齿条 调速手柄 减油 加油
全程调速器工作原理
2、调速特性
定义:在调速 器起作用时, 保持调速手 柄位置一定， 柴油机的性 能指标(Pe、 Ttq、be)随 转速或负荷 而变化的关 系。
图 7 20 61 20 柴 油 机 的 调 速 特 性 -
三、两极式调速器
1、定义：只在最低转速和
最高转速时才起作用的调 速器。
2、转速储备系数 Kn
Kn=na/nm
na－标定工况转速 nm-最大扭矩转速 汽油机：1.6～2.5 柴油机：1.4～2.0
思考题：
1、什么是速度特性、外特性？ 2 、对比汽油机和柴油机的速度特性曲线，分析各自的特
点和区别？
3、什么是扭矩储备系数？转速储备系数？
4、外特性有何意义？
下次课内容：
1、柴油机的速度特性 2、万有特性
（二）部分负荷速度特性
1-节气门全开
节气门开度1＞2＞3＞4＞5
汽 油 机 的 速 度 特 性 曲 线
小结：
① 外特性曲线上每一点表示在此转速下的最大功率及最
大扭矩，它代表内燃机在此转速下的最高动力性能。
② 所有汽油机均需做外特性曲线。
③ 节气门开度为75％左右时，耗油率曲线位置最低。
④ 随着节气门的关小，节流损失增加，充量系数减小。
三、负荷特性的意义
1、评价不同类型的发动机的经济性
经济性好的要求： （1）bemin较小； （2）负荷特性曲线在bemin附近要平坦。 ※柴油机经济性比汽油机好，bemin大约低20-30%。
2、找出提高汽车经济性的途径
在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的负荷率，选 用功率较小的发动机。
3、柴油机功率标定
（二)部分负荷速度特性
注：负荷减小，循 环供油量也减小。
1—90%负荷 2—75%负荷 3—55%负荷
小结：
① 一定负荷下，随转速 n 的提高，每循环供油量 呈线性增加。 ② 柴油机的扭矩Ttq曲线比汽油机的平坦。 ③ 功率Pe几乎与转速成正比增加。
④ 由于柴油机压缩比高，η it较高，柴油机的燃 油消耗率曲线比汽油机的平坦，最低耗泊率值 比汽油机相应值低。负荷75％左右时，耗油率 曲线位置最低。 ⑤ 部分负荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。 曲线是随着负荷的减小，大致平行下移。
负荷特性
定义：转速不变时，其经济性指标随负荷而 变化的关系。 用曲线表示→负荷特性曲线
横坐标—Pe、Ttq、Pme（负荷） 纵坐标—be、B（经济性指标）
一、汽油机的负荷特性
（一）定义与性能指标
汽油机保持某一转速不变（点火提前角调整完好时），逐 步改变节气门开度， be、B随负荷变化的关系。
※负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下最大扭矩之比， 用百分数表示。
4、意义：
（ 1 ）根据万有特性图，可以看出发动机在各 种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相 当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越 差。 （ 2 ）等耗油率曲线的形状及分布情况对发动 机的使用经济性有重要影响。对汽车用发动 机，其最经济区域应大致在万有特性图的中 间位置，使常用转速和负荷落在最经济区域 内，并希望等油耗率曲线在横向较长。
第七章 发动机特性
本章要求：
了解：柴油机调速器的原理，万有特性意义。
理解：发动机特性曲线变化的原因。
掌握：汽、柴油机特性曲线的意义，实验方法。 重点：负荷特性、速度特性。
基本概念：
（1）发动机工况：
发动机的运行情况。以功率Pe和转速n来表示。 常见的发动机工况：恒速工况 ( 线工况 ) 、螺旋桨工况 (流体阻力工 况)、面工况、点工况等。 稳定工况：发动机性能参数不随时间而变化。
汽 油 机 性 能 指 标
（二）曲线特性
（ 1） 主 要 工 作 参 数 的 变 化
（2）be=f（Pe)曲线的变化
怠速时:
m=0
→
b e=
(m=1-Pm/Pi)
负荷↑→Фr ↓,燃速↑
→ηit↑，ηm↑
→be↓至bemin。
负荷↑↑→Фa↓,ηit↓
→be↑
B主要取决于节气门开度 （混合气量）和Фa （变 化不大0.8~1.2）。
（2）发动机特性：
发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化 的关系。
其中随调整情况而变化的关系称为调整特性
如：柴油机供油提前角调整特性
汽油机点火提前角调整特性
随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性) 发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调 速特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。
第一节
速度特性
1. 汽油机的速度特性－外特性曲线 2. 柴油机的速度特性－外特性曲线 3. 外特性的意义－后备功率、扭矩储备系数、 和转速储备系数
一、概述
1、速度特性定义
发动机的燃油供给调节机构位置一定时，发 动机的性能指标（ Ttq 、 Pe 、 be ）随转速而变化 的关系。
2、全负荷速度特性（或称外特性）
二、柴油机的负荷特性
（一）定义与性能指标
当柴油机转速不变，改变每循环供油量b（改变喷油泵 齿条或拉杆位置）时，be和B随负荷而变化的关系。
性 能 指 标
（二）曲线特性 （ 1） 主 要 工 作 参 数 的 变 化
（2）be=f（Pe)曲线的变化 1点：
最小油 耗点；
2点： 冒烟界 线点； 3点： 最大功 率点。
EQ6100性汽油机万有特性
1、同时确定发动机最经济的转速和负荷。
2、等be曲线的形状与分布的影响
（1）最内层为最经济区，曲线越向外，经济 性越差。 （2）等be曲线横向长，转速范围宽 等be曲线纵向长，负荷范围宽 车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性 图的中间偏上位置，并希望等油耗率曲线在横向较 长。 可以结合传动系绘制整车的万有特性作为节油 参考。
对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限点2； 对工程机械用柴油机，其功率标定在最低油耗 点1 。
※标定工况：发动机铭牌上标出的功率与对应转速。
分别称为标定功率和标定转速
一般：标定转速≤最大功率转速
例如：CA1091发动机说明书中表明，在3000r/min时的功 率为99kW，即为标定工况。
第二节
本节的主要内容：
⑤ 部分负荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。
⑥ 节气门开度越小，Ttq曲线越陡，最大功率点向低速方
向移动。
三、柴油机的速度特性
（一）外特性
1、主要工作参数 的变化
喷油泵速度特性： 喷油泵齿条位置一 定时,循环供油量随 转速而变化的关系。
Фa随n的增加而减小
2、柴油机外特性曲线
(1) Ttq 主 要 取 决于b的大小。 (2)Ttq 曲线比汽 油 机 的 Ttq 曲 线 平坦。 (3) 功 率 Pe 几 乎 与转速成正比增 加。
万有特性图的做法
柴油机排放万有特性
柴油机排放万有特性
柴油机排放万有特性
图6-17
燃油的喷射过程
复习思考题
1、车用发动机的工况如何分布？ 2、什么是负荷特性？负荷特性有何意义？ 3、车用柴油机的功率标定在何点？ 4、什么是速度特性、外特性？外特性有何意义？ 5、什么是扭矩储备系数？转速储备系数？ 6、调速器有哪两种形式？它们起作用的范围有什 么不同？分别解决什么问题？ 7、在车用发动机万有特性图上，对其经济性有何 要求？
第三节 柴油机的调速特性
一、柴油机上安装调速性的必要性
1、怠速转速不稳； 2、怠速易熄火； 3、高速易飞车 造成上述问题的根本原因是 Δ g 随转速的增加 而增加，所以调速器工作时， Δ g 应随转速的增 加而减少。
二、全程式调速器
1、定义：
从最低 转速到 最高转 速都起 作用的 调速器。
调速弹簧 推力盘
2、调速特性
第四节 万有特性
1、为了能在一张图上全面表示内燃机性能，经常 应用多参数特性，即万有特性。
2、应用最广的万有特性里以速度做横坐标，平均 有效压力（或扭矩）做纵坐标。在坐标内做出若 干条等耗油率曲线和等功率曲线，组成曲线族。
3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特 性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性 图。
节气门开度最大或喷油泵齿条位置处于标 定功率循环供油量位置时发动机的速度特性。 **其它称为部分负荷速度特性
二、汽油机的速度特性
（一）外特性
1、主要工作参 数的变化
注：节气门开度 一定时， Фa基本 不随n而变化。
2、汽油机外特性曲线
(1) 对 Ttq 影 响 最 大 的是Фc (2) Ttq曲线变化较 陡 (3)标定工况是最 大功率和所对 应的转速