实验一 汽油机速度特性

标出该机的使用转速范围。
思考题：
1.试述汽油机转矩Ttq曲线的变化历程？
2.为何汽油机不用调速器也能在各种 工况（包括怠速条件）下稳定工作？
陈笃红
5、汽油机的速度特性： （1）速度特性：汽油机节气门开 度固定不动，其有效功率Pe、扭矩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。 （2）测取：发动机台架试验。测取 前，应将点火提前角及化油器调整完好 ；测取时，应按规定保持冷却水温度、 润滑油温度在最佳状态。
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。由于节 气门的开启可以无限变化，所以部 分负荷速度特性曲线有无数条，而 外特性曲线只能有一条。
式中 We——每循环有效功（kJ）；
ηe——有效热效率。
ev o h h i i pme o mv K mv Lo Lo
式中 ηit——指示热效率；
ηm——机械效率。
功率
v Pe K1 im n
扭矩（汽油机）
燃油消耗率
be K3 1
im
v Ttq K 2 i m
扭矩（柴油机）
小时耗油量
v B K4 n
Ttq K2imb
4.发动机的速度特性曲线分析： 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。若驾驶员将油 门踏板位置保持一定，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，下坡时速度增加，这 时发动机即沿速度特性工作。
每循环放热量Q（kJ）为
v vs v h Q Lo
式中 ηv——充量系数；
ρo——大气状态下空气密度（kg/m3）；
Vs——气缸工作容积（m3）；
α ——过量空气系数；
hu——燃料低热值（kJ/kg）； Lo——理论空气量（kg/kg）。
根据平均有效压力pme（kPa）的定义
pme
We eQ vs vs
二、制动测功装置—测功器 1.水力测功器
2.平衡式电力测功器
3.电涡流测功器
三、耗油率的测量
1.容积法
充油
测量
燃油消耗量按下式计算 小时耗油量 耗油率 B v f be 1000 B 3.6 Pe t 式中 V—球泡容积（mL）； Pe —发动机有效功率（kW）; ρ f —燃油密度（g/mL）； t—消耗容积V的燃油所用时间（s）。
3.在第一点数据测量完毕后，节气 门开度不变，继续增加测功器负荷， 使转速降低，每隔150r/min为一个 测量点，依次重复上述过程。要求 测点不少于8点，且包括最大转矩转 速。
4. 外特性实验结束后，松开并调 节节气门开度，测取部分速度特性， 节气门开度可按标定功率的百分比 或节气门开度的百分比来确定，其 方法同上所述。
2.质量法
油 箱 供 油
充油
测量
燃油消耗量按下式计算
m B 3 .6 t
B be 1000 Pe
式中 t——消耗m（g）燃油所需时间（s）； Pe——消耗m（g）燃油时测量的有效功 率（kW）； B——小时耗油量（kg/h）；
be——有效燃油消耗率[g/（kW· h）]。
四、实验步骤：
实验一 汽油机速度特性
发动机的特性: 汽车行驶时，由于车速与
行驶阻力不断变化，则发动机的转速和负
荷亦相应变化，以适应汽车的需要。随着
转速和负荷的改变，发动机工作过程也会
发生变化。因此，发动机在不同使用条件
下具有不同的动力性与经济性。
一、实验目的要求：
1. 掌握汽油机速度特性的实验方 法； 2. 测取车用汽油机的有效功率Pe、 转矩Tat、每小时耗油量、燃油消耗 率在节气门开度不变时随转速n变化 的曲线；
2、发动机特性： 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。 调整情况 性能指标 运转工况 性能特性 特性用曲线表示称为特性曲线，它 是评价发动机性能的一种简单、方便、 必不可少的形式。 调整特性
3、发动机性能指标与工作过程的关系：
发动机输出的有效指标通常用平 均有效压力pme 、有效扭矩Ttq 、有效 功率Pe 、有效燃油消耗率b、每小时 耗油量B表示。这些指标与发动机工 作过程参数的关系可以推导如下。
6.外特性曲线分析：
扭矩曲线变化趋势: 随着转速n的增加，扭 距Ttq 逐渐增大，出现 最大扭距Ttqmax 后逐渐 下降，且下降程度越 来越大。曲线呈上凸 形状。
根据公式
来自百度文库
v Ttq K 2 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. 起动测功器，再起动汽油机，调 节测功器负荷和油门大小，使汽油 机暖机，在热状态稳定时准备进行 测量。
2. 逐步开大节气门同时增加测功器负 荷，到节气门开度达到最大位置后， 将节气门位置固定，在转速达到标定 转速并稳定运转后，由组长发出指令， 测量记录发动机转速、测功器读数、 耗油量、耗油经历时间、冷却水进出 水温、机油温度、机油压力等数据。
（1）在节气门开度 一定时，过量空气系 数 φat 可 视 为 常 数 。 （2）充气效率ηv在某 一中间转速时最大。 因为一定的配气相位 仅对一种转速最适合， 此转速下能最好地利 用气流惯性。其余转 速时ηv均降低，曲线 为上凸形。
（3）指示热效率ηit 转速低，进气流速 低，紊流减弱，使雾化、 混合状态较差，火焰传 播速度降低，散热及漏 气损失增加，ηit较低，转 速高时，燃烧过程所占 曲轴转角较大，燃烧在 较大容积下进行，ηit也较 低。但变化比较平坦， 对Ttq影响较小。
当节 气 门 开 度 的 75% 左右时，耗油率曲线位置 最低。超过75%开度，混 合气较浓，存在燃烧不完 全现象，耗油率曲线位置 较高，低于75%开度时， 残余废气相对增多，燃烧 速率下降，使ηit 降低，耗 油率曲线位置也高，且开 度越小，耗油率曲线位置 越高。
发动机台架试验
一、试验台装置 基本组成、装配关系、固定、支承
（4）机械效率 ηm 转速增加， 消耗于机械损失 功增加。因此， 随转速升高，机 械效率ηm明显下 降。
综合作用的结果是；当转速由低开始上 升时，η v，ηit同时增加的影响大于ηm下降的 影响，使Ttq增加，对应于某一转速时，Ttq达 到最大值。转速继续增加，由于η v、ηit、ηm 均下降，因此Ttq随转速升高而较快的下降， 即Ttq曲线变化较陡。
3．评定汽油机的动力性能。
二、实验仪器设备：
1.EY-28B汽油机；
2.7.5kW电涡流测功器。
三、实验分析：
1. 发动机工况：
发动机的运行情况，简称工况。工况以 功率Pe和转速n来表示，此功率、转速 应该与发动机所带动的工作机械要求的 功率、转速相适应。 只有当发动机发出的扭矩与工作机 械消耗的扭矩相等时，两者才能在一定 转速下按一定功率稳定工作。
（5）功率变化趋势
Pe=Ttq·n/9550 当转速由低逐渐升高 时，由于Ttq 、n同时增加 Pe 增加很快。在达到最大 扭距转速ntq后，再提高转 速，由于Ttq有所下降，使 Pe 上升缓慢。某一转速时 Ttq·n达最大值。此后，再 增加转速，由于扭距下降 超过转速上升的影响，Pe 反而下降。
（6）燃油消耗率变化趋势 b=k3/ηitηm b在某一中间转速当ηitηm 达到最大值时出现最低 值。当转速较此转速低时，由于ηm上升弥补不了ηit的 下降，使b增加。转速较此转速高时ηit、ηm均较低，b 也增加。
部分负荷速度特性分析： 随着节气门的关小， 节流损失增大，充气效率 减小，使部分负荷速度特 性的 Pe 、Ttq 低于外特性值。 且转速越高，充气效率减 小的越多，因此，节气门 开度越小，随转速增加， 扭距、功率曲线下降得越 快，并使最大扭矩及最大 功率点向低速方向移动。
五、实验报告：
1. 将记录及计算结果填入表格。
2. 在方格纸上绘制以转速n为横坐标，以
有效功率Pe、转矩Ttq、燃油消耗率be、 每小时耗油量B、排温tr为纵坐标的外特性 曲线或部分速度特性。 3. 在外特性曲线上指出最大功率、最大转
矩和最低燃油消耗率的数值及对应转速。
4. 计算转矩储备系数和转矩适应性系数，