《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 第六章发动机特性 §6-1发动机工况和性能指标分析式 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Ne和转速n决定了发动机 的工作运行情况。 工况一Ne,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 I pe=kinin 2M=k2-n17m 3 Ne=k3-ninmn K4 77m 7 5 G-ks d §6-2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,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 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)一节气门全开(100%),测得的速度 特性。 部分速度特性一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 lMe曲线
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ― 66 ― 第六章 发动机特性 §6-1 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 Ne 和转速 n 决定了发动机 的工作运行情况。 工况 — Ne，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 v = 1 i m 2 M k e v = 2 i m 3 Ne k n v = 3 i m 4 g k e i m = 4 1 5 GT k n v = 5 §6-2 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, 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 Me 曲线
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ni n n↑→△g↑→∝(不多) Me=k2, nin (1)n,-n↑→>气流惯性↑→η个;n↑个→>节流损失↑→ (2)m;-n↑→气流运动↑→>混合气形成改善→n1↑; n1↑→>燃烧时间,燃烧恶化→1。 (3)mm-n1→mn。 (4)Me低速时 使Me变化不大,略有个 高速时:→> 使Me。 Me Ne ge n 2Ne曲线 低速时:n↑→Me↑(不大),但Ne∝Me↑·n个→Ne个; 高速时:n↑→Me→Ne↑(不大) 3ge曲线 低速时:n↑→7↑,nmy,7个大于7n→g↓(不大); 高速时:n↑→m,ny→>g个个。 有一个gamm对应的n,整个曲线变化不大 4Gr曲线 Gr=ke T 低速时:n↑→mn↑,n→Gn↑(不大); 67
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ― 67 ― M k e v = 2 i m n→ g → （ 不多 ） M k e = 2 v i m ' （1） v — n → 气流惯性 → v ；n → 节流损失 → v 。 （2） i — n → 气流运动 → 混合气形成改善 → i ； n → 燃烧时间，燃烧恶化 → i 。 （3） m — n → m 。 （4） Me — 低速时: v n → i 使 Me 变化不大, 略有； m 高速时: → v n → i 使 Me 。 m 2 Ne 曲线 低速时: n → Me （ 不大 ）, 但 Ne Me n → Ne； 高速时: n → Me → Ne （ 不大 ）。 3 ge 曲线 g k e i m = 4 1 低速时: n → i ， m ， i 大于 m → ge （ 不大 ）； 高速时: n → i ， m → ge 。 有一个 ge,min 对应的 n, 整个曲线变化不大。 4 GT 曲线 GT k n v = 5 低速时: n → v ，n → GT （ 不大 ）；
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 高速时:n↑→mn,n↑个→Gn个个。 Gr曲线先缓后陡 (三)外特性的意义 后备功率 后备功率大,爬坡、加速性好。 但后备功率过大,则常用工况在低负荷区,经济性差。 图中A点,后备功率为零 2最大Me时的n 最大Me时的n越低克服外界阻力能力越强 A、B发动机的M,相同,但A机M所对应的n比B机低。当外界 阻力矩为R1时,A、B两机均在n下稳定运转。当外界阻力矩增大至R2时,B 机发出最大扭矩在nB下稳定运转,此时A机则在nA下稳定运转。当外界阻力 矩再增大至R3时,A机发出最大扭矩在nA下稳定运转,而B机无法克服外界 阻力矩,只能熄火。 Me 外特性 R3>R2>R1 e, max 常用工况/ 部分速度特性 bIA n3A n2A n2B n1 后备功率 最大Me时的n 柴油机的速度特性 (一)定义 油量调节机械(油门拉杄或齿条)位置固定不动,柴油机性能指标随转 速n变化的关系。 外特性(全负荷的速度特性)一油量调节机构固定在标定功率循环油 量位置时,测得的速度特性 部分速度特性一油调节机构固定在小于标定功率循环供油位置时,测得 的速度特性。 (二)标定功率 对于非增压发动机来说,最大功率要受到平均有效压力和转速两方面的限 制。一台发动机的功率究竟标定多大才适合,这要根据发动机特性和具体用途 使用特点及寿命和可靠性要求而人为确定,根据我国情况,国家标准规定了发
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ― 68 ― 高速时: n → v ，n → GT。 GT 曲线先缓后陡。 （三） 外特性的意义 1 后备功率 后备功率大, 爬坡、加速性好。 但后备功率过大, 则常用工况在低负荷区, 经济性差。 图中 A 点，后备功率为零。 2 最大 Me 时的 n 最大 Me 时的 n 越低, 克服外界阻力能力越强。 A、B 发动机的 Me,max 相同，但 A 机 Me,max 所对应的 n 比 B 机低。当外界 阻力矩为 R1时，A、B 两机均在 n1下稳定运转。当外界阻力矩增大至 R2时，B 机发出最大扭矩在 n2B 下稳定运转，此时 A 机则在 n2A下稳定运转。当外界阻力 矩再增大至 R3时，A 机发出最大扭矩在 n3A下稳定运转，而 B 机无法克服外界 阻力矩，只能熄火。 二 柴油机的速度特性 （一） 定义 油量调节机械 （ 油门拉杆或齿条 ） 位置固定不动, 柴油机性能指标随转 速 n 变化的关系。 外特性 （ 全负荷的速度特性 ） — 油量调节机构固定在标定功率循环油 量位置时, 测得的速度特性。 部分速度特性 — 油调节机构固定在小于标定功率循环供油位置时, 测得 的速度特性。 （二） 标定功率 对于非增压发动机来说, 最大功率要受到平均有效压力和转速两方面的限 制。一台发动机的功率究竟标定多大才适合, 这要根据发动机特性和具体用途、 使用特点及寿命和可靠性要求而人为确定, 根据我国情况, 国家标准规定了发
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 动机标定功率分为下列四级 115分钟功率一允许发动机连续运转15分钟的最大有效功率。 21小时功率一允许发动机连续运转1小时的最大有效功率。 312小时功率一允许发动机连续运转12小时的最大有效功率。 4持续功率一允许发动机长期连续运转的最大有效功率。 每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的两种及相应的转速。 车用—常用15分钟,1小时或12小时功率中的两种作为铭牌功率。作为 特性实验时,应把两种标定功率的外特性全做出来 国家规定 车用柴油机,除作外特性外,还应作标定功率的90%75%,50%,25%的部 分速度特性实验。 一般柴油机只作外特性就可以了 时间越短,功率值应越大。如:15分钟功率比12小时功率大 (三)外特性曲线 排气温度t Me Ne lMe曲线 M=k 77 (1)n,-n↑→m,个;n个个→, (2)△g-n↑→△g↑(油泵速度特性)。 (3)a n|一 (4)n;-n1↑→n1↑;n个个→燃烧时间 (5)mm-n1→m (6)Me-n;n4y不如快、个 M=k2·个·→使曲线平缓。 2Ne曲线 N∝M 69一
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ― 69 ― 动机标定功率分为下列四级 1 15 分钟功率 — 允许发动机连续运转 15 分钟的最大有效功率。 2 1 小时功率 — 允许发动机连续运转 1 小时的最大有效功率。 3 12 小时功率 — 允许发动机连续运转 12 小时的最大有效功率。 4 持续功率 — 允许发动机长期连续运转的最大有效功率。 每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的两种及相应的转速。 车用 — 常用 15 分钟, 1 小时或 12 小时功率中的两种作为铭牌功率。作为 特性实验时, 应把两种标定功率的外特性全做出来。 国家规定： 车用柴油机, 除作外特性外, 还应作标定功率的 90%, 75%, 50%, 25%的部 分速度特性实验。 一般柴油机只作外特性就可以了。 时间越短, 功率值应越大。如：15 分钟功率比 12 小时功率大。 （三） 外特性曲线 1 Me 曲线 M k e v = 2 i m （1） v — n → v ；n → v 。 （2） g — n → g （ 油泵速度特性 ）。 （3） — n → g， v → 。 （4） i — n → i ；n → 燃烧时间，→ i 。 （5） m — n → m 。 （6） Me — i m , v 不如 快, v M k e = 2 → 使曲线平缓。 2 Ne 曲线 Ne Me n
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 Me曲线平缓一Me基本是常数,则 n个→Ne↑一几乎是成直线关系。 3g曲线 ge =k 7777 低速时:n↑→n1个,7m→g(不大); 高速时:n↑→71,n→g个。 有一个 g对应的n,整个曲线变化不大 4Gr曲线 T C 低速时n↑→n1个,→G个个; 高速时:n↑→mn,a→G个 整个G曲线较陡 (四)扭矩储备系数μ和适应性系数K M emax M 100% M K=-emax ↑,K↑→n时,Me↑快→丶不换档情况下,克服短期超载能力强。 §6-3发动机负荷特性 汽油机的负荷特性 转速n不变,发动机的经济性指标随负荷变化的关系。 如:在不换档情况下,汽车上坡时加大油门,下坡时关小油门,而维持发动 机转速n不变,这时发动机沿负荷特性工作。 (一)定义 转速n不变,汽油机的经济性指标随负荷一节气门开度变化的关系 (二)特性曲线 1ga曲线 e k4 777m 负荷↑→节气门开度↑→7mn↑,n;↑→82小一曲线陡
《发动机原理》 长安大学汽车学院曹建明 ― 70 ― Me 曲线平缓 — Me 基本是常数，则 n → Ne — 几乎是成直线关系。 3 ge 曲线 g k e i m = 3 1 低速时: n → i ， m → ge （ 不大 ）； 高速时: n → i ， m → ge 。 有一个 ge,min 对应的 n, 整个曲线变化不大。 4 GT 曲线 GT k n v = 5 低速时: n → v ， → GT； 高速时: n → v ， → GT。 整个 GT曲线较陡。 （四） 扭矩储备系数 和适应性系数 K = − M M M e e e max 100% K M M e e = max , K → n时, Me快 → 不换档情况下, 克服短期超载能力强。 §6-3 发动机负荷特性 一 汽油机的负荷特性 转速 n 不变，发动机的经济性指标随负荷变化的关系。 如: 在不换档情况下，汽车上坡时加大油门，下坡时关小油门，而维持发动 机转速 n 不变，这时发动机沿负荷特性工作。 （一） 定义 转速 n 不变，汽油机的经济性指标随负荷 — 节气门开度变化的关系。 （二） 特性曲线 1 ge 曲线 g k e i m = 4 1 负荷 → 节气门开度 → m , i → ge — 曲线陡