发动机原理课件.ppt
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第7章 发动机特性
7.1 发动机的工况及基本特性
• 发动机所处的工作状况（简称工况）是由 负荷和转速两个因素决定的。
•
由功率和转速的关系
Pe
Ten 9550
kW
• 可知，Pe、Te、n三个参数中，只有两个 独立变量。因此，可用Pe 、n或Te 、n来 表示发动机的工况。 Pe或Te说明发动机负 荷的大小，n表示发动机转速的高低。
• 汽油机的负荷调节方法称为“量调节”。即化油器 式发动机通过改变节气门开度，改变进入气缸的混 合气数量来适应负荷变化；汽油喷射式发动机所形 成的混合气的混合比，按不同工况的空气量来计量 喷油量，而进气管中的空气流量由节气门来控制， 仍属于量调节。
• 缸内直喷汽油机和柴油机喷射类似，属于质调节。
第7章 发动机特性
第7章 发动机特性
学习目标
• 通过对本章节的学习，重点掌握发动机的负荷特性、 速度特性，万有特性及及柴油机的调速特性的定义。
• 理解各个特性曲线的变化趋势及原因；各个曲线的 形状和位置对发动机的性能有何影响；柴油机安装 调速器的原因。
• 了解柴油机和汽油机特性曲线的异同点及形成原因； 万有特性的应用；两级式调速器和全程式调速器对 柴油机性能的影响，及各自的特点；发动机主要性 能的测试方法及主要参数的测试方法。
第7章 发动机特性
发动机的负荷特性
• 负荷特性是指发动机在某一转速下，燃油 经济性指标及其他参数随负荷变化的关系， 若用曲线表示则称为负荷特性曲线。
• 当汽车以一定的车速沿着阻力变化的道路 行驶时，就是这种情况。
第7章 发动机特性
汽油机的负荷特性
• 点火提前角最佳、燃油喷射系统及进气系统工作正 常，或化油器调整完好的情况下，保持汽油机转速 一定，每小时燃油消耗量mh、燃油消耗率ge随负荷 Pe而变化的关系，称为汽油机负荷特性。
第7章 发动机特性
柴油机负荷特性
• 柴油机转速一定，每小时耗油量mh、有效 燃料消耗率ge随负百度文库变化的关系称为柴油 机负荷特性。
• 在转速一定时，进入气缸的空气量不变， 改变符合相应改变的每循环供油量△q， 使混合气成分发生变化。因此，柴油机是 通过改变混合气的过量空气系数来适应负 荷的变化。此方法称为“质调节”。
第7章 发动机特性
发动机特性定义
• 发动机特性，即发动机性能指标随调整情况和运转工 况而变化的关系。
• 表示其变化规律的曲线称为发动机特性曲线。 • 发动机性能指标随调整情况而变化的关系称为调整特
性。如汽油机的燃油调整特性、点火提前角调整特性、 柴油机的喷油角提前角调整特性等。 • 发动机性能指标随运转工况变化而变化的关系有速度 特性与负荷特性。 • 在柴油机的调速器起作用时，其性能指标随转速或负 荷而变化的关系，称为调速特性。 • 根据发动机特性曲线，可以很方便地评价不同发动机 在不同工况下的动力性和经济性，分析其影响因素， 寻求改进发动机特性的途径。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 同汽油机一样，柴油的有效燃油消耗变化也 取决于ηi和ηm。其变化关系如图所示。
• 与汽油机不同，随负荷增加，每循环供油量 △q增加，过量空气系数α减小，燃烧不完全 程度大，使ηi减小。大负荷时，混合气过浓， 燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增多， 使ηi下 降快。
汽油机的负荷特性
汽油机ηi、ηm随负荷的变化关系
第7章 发动机特性
每小时燃油消耗量曲线
• 汽油机转速一定时，每小时燃油消耗量 主要取决于节气门开度和混合气成份。 由于汽油机的量调节方式，负荷变化时， 节气门开度改变，影响混合气量的变化。
• 汽油机除怠速工况外，从小负荷到中等 负荷，随节气门开度变大，曲线呈线性 变化，燃油消耗量逐渐增加；当节气门 开至加浓装置参加工作后，曲线变陡， 燃油消耗量上升较快。
第7章 发动机特性
柴油机负荷特性
柴油机ηi、ηm随负荷的变化关系
1-油耗最低点 2-冒烟界限点 3-极限功率点
第7章 发动机特性
每小时燃油消耗曲线
• 转速一定时，柴油机的每小时耗油量mh取 决于△q。
• 负荷增加，△q增加， mh随之增加。 • 当负荷接近冒烟界限点2后，由于燃烧恶
化， mh上升得更快一些。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 燃油消耗率ge=k3/ηiηm（ ηi—指示热效率； ηm—机械 效率；k3—比例常数）。
• 由此可知ge取决于ηi和ηm 。 • ηi 、 ηm随负荷变化如图所示。转速一定，随负荷增加，
节气门开度加大，残余废气相对减少，热负荷增加，从 而改善了燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热 损失相对减少，ηi增加。负荷增至大负荷，加浓装置工 作，ηi下降。ηm随负荷的增加而迅速增加。原因是转速 一定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示 功率Pi成正比增加，使ηm =（1—Pm/ Pi）增加。
第7章 发动机特性
结论
• 负荷特性是内燃机的基本性质。常用它评价内燃机工作 的经济性。根据需要可以测定内燃机不同转速下的负荷 特性。转速变化时，各条负荷特性曲线的变化趋势相同， 各条曲线所代表的转速不同。每条曲线的最右端点表示 全负荷转速下的功率及燃油消耗率。
• ηm随负荷增加而上升。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 当Pe=0， ηm=0时，耗油率ge趋于无穷大。 • 随负荷增加，由于ηm迅速增加，且远大于ηi的减小，
使ge下降很快。当△q增加到1点位置时， ge最小。 此后再增加负荷，由于ηi下降比ηm上升的多，使ge 又有所增加。当△q增加到2点位置时，不完全燃 烧现象显著增加，烟度急剧增大，达到规定限值。 2点称为冒烟界限。 • 当循环供油量超过2点时，不仅燃油消耗量增大， 排放污染严重，甚至影响发动机寿命。所以，柴油 发动机最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟 度不超过允许值。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 当于以发克耗动服油机机率空械为转无损（穷失P大，e。即=0P）i=时P，m，指则示η功m率=0完，全所用 • 随曲线负荷迅增速大下降，。由于ηiηm同时上升，使耗油率 • 当ηiηm达到最大值时，出现最低油耗后，随
节气门逐渐增至全开，化油器加浓装置参加 工作，供给最大功率混合气，燃耗不完全现 象增加ηi下降，使油耗率又有所增加。
7.1 发动机的工况及基本特性
• 发动机所处的工作状况（简称工况）是由 负荷和转速两个因素决定的。
•
由功率和转速的关系
Pe
Ten 9550
kW
• 可知，Pe、Te、n三个参数中，只有两个 独立变量。因此，可用Pe 、n或Te 、n来 表示发动机的工况。 Pe或Te说明发动机负 荷的大小，n表示发动机转速的高低。
• 汽油机的负荷调节方法称为“量调节”。即化油器 式发动机通过改变节气门开度，改变进入气缸的混 合气数量来适应负荷变化；汽油喷射式发动机所形 成的混合气的混合比，按不同工况的空气量来计量 喷油量，而进气管中的空气流量由节气门来控制， 仍属于量调节。
• 缸内直喷汽油机和柴油机喷射类似，属于质调节。
第7章 发动机特性
第7章 发动机特性
学习目标
• 通过对本章节的学习，重点掌握发动机的负荷特性、 速度特性，万有特性及及柴油机的调速特性的定义。
• 理解各个特性曲线的变化趋势及原因；各个曲线的 形状和位置对发动机的性能有何影响；柴油机安装 调速器的原因。
• 了解柴油机和汽油机特性曲线的异同点及形成原因； 万有特性的应用；两级式调速器和全程式调速器对 柴油机性能的影响，及各自的特点；发动机主要性 能的测试方法及主要参数的测试方法。
第7章 发动机特性
发动机的负荷特性
• 负荷特性是指发动机在某一转速下，燃油 经济性指标及其他参数随负荷变化的关系， 若用曲线表示则称为负荷特性曲线。
• 当汽车以一定的车速沿着阻力变化的道路 行驶时，就是这种情况。
第7章 发动机特性
汽油机的负荷特性
• 点火提前角最佳、燃油喷射系统及进气系统工作正 常，或化油器调整完好的情况下，保持汽油机转速 一定，每小时燃油消耗量mh、燃油消耗率ge随负荷 Pe而变化的关系，称为汽油机负荷特性。
第7章 发动机特性
柴油机负荷特性
• 柴油机转速一定，每小时耗油量mh、有效 燃料消耗率ge随负百度文库变化的关系称为柴油 机负荷特性。
• 在转速一定时，进入气缸的空气量不变， 改变符合相应改变的每循环供油量△q， 使混合气成分发生变化。因此，柴油机是 通过改变混合气的过量空气系数来适应负 荷的变化。此方法称为“质调节”。
第7章 发动机特性
发动机特性定义
• 发动机特性，即发动机性能指标随调整情况和运转工 况而变化的关系。
• 表示其变化规律的曲线称为发动机特性曲线。 • 发动机性能指标随调整情况而变化的关系称为调整特
性。如汽油机的燃油调整特性、点火提前角调整特性、 柴油机的喷油角提前角调整特性等。 • 发动机性能指标随运转工况变化而变化的关系有速度 特性与负荷特性。 • 在柴油机的调速器起作用时，其性能指标随转速或负 荷而变化的关系，称为调速特性。 • 根据发动机特性曲线，可以很方便地评价不同发动机 在不同工况下的动力性和经济性，分析其影响因素， 寻求改进发动机特性的途径。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 同汽油机一样，柴油的有效燃油消耗变化也 取决于ηi和ηm。其变化关系如图所示。
• 与汽油机不同，随负荷增加，每循环供油量 △q增加，过量空气系数α减小，燃烧不完全 程度大，使ηi减小。大负荷时，混合气过浓， 燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增多， 使ηi下 降快。
汽油机的负荷特性
汽油机ηi、ηm随负荷的变化关系
第7章 发动机特性
每小时燃油消耗量曲线
• 汽油机转速一定时，每小时燃油消耗量 主要取决于节气门开度和混合气成份。 由于汽油机的量调节方式，负荷变化时， 节气门开度改变，影响混合气量的变化。
• 汽油机除怠速工况外，从小负荷到中等 负荷，随节气门开度变大，曲线呈线性 变化，燃油消耗量逐渐增加；当节气门 开至加浓装置参加工作后，曲线变陡， 燃油消耗量上升较快。
第7章 发动机特性
柴油机负荷特性
柴油机ηi、ηm随负荷的变化关系
1-油耗最低点 2-冒烟界限点 3-极限功率点
第7章 发动机特性
每小时燃油消耗曲线
• 转速一定时，柴油机的每小时耗油量mh取 决于△q。
• 负荷增加，△q增加， mh随之增加。 • 当负荷接近冒烟界限点2后，由于燃烧恶
化， mh上升得更快一些。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 燃油消耗率ge=k3/ηiηm（ ηi—指示热效率； ηm—机械 效率；k3—比例常数）。
• 由此可知ge取决于ηi和ηm 。 • ηi 、 ηm随负荷变化如图所示。转速一定，随负荷增加，
节气门开度加大，残余废气相对减少，热负荷增加，从 而改善了燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热 损失相对减少，ηi增加。负荷增至大负荷，加浓装置工 作，ηi下降。ηm随负荷的增加而迅速增加。原因是转速 一定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示 功率Pi成正比增加，使ηm =（1—Pm/ Pi）增加。
第7章 发动机特性
结论
• 负荷特性是内燃机的基本性质。常用它评价内燃机工作 的经济性。根据需要可以测定内燃机不同转速下的负荷 特性。转速变化时，各条负荷特性曲线的变化趋势相同， 各条曲线所代表的转速不同。每条曲线的最右端点表示 全负荷转速下的功率及燃油消耗率。
• ηm随负荷增加而上升。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 当Pe=0， ηm=0时，耗油率ge趋于无穷大。 • 随负荷增加，由于ηm迅速增加，且远大于ηi的减小，
使ge下降很快。当△q增加到1点位置时， ge最小。 此后再增加负荷，由于ηi下降比ηm上升的多，使ge 又有所增加。当△q增加到2点位置时，不完全燃 烧现象显著增加，烟度急剧增大，达到规定限值。 2点称为冒烟界限。 • 当循环供油量超过2点时，不仅燃油消耗量增大， 排放污染严重，甚至影响发动机寿命。所以，柴油 发动机最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟 度不超过允许值。
第7章 发动机特性
有效燃油消耗率曲线
• 当于以发克耗动服油机机率空械为转无损（穷失P大，e。即=0P）i=时P，m，指则示η功m率=0完，全所用 • 随曲线负荷迅增速大下降，。由于ηiηm同时上升，使耗油率 • 当ηiηm达到最大值时，出现最低油耗后，随
节气门逐渐增至全开，化油器加浓装置参加 工作，供给最大功率混合气，燃耗不完全现 象增加ηi下降，使油耗率又有所增加。