发动机工况及特性

第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
教学目标 １. 了解发动机工况。 ２. 了解发动机调整特性。 ３. 理解发动机动态、调速、排放特性。 ４. 掌握发动机运行特性。
2021年4月18日
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第一节 发动机运行工况
上边界线Ａ是不同转速下的发动机所能发出的的功率 最大值(曲线３)，左边界线Ｃ为发动机最低稳定工作的转 速限制线，右边界线Ｂ为发动机最高转速限制线，下边界 线Ｄ是汽车熄火，外力倒拖发动机的工况线，称为倒拖功 率。发动机在这样一个面区域内工作，这就是车用发动机 在路面行驶过程中会遇到的工况。
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第三类工况:转速变化幅度很大，功率变化也极不稳 定。转矩取决于汽车行驶时的阻力，在相同转速的情况下， 可由零负荷变到全负荷，转速的连续变化使得车速从最低 车速到最高车速连续变化，当汽车需要制动时。例如汽车 下斜坡，发动机因为传动系统倒拖做了负功。
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起动时发动机的温度决定
了增加燃油量比例的高低，而
且起动后随着时间的推移，增
油量比例慢慢减小直至正常供
油量。如图4-2所示，只有发动 机电控喷射才能实现这一要求，
传统化油器发动机将只能提供
固定的浓混合气保证起动后正
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当发动机的温度高于６0℃之后不在增加喷油 脉宽，增油量比例慢慢减小到１，如图４-３所示， 化油器发动机不能实现这一功能。因此，暖车过程 怠速转速逐渐升高，怠速不稳。
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第一节 发动机运行工况
汽油机起动时，由于转速非常低，空气流动速度慢， 从而导致燃料的雾化程度差，使得进入汽缸的混合气中的 大部分燃料以液态形式存在， 以气态形式存在的燃料少， 实际参与燃烧的混合气变稀， 特别在低温起动时。汽油 蒸发速度下降，在混合气形成的时间内，实际蒸发量减少， 当蒸发形成的实际混合气的浓度降至着火下极限φａ>1.44 时，汽油机将因为混合气太稀不能着火做功。
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要加大燃料供给量，发动机的温度决定了加大燃 料量比例高低，ECU根据温度传感器测得的发动机温 度低时，会加长喷油脉宽使得暖车的可燃混合气浓度 升高，随着温度传感器测得的发动机温度逐渐上升， 喷油脉宽将慢慢变小。
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一、发动机典型工况 在汽车运行过程中，具有代表性的工况，
称为典型工况，发动机始终工作在一个恒定工 况下的情况是极少的，在实际使用情况中发动 机的运行工况变化是不稳定的，根据发动机的 使用情况，大致可分为以下三类典型工况。
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第一类工况:转速不变，而功率改变。例如， 发电用发动机正常起动后，为使其工作稳定，要 求发动机转速基本恒定， 功率随电机负荷大小， 从零直接变到最大，没有固定的规律性，但要使 发动机转速不变，才能确保输送的频率稳定，那 么在工况图上会出现一条垂直线(图４-１ 中的 曲线１)，称为线工况。
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第二类工况:功率与转速的关系类似于三次幂函数， Ｐｅ=Ｋｎ３，Ｋ为比例常数，船用机就是这类发动机， 因为它是带动螺旋桨工作，故称螺旋桨工况或推进工况， 也是线工况， 如图４-１中曲线２所示。这样，发动机 功率与转速之间就呈现一种十分有规律的变化。
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二、发动机不稳定工况 １.发动机起动工况 在起动机的辅助下，将发动机由静止状态转动到靠燃 料燃烧做功的惯性力维持运转的过程称为发动机的起动工 况，简称起动。
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常运转。
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第一节 发动机运行工况 ２.发动机暖机工况
发动机在冷车的情况下起动后发动机保持转速在某一 转，等发动机工作温度正常后转速回到标准转速， 这个 过程就是暖机工况。
发动机起动之后的暖机时间里，发动机的温度稍有升 高，但仍不足，可燃混合气在温度不高的情况下雾化的程 度仍然比较差，有少量的燃料沉积在燃烧室内壁面和进气 管上，导致可燃混合气浓度降低，从而使燃料燃烧不良， 所以在发动机暖机时间里。
电控喷射汽油机虽然由于喷射，雾化好于化油器发动 机，但仍然不能完全蒸发。因此，起动过程仍然需要加浓 喷射，过量空气系数 φａ值一般在0.5～0.８。
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发动机低温起动之后，因为可燃混合气在温度较 低的情况下雾化的程度差，燃料附着在进气管上从而 使燃料混合气浓度降低，致使发动机运行不良或者发 动机灭火，因此起动之后一小段间隔里，要加大燃料 供给量，从而提高实际参与燃烧的燃料混合气浓度升 高，使发动机运行稳定不会因此而灭火。
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因此，为了能让发动机起动顺利，传统化油器式的 燃料供给系统要求供给特浓的混合气，其φａ值为0.3 ～0. ６，实际以气态参与反应的混合气浓度φａ值在0.８～1.2， 其他燃料来不及参与燃烧，直接随同废气排入大气，这是 汽油机起动碳氢排放高的主要原因。