汽车发动机的特性[1]
汽车发动机常识
第五章 发动机特性§5-1 发动机工况和性能指标分析式一 发动机工况在绪论中我们已经介绍过工况的概念。
有效功率e N 和转速n 决定了发动机的工作运行情况。
工况:有效功率e N ,转速n 。
发动机的工况分为点工况、线工况和面工况。
二 发动机性能指标分析式1 p k e vi m =1ηαηη2 M k e vi m =2ηαηη3 N k n e vi m =3ηαηη4 g k e i m =41ηη 5 G k n T v=5ηα§5-2 发动机速度特性发动机节气门开度(或油门开度)不变,发动机性能指标随转速n 变化的关系。
如:汽车爬坡或阻力变化时,节气门(或油门)开度不变,转速n 随外界负荷的变化而变化。
外界负荷大,n ↓,外界负荷小,n ↑,这时发动机沿速度特性工作。
一 汽油机的速度特性 (一)定义汽油机节气门开度固定不变,汽油机性能指标随转速n 变化的关系。
外特性(全负荷的速度特性):节气门全开(100%),测得的速度特性。
部分速度特性:节气门固定在部分开启位置,测得的速度特性。
(二)外特性曲线 1 e M 曲线m i ve k M ηηαη2=n ↑→∆g ↑→α↓(不多)。
m i v e k M ηηη2'= (1)ηv :n ↑→气流惯性↑→ηv ↑;n ↑↑→节流损失↑→v η↓。
(2)ηi :n ↑→气流运动↑→混合气形成改善→ηi ↑;n ↑↑→燃烧时间↓,燃烧恶化→ηi ↓。
(3)ηm :n ↑→ηm ↓。
(4)e M :低速时: ηv ↑ n ↑ →ηi ↑ 使e M 变化不大,略有↑;ηm ↓高速时: ηv ↓n ↑ → ηi ↓ 使e M ↓↓。
ηm ↓2 e N 曲线N k n e vi m =3ηαηη低速时:n ↑→e M ↑(不大),但e e M N ∝↑ ⋅ n ↑→e N ↑↑; 高速时:n ↑ →e M ↓→e N ↑(不大)。
汽车发动机分类详解
汽车发动机分类详解汽车发动机是汽车的心脏,是驱动汽车运行的重要部件。
根据不同的工作原理和结构特点,汽车发动机可以分为多种不同类型。
本文将详细介绍几种常见的汽车发动机分类,帮助读者更好地了解汽车发动机的工作原理和特点。
一、按燃料形式分类1.1 汽油发动机汽油发动机是目前应用最广泛的汽车发动机之一。
它以汽油为燃料,通过点火系统将混合气点燃,产生爆炸推动活塞运动,驱动汽车前进。
汽油发动机具有功率大、噪音小、振动小等优点,适用于大多数家用轿车和商用车辆。
1.2 柴油发动机柴油发动机以柴油为燃料,通过高压喷射系统将柴油喷入燃烧室,利用高压高温的条件使柴油自燃,推动活塞做功。
柴油发动机具有扭矩大、燃油经济性好等优点,适用于大型货车、客车等需要长途运输的车辆。
1.3 混合动力发动机混合动力发动机结合了汽油发动机和电动机的优点,既可以利用传统燃油驱动,也可以通过电池驱动。
混合动力发动机在节能环保方面具有明显优势,逐渐受到消费者的青睐。
二、按工作循环分类四冲程发动机是目前主流的汽车发动机类型之一。
它包括进气、压缩、爆燃和排气四个工作过程,每个活塞往复运动完成一个循环。
四冲程发动机结构简单,运行稳定,燃烧效率高,是大多数汽车所采用的发动机类型。
2.2 两冲程发动机两冲程发动机相较于四冲程发动机,每个活塞往复运动完成两个工作循环,即一个循环包括进气、压缩和爆燃排气三个过程。
两冲程发动机结构简单,功率密度高,但燃烧效率较低,逐渐被淘汰。
三、按气缸排列方式分类3.1 直列发动机直列发动机的气缸排列方式为直线型,气缸依次排列在一条直线上。
直列发动机结构紧凑,功率输出平稳,适用于小型汽车和摩托车等。
3.2 V型发动机V型发动机的气缸排列方式呈V形,通常有V6、V8等不同气缸数的设计。
V型发动机功率输出大,扭矩充沛,适用于中大型轿车和SUV等。
3.3 W型发动机W型发动机是在V型发动机的基础上增加了一组气缸,形成"W"字形排列。
第3章 汽车发动机的排放特性
❖ 发动机排放污染物的浓度是随发动机的工况(负荷 与转速)变化的,各种排气污染物的排放量随发动 机运转工况参数如转速、平均有效压力等的变化规 律,称为发动机的排放特性。
❖ 在环保法规日益严格的今天,对发动机的排放要求 越来越高,掌握了发动机的排放特性,对于我们按 照低排放要求正确使用发动机有着重要的指导意义。 根据发动机的排放特性,可以找出其运转时排放最 严重的工况区,从而为低排放改造指出方向,以适 应环保法规的要求。
❖ 由图可见:
❖ 在常用的部分负荷区, 为了满足三效催化转化 器高效工作的要求,将 φa 控 制 在 1.0 左 右 , 所 以CO排放较低。
❖ 在小负荷 (平均有效压力 <0.2MPa) 时 , 为 保 证 燃烧稳定,混合气适当 加浓,导致CO排放略有 上升。
❖ 当负荷超过全负荷的95 %左右时,CO的比排放 量开始急剧上升,显然 是由于混合气显著加浓, 使发动机能发出较大的 功率和转矩。
❖ 柴油机的BSHC基本上随负 荷的上升而下降,而绝对排 放量大致不变。当负荷不变 而转速变化时,BSHC变化 不大。
❖ 总的说来,柴油机的HC排 放规律比CO更加复杂。
❖ 从图3-4c看出,
❖ 柴油机的NOx高排放区主要 出现在小负荷和高速工况。
小负荷时,燃烧室 内温度较低,滞燃 期增长,混合时间 加长,增大了氧气 与高温燃气的接触
❖ 在低速大负荷工况下,由于 空气相对不足,气流运动减 弱,常导致SF大大上升,即 柴油机冒烟严重。
转速不变时,不透光度 线性分度N基本上是随 着负荷增大而增大的, 这 主 要 与 φa 的 下 降 有 关;当负荷不变时,N 先降后升,在某一转速 时达到最小值。
3.2 发动机的瞬态排放特性
汽车发动机ppt课件
05
汽车发动机的节能与环保技术
节能技术
01
02
03
缸内直喷技术
通过将燃料直接喷入汽缸 内部,提高燃油的利用率 和燃烧效率。
可变气门正时技术
根据发动机转速和负荷的 变化,自动调整气门开度 和气门关闭时间,以提高 燃烧效率。
轻量化设计
采用高强度材料和结构优 化设计,降低汽车重量, 从而提高燃油经济性。
汽车发动机的性能指标与评价
汽车发动机的性能指标
主要包括功率、扭矩、油耗、排放等。
汽车发动机的评价
根据不同使用需求和行驶环境,对汽车发动机进行综合评价,包括动力性、经 济性、环保性等方面。
02
汽车发动机的种类和特点
汽油机
点燃式发动机
依靠电火花点燃混合气,具有较高的燃烧效率,但需要复杂的点火系统和供油系 统。汽车发动机ppt课件Fra bibliotek目 录
• 汽车发动机概述 • 汽车发动机的种类和特点 • 汽车发动机的组成和工作过程 • 汽车发动机的故障诊断与维修 • 汽车发动机的节能与环保技术 • 汽车发动机的发展趋势与展望
01
汽车发动机概述
汽车发动机的定义与分类
汽车发动机的定义
汽车发动机是一种将燃料燃烧产 生的热能转化为机械能的装置。
压燃式发动机
依靠压缩空气和燃料混合气的自燃,具有较高的热效率,但需要较高的压缩比和 复杂的燃烧室设计。
柴油机
直接喷射式柴油机
将燃料直接喷入汽缸内,具有较高的燃油经济性和动力性, 但噪音和振动较大。
间接喷射式柴油机
将燃料喷入进气口,具有较低的噪音和振动,但燃油经济性 和动力性较差。
燃气机
燃气轮机
使用燃气作为燃料,具有较高的热效率和较快的加速性能,但噪音较大且需要复杂的燃烧室设计。
发动机特性
第9章发动机特性内容提要1 .发动机特性与特性曲线的含义、分类与意义2 .发动机调整特性的含义、分类与曲线3 .发动机负荷特性4 .发动机速度特性5 .发动机方有特性6 .发动机调速特性7 .发动机性能指标的校正9.1基本概念全面了解发动机在全部工况下的性能指标的变化,对合理使用、检查与修理发动机,都有很强的适用价值。
10.LI发动机特性与特性曲线1 .发动机特性发动机性能指标随调整状况及运转状况而变化的关系称为发动机特性。
发动机性能指标主要有功率、转矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等;调整状况主要指柴油机的供油提前角、汽油机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对发动机性能的影响;运转状况一般指发动机转速和负荷等。
2 .特性曲线为了直观显示发动机的特性,常以曲线形式表示,称为发动机特性曲i线。
图97为AUdi(奥迪)2.4L四缸5气式门汽油机的外特性曲线。
3 .发动机特性分类发动机特性分调整特性和性能特性两大类。
(1)调整特性指发动机的性能指标随调整状况而变化的关系。
如柴油机的供油提前角调整特性、汽油机的点火提前角调整特图9T发动机特性曲线性、汽油机的燃料调整特性等。
(Audi2.4L5气门V6汽油机外特性)(2)性能特性指内燃机的性能指标随运行工况而变化的关系。
如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。
9.1.2 发动机特性的制取发动机特性需在特地的试验台(俗称发动机台架)上进行,图9-2显示了带水力测功器的试验台的基本组成。
它可以模拟发动机的实际工况,使其在要求的转速和负荷下工作,并可以同步测量发动机在各种工况下的功率、燃料消耗、废气排放、气缸压力等性能参数。
发动机特性试验,我国已有标准,需按有关标准,在规定的条件下进行。
9-水温传感器Io-油压传感器11-排温传感器12-气缸压力传感器13-油压传感器14-针阀升程仪15-电 荷放大器16-电荷放大器17-霍尔针阀传感器18-示 波器19-水力测功器20-转角信号发生器21-电荷放 大器22-A/D 转换板23-微机24-打印机25-显示器它是指在发动机转速肯定和油量掌握机构条件下,其功率、燃料消耗率等性能指标随供油提前角变化而变化的关系。
发动机的分类及各类发动机的特点
发动机的分类及各类发动机的特点发动机是现代机械工业中最为重要的工业动力装置。
按照不同的分类标准,可以将发动机分为多个不同的类型,具有不同的特点和适用范围。
以下是发动机分类及各类发动机的特点的详细解释。
1.按燃料类型分类(1)汽油发动机汽油发动机是以汽油为燃料的发动机。
它具有功率大、噪音小、体积小、重量轻、稳定性高的特点,使用广泛。
目前主流的汽车多采用汽油发动机。
(2)柴油发动机柴油发动机是以柴油为燃料的发动机。
它具有动力强劲、节约燃料、使用寿命长等特点,但噪音较大、排放污染物较高。
柴油发动机主要应用于货车、客车等重型车辆。
(3)天然气发动机天然气发动机是以天然气为燃料的发动机,具有环保、经济等特点。
由于天然气发动机较为复杂,使用受限,主要应用于公交车、出租车等城市公共交通工具。
(4)混合动力发动机混合动力发动机是将汽油发动机和电动机相结合的发动机。
它具有节能、环保、动力强等特点,是未来发动机发展的方向。
目前,一些高档车型已采用混合动力发动机。
2.按工作原理分类(1)内燃发动机内燃发动机是将燃料和空气混合在汽缸内燃烧产生动力的发动机,包括汽油发动机、柴油发动机等。
内燃发动机体积小、重量轻、功率大,是目前应用最广泛的发动机。
(2)外燃发动机外燃发动机是将燃料和空气混合在燃烧室外部燃烧,使工作物质(如水蒸汽、燃气)在机体内产生压力而推动活塞运动。
这类发动机包括蒸汽发动机、燃气轮机等,具有热效率高、节能等特点,但体积大、重量重、不适合作为移动设备动力。
3.按循环方式分类(1)四冲程发动机四冲程发动机是指将燃油、火花塞、气缸、曲轴箱和排气管组成的系统。
它实现了进气、压缩、爆炸、排气等四个过程。
它结构简单,维护成本低,是目前汽车、摩托车等机动车最常见的发动机类型。
(2)两冲程发动机两冲程发动机是指将油、气混合物、点火、活塞、零件需要两次工作完成的系统。
它的结构相对简单、自重轻、功率高,但是燃料消耗量较大、噪声高等缺点,目前逐渐被四冲程发动机替代。
发动机的主要性能指标和特性
Aspiration Twin Turbocharged Twin Turbocharged
Valvetrain DOHC 4valves per cylinder DOHC 4valves per cylinder
Power 600 PS (440 kW; 590 hp)@7000 rpm 499.84 PS (367.63 kW; 493.00 hp)
பைடு நூலகம்
B 3 be 10 (g / kW h) Pe
B—发动机在单位时间内的耗油量 Pe—发动机的有效功率 四行程汽油机一般为270~325 g/(kW· h) 四行程柴油机一般为190~238 g/(kW· h)
Ford Focus 1.0 EcoBoost Turbo Displacement: 999cc Number of cylinders: Three Power Output: 123bhp Bore x stroke: 71.9mm x 82mm Compression ratio: 10:1
国权威汽车评鉴杂志《沃德汽车世界》(Ward’s AutoWorld)
1. 动力性指标
有效功率:发动机在单位时间对外输出的有效功 称为有效功率,符号:Pe ,单位:kW
Te n 2 n 3 Pe Te 10 (kW ) 60 9550
有效功率Pe :发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的功率。 单位为kW。 有效转矩Te :发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的转矩。单 位为 N· m。 发动机转速:发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速, 表示符号:n, 单位:r/min 标定转速:发动机产品标牌上的有效功率及其相应的转速 分别称为标定功率和标定转速
Torque 600 N· m (443 ft· lbf) -
汽车发动机概述
欢迎共阅汽车发动机概述发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。
其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能,再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。
汽车的动力来自发动机。
发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,汽车的动力性、经济性、环保性。
简单讲发动机就是一个能量转换机构,即将汽油(柴油)的热能,通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时,推动活塞作功,转变为机械能,这是发动机最基本原理。
汽车发动机大多是热能动力装置,简称热力机。
热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
按活塞运动方式分类:活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。
前者活塞在汽缸内作往复直线运动,后者活塞在汽缸内作旋转运动。
1876 一. (1) 。
真空度,由。
(2) pc 可达800 (3) 压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
随着活塞下移,汽缸容积增加,气体压力和温度逐渐下降,到达b 点时,其压力降至300~500kPa ,温度降至1200~1500K 。
在做功冲程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°。
在示功图上,做功行程为曲线c-Z-b 。
(4)排气冲程(exhauststroke)排气冲程时,排气门开启,进气门仍然关闭,活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。
排气门开启时,燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出,另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。
由于排气系统的阻力作用,排气终点r 点的压力稍高于大气压力,即pr=(1.05~1.20)p0。
排气终点温度Tr=900~1100K 。
活塞运动到上止点时,燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出,这部分废气叫残余废气。
二.四冲程柴油机工作原理欢迎共阅四冲程柴油机和汽油机一样,每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。
由于柴油机以柴油作燃料,与汽油相比,柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发,因而柴油机采用压缩终点压燃着火,也叫压燃式点火,其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.(1)进气冲程进入汽缸的工质是纯空气。
汽车发动机原理第六章 发动机的特性
三、有效功率的测量 有效功率是发动机最重要的性能参数之一,在发动机 试验参数中大都需要测量有效功率。发动机有效功率的测 定属于间接测量,即测定发动机的输出转矩和转速后,由
公式Pe=Ttpn/9550求出功率。
发动机在台架试验中通常用测功器来测量发动机输出 的转矩。测功器是用来吸收试验发动机发出的功,改变其 负荷及转速,模拟实际使用的各种工况。常用测功器有水 力测功器、直流电力测功器和电涡流测功器三种。
示
OA——最大功率线。表示不同转速、满水层时能
吸收的功率,它是转速的三次方曲线。水力测功器轴上 的转矩与转速的平方成正比。显然,在OA线上以A点 工作时转子承受的转矩最大,A点表示了转矩已达到转 子转矩强度所允许的限值转矩。 AB———最大转矩线。表示在极限转矩下,增加 转速来增加吸收的功率。此时需要相应减少测功器的水
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。发动机在一定转速下按一定 功率稳定工作的条件是发动机发出的转矩与工作机 械消耗的转矩相等。
如图6-1所示,TR曲线
为工作机械所消耗转矩随
转速的变化,Ttp曲线是发 动机油量控制机构一定时, 转矩随转速的变化,此时 发动机只能在Ttp 、 TR曲 线相交的A点,即转矩 TtpA = TRA、转速为nA的工
Vs——工作容积,m3;
ϕa——过量空气系数; Hu——燃料低热值,kJ/kg; L0——理论空气量,kg/kg。
根据平均有效压力pme(kPa)定义:
式中:We——每循环有效功,kJ; ηet——有效热效率。
式中:ηit——指示热效率; ηm——机械效率。
根据式(1-22)、式(1-24)和式(1-26)可写成:
功率则随发电机负荷大小,可由零
汽车发动机的排放特性
• 四、旅客的服务期望
铁 路
• (一)旅客的服务期望
旅 • (二)影响服务期望的因素
服 • 1、加强对紧密小群体的管理
务 • 2、用亲切、和蔼、礼貌的态度为大群体服务
第六讲 路线交叉
第二节 立体交叉 一、立体交叉的设置依据和条件
二、立体交叉的基本类型 三、立体交叉型式选择原则
四、互通式立体交叉 五、立体交叉的交通功能分析
一、立体交叉的设置依据和条件
一、立体交叉的设置依据和条件
本章主要介绍汽油机和柴油机的稳态 和瞬态排放特性, 叙述了汽油机和柴油机 稳态条件下转速和负荷对各排放污染物浓 度的影响及其起动、加减速等瞬态工况下 的各排放污染物浓度变化的趋势,并分析 了其产生的原因。
第一节 发动机的稳态排放特性
一、汽油机的稳态排放特性
图3-1、图3-2 和图3-3 分别为一台比较有代表性的 排量为2L 的4 气门现代车 用进气道电子喷射汽油机的 CO、HC 和NOx 稳态排 放特性图。
第三章 旅客运输服务心理
铁 路
[教学目标]
旅 1、技能目标
客 运 输 服
运用旅客服务心理,具有妥善处理各种事件的能力。具 备处理旅客投诉的技能技巧。
2、知识目标
掌握旅客乘车的共性心理、个性心理和群体心理,掌握 客运服务人员的职业动机,明确客运人员心理健康,掌握
务 旅客投诉及处理技巧。
第一节
旅客服务心理
四、互通式立体交叉
• 组成:跨越结构 物、主线、匝道 、出入口、集散 车道、三角地带
• 类型:部分互通 式、完全互通式
(一)部分互通式立体交叉
• 至少保留一个或一个以上的平面交叉 • 适用于主次道路相交,或受地形地物限制时
汽车发动机的运动学与动力学特性
汽车发动机的运动学与动力学特性汽车发动机,作为汽车的“心脏”,其运动学与动力学特性是决定汽车性能的关键因素。
对于很多车主和汽车爱好者来说,了解发动机的这些特性,不仅能增加对汽车的认识,还能在日常使用和维护中更好地发挥汽车的性能。
首先,我们来谈谈汽车发动机的运动学特性。
简单来说,运动学主要研究物体的运动规律,而在发动机中,就是研究各个部件的运动轨迹、速度和加速度等。
发动机中的活塞是一个关键的运动部件。
在工作过程中,活塞在气缸内做往复直线运动。
这个运动是由曲轴的旋转运动通过连杆转化而来的。
当曲轴旋转一周,活塞完成一个往复运动,即从上止点运动到下止点,再回到上止点。
气门的运动也是发动机运动学中的重要部分。
进气门和排气门需要按照精确的时间和行程开启和关闭,以实现进气和排气过程。
气门的运动由凸轮轴控制,凸轮轴的形状和转速决定了气门的开启时间、持续时间和升程。
而在多缸发动机中,各个气缸的活塞和气门的运动需要协调配合,以保证发动机的平稳运行。
例如,四缸发动机的点火顺序通常为 1-3-4-2 或 1-2-4-3,这样可以使发动机的动力输出更加平稳,减少振动。
接下来,我们再深入了解一下发动机的动力学特性。
动力学主要研究物体的受力与运动之间的关系。
在发动机中,就是研究各个部件所受到的力以及这些力如何影响部件的运动和发动机的性能。
燃烧过程产生的气体压力是推动活塞运动的主要动力。
当混合气在气缸内燃烧时,气体迅速膨胀,产生巨大的压力,推动活塞向下运动。
这个压力的大小和变化规律直接影响到活塞的运动速度和加速度,进而影响发动机的输出功率和扭矩。
活塞在运动过程中还会受到摩擦力的作用。
气缸壁与活塞之间的摩擦、连杆与曲轴之间的摩擦等都会消耗一部分能量,降低发动机的效率。
因此,减少摩擦损失是提高发动机性能的一个重要途径,例如采用优质的润滑油、优化部件的表面粗糙度等。
曲轴在旋转过程中也会受到各种力的作用。
除了来自连杆的推力和拉力外,还有自身的惯性力和离心力。
汽车发动机原理发动机特性
2.研究发动机特性的必要性
为了评价内燃机在不同工况下运行的动 力性指标(如功率、转矩、平均有效压力等)、 经济性指标(燃油消耗率)、排放指标以及反映 工作过程进行的完善程度指标(如指示热效率、 充量系数以及机械效率)等,就必须研究内燃 机的特性。
有关定义
? 所谓发动机的特性,就是指上述性能参数随 参数调整情况或运转工况变化的规律。
? 性能指标随调整情况变化的特性称为调整特 性,如点火提前角调整特性、供油提前角调 整特性等;
? 性能指标随运行工况变化的特性称为性能特 性,如负荷特性、速度特性和调速特性等。
用来表示特性的曲线称为特性曲线,它是 评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少 的形式。
通过特性曲线可以分析在不同适用工况下 , 发动机特性变化的规律及影响因素,评价发动机 性能,从而提出改善发动机性能的途径.
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。
1.发动机的工况分类 第—类工况,其特点是发动机 的功率变化时,转速几乎保持 不变。该工况又被称为固定式内 燃机工况。例如,发电用内燃机, 其负荷呈阶跃式突变,并没有一 定的规律、然而内燃机的转速必 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—条垂直线(图8—1中的曲线 1),称为线工况。灌溉用内燃机, 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(图8—1中的A点)。
第二类工况,其特点是内燃 机的功率与转速接近于幂函 数关系, 如图8—1中的曲线2 示的三次幂函数 ( Pe ? n 3)。当 内燃机作为船用主机驱动螺 旋桨时,内燃机所发出的功 率必须与螺旋桨吸收的功率 相等,而吸收功率又取决于 螺旋桨转速的高低,且与转 速成幂函数关系,这样,内 燃机功率就呈现一种十分有 规律的变化。该类工况常被 称为螺旋桨工况 或推进工况 , 也属于 线工况 。
汽车发动机动力学特性分析与优化设计
汽车发动机动力学特性分析与优化设计随着汽车行业的发展,汽车发动机的动力学特性分析和优化设计变得越来越重要。
本文将探讨汽车发动机的动力学特性,并介绍一些常见的优化设计方法。
一、汽车发动机的动力学特性分析汽车发动机的动力学特性是指在不同工况下,发动机输出的扭矩和功率随转速的变化规律。
了解发动机的动力学特性对于提高发动机的性能以及优化车辆的驾驶体验至关重要。
1.1 扭矩-转速曲线扭矩-转速曲线是描述发动机工作状态的关键曲线之一。
通过测量发动机在不同转速下输出的扭矩,可以绘制出扭矩-转速曲线,从而了解发动机的输出能力。
一般来说,扭矩曲线应该尽可能平坦,以提供较大的驾驶灵活性。
1.2 功率-转速曲线功率-转速曲线是描述发动机输出功率变化规律的曲线。
通过测量发动机在不同转速下输出的功率,可以绘制出功率-转速曲线,从而了解发动机的高速性能。
一般来说,功率曲线应该保持较为平稳,在高转速区域有较强的爆发力。
1.3 响应速度发动机的响应速度是指发动机在响应驾驶者操作时的反应速度。
较好的发动机响应速度能够提升驾驶体验,使驾驶者更加舒适自如。
常用的衡量指标有加速时间、减速时间等。
二、汽车发动机动力学特性的优化设计为了优化汽车发动机的动力学特性,提高车辆性能,工程师们采用了许多设计方法。
2.1 气门控制系统优化气门控制系统是发动机的重要组成部分,对发动机的动力学特性影响较大。
通过优化气门的开启和关闭时机,可以精确控制燃air混合气的进入和排出,从而提高发动机的吸气和排气效率。
2.2 进气道和排气道优化通过优化进气道和排气道的结构,可以改善气流的流通效果,提高燃air的充填效率和废气的排出效率。
常用的方法包括采用流线型设计、增加进气道和排气道的直径等。
2.3 燃油系统优化燃油系统对发动机的动力学特性也有一定影响。
通过优化喷油系统、提高燃油的喷射效果,可以提高燃烧效率,从而提高发动机的输出能力。
2.4 点火系统优化点火系统的性能直接关系到发动机的燃烧效率和功率输出。
第5章发动机特性
二、汽油机点火提前角调整特性
当汽油机保持节气门开 度、转速及混合气浓度 一定时,汽油机有效功 率 Pe 和有效燃油消耗 率 be随点火提前角变 化的关系,称为点火提 前角调整特性。
对应于每一工况都存在一个最佳点火提前角,这时汽油 机功率最大,耗油率最低。
随着负荷的减小,最佳点火提前角要增大;随着转速的 增加,最佳点火提前角也要增大。
§5-3 发动机的速度特性
发动机的速度特性,是指发动机在油量 调节机构(油量调节齿条、拉杆或节气门 开度)保持不变的情况下,主要性能指标 (转矩、油耗、功率、排温、烟度等)随 发动机转速的变化规律。
种类:部分负荷速度特性与外特性
当油量控制机构在最大位置时,测得的特性为 全负荷速度特性(简称外特性)。
2)柴油机的燃油消耗量 曲线在中、小负荷段 的线性较好。
3)汽油机排温普遍较高, 且与负荷关系较小。
特性差别的解释
因为两种类型发动机的机械效率变化情况基本类似, 造成汽油机与柴油机燃油消耗率差异的主要原因就 在于指示热效率的差异。
由于柴油机的压缩比比汽油机高出较多,其过量空 气系数也要比汽油机大,燃烧大部分是在空气过量 的情况下进行的,所以柴油机的指示热效率要比汽 油机要高。这样,从数值上看,汽油机的燃油消耗 率数值高于柴油机。
如测出不同转速下的多个负荷特性曲线,便可 根据这些特性曲线得到发动机的另外一个重要 的特性——万有特性。
一、柴油机负荷特性
1、定义:柴油机转速一定,改变每循环供 油量,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、柴油机负荷调节方法称为“质调节” 。
3、柴油机负荷特性曲线分析
有效燃油消耗率
Pe K1acitmn
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汽车发动机的特性[1]
功率
扭矩(汽油机)
扭矩(柴油机)
燃油消耗率 小时耗油量
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汽车发动机的特性[1]
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
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二、制动测功装置—测功器 1.水力测功器
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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。
(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。
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(4)机械效率 ηm 转速增加,消 耗于机械损失功增
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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。
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三、发动机性能指标与工作过程的关系
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)。
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2.质量法
油 箱 供 油
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充油
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测量
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燃油消耗量按下式计算
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)]。
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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。
加。因此,随转速 升高,机械效率ηm 明显下降。
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汽车发动机的特性[1]
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。
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)。
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根据平均有效压力pme(kPa)的定义
式中 We——每循环有效功(kJ); ηe——有效热效率。
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式中 ηit——指示热效率; ηm——机械效率。
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。
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根据公式
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。
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。
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每循环放热量Q(kJ)为
式中 ηv——充量系数; ρo——大气状态下空气密度(kg/m3);
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(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。
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汽车发动机的特性
发动机的特性[1]
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。
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。
2.平衡式电力测功器 3.电涡流测功器
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三、耗油率的测量 1.容积法
充油
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测量
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测量消耗容积v的燃油所用时间t
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燃油消耗量按下式计算
小时耗油量
耗油率
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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。
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(一)外特性曲 线
1.扭矩曲线变 化趋势
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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。
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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。