《发动机万有特性》PPT课件

第七章 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。
第一节 发动机工况
一、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。
（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。
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。
二、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
调整特性 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。
三、发动机性能指标与工作过程的关系
燃油消耗量按下式计算
小时耗油量
耗油率
B 3.6 v f
t
be
B Pe
1000
式中 V—球泡容积（mL）； Pe —发动机有效功率（kW）; ρf —燃油密度（g/mL）；
t—消耗容积V的燃油所用时间（s）。
2.质量法
油 箱 供 油
充油
测量
燃油消耗量按下式计算
B 3.6 m t
be
B Pe
（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，ηv，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ηv、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。
1000
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）]。
第 二节 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。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。
K2
v
im
扭矩（柴油机）
Ttq K2imb
燃油消耗率
be
ห้องสมุดไป่ตู้
K3
1
im
小时耗油量
B
K4
v
n
第二节 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
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
测量消耗容积v的燃油所用时间t
2．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。
Lo——理论空气量（kg/kg）。
根据平均有效压力pme（kPa）的定义
pme
We vs
eQ
vs
式中 We——每循环有效功（kJ）；
ηe——有效热效率。
pme
ev oh Lo
h Lo
o
i
mv
K
i
mv
式中 ηit——指示热效率； ηm——机械效率。
功率
Pe
K1
v
imn
扭矩（汽油机）
Ttq
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。
（一）外特性曲 线
1．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
Ttq
K2
v
im
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 ηv与过量空气系数α 随n的变化。
3．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。
（二）部分负荷速度特性
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。
一、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。
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。
每循环放热量Q（kJ）为
Q vvs vh 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）；