1、第七章第七章 發動機特性發動機特性本章要求：本章要求：了解：了解：柴油機調速器的原理，萬有特性意義。柴油機調速器的原理，萬有特性意義。理解：理解：發動機特性曲線變化的原因。發動機特性曲線變化的原因。掌握：掌握：汽、柴油機特性曲線的意義，實驗方法。汽、柴油機特性曲線的意義，實驗方法。重點：重點：負荷特性、速度特性。負荷特性、速度特性。基本概念：基本概念：（1 1）發動機工況）發動機工況： 發動機的運行情況。發動機的運行情況。以功率以功率N Ne e和轉速和轉速n n來表示。來表示。常見的發動機工況：常見的發動機工況：面工況、點工況、線工況等。面工況、點工況、線工況等。（2 2）發動機特性：）發動

2、機特性： 發動機性能指標隨調整情況及運轉工況而變化發動機性能指標隨調整情況及運轉工況而變化的關系。的關系。其中隨調整情況而變化的關系稱為其中隨調整情況而變化的關系稱為調整特性調整特性如：如：柴油機供油提前角調整特性柴油機供油提前角調整特性 汽油機點火提前角調整特性汽油機點火提前角調整特性隨運轉情況而變化的關系稱隨運轉情況而變化的關系稱性能特性性能特性( (或使用特性或使用特性) )發動機主要特性包括：發動機主要特性包括：負荷特性、速度特性負荷特性、速度特性、調、調速特性、萬有特性、煙度特性、排放特性等。速特性、萬有特性、煙度特性、排放特性等。 上述特性僅限于內燃機穩定工況。上述特性僅限于內燃機

3、穩定工況。第一節第一節 負荷特性負荷特性定義：定義：轉速不變時，性能指標（經濟性指標）轉速不變時，性能指標（經濟性指標）隨負荷而變化的關系。隨負荷而變化的關系。 用曲線表示用曲線表示負荷特性曲線負荷特性曲線橫坐標橫坐標NeNe、MeMe、PePe（負荷）（負荷）縱坐標縱坐標gge e、G Gf f（經濟性指標）（經濟性指標）汽油機負荷調節屬于汽油機負荷調節屬于“變量調節變量調節”：負荷變化，改變的：負荷變化，改變的是混合氣數量，而混合氣濃度變化不大。是混合氣數量，而混合氣濃度變化不大。一、汽油機的負荷特性一、汽油機的負荷特性（一）定義與性能指標（一）定義與性能指標汽油機保持某一轉速不變（點火提

4、前角調整完好時），逐汽油機保持某一轉速不變（點火提前角調整完好時），逐步改變節氣門開度，步改變節氣門開度，ge、Gf隨負荷變化的關系。隨負荷變化的關系。汽汽油油機機性性能能指指標標（二）曲線特性（二）曲線特性（1）主主要要工工作作參參數數的的變變化化（2 2）g ge e=f=f（Ne)Ne)曲線的變化曲線的變化怠速時怠速時: : m m=0 =0 g ge e= = ( ( m=1-Nm/Ni)負荷負荷 ,燃速燃速 i，m ge至至g geminemin。負荷負荷,i g ge eGf主要取決于節氣門開度主要取決于節氣門開度（混合氣量）和（混合氣量）和（變化（變化不大不大0.81.2）。）。

5、二、柴油機的負荷特性二、柴油機的負荷特性（一）定義與性能指標（一）定義與性能指標 當柴油機轉速不變，改變循環供油量當柴油機轉速不變，改變循環供油量 g g（改變噴油泵齒（改變噴油泵齒條或拉桿位置）時，條或拉桿位置）時，gege和和GfGf隨負荷而變化的關系。隨負荷而變化的關系。miemiefmiegkMngkNngkGkg43211性性能能指指標標柴油機柴油機負荷調節負荷調節屬于屬于“變變質量調質量調節節”：負：負荷變化，荷變化，改變的是改變的是循環供油循環供油量，過量量，過量空氣系數空氣系數隨之變化。隨之變化。（二）曲線特性（二）曲線特性（1）主主要要工工作作參參數數的的變變化化（2 2）g

6、 ge e=f=f（Ne)Ne)曲線的變化曲線的變化1 1點：點：最小油最小油耗點；耗點；2 2點：點：冒煙界冒煙界線點；線點；3 3點：點：最大功最大功率點。率點。三、負荷特性的意義三、負荷特性的意義1 1、評價不同類型的發動機的經濟性、評價不同類型的發動機的經濟性 經濟性好的要求：經濟性好的要求： （1 1）gegeminmin較小；較小； （2 2）負荷特性曲線在）負荷特性曲線在gemingemin附近要平坦。附近要平坦。柴油機經濟性比汽油機好，柴油機經濟性比汽油機好，gemingemin大約低大約低20-30%20-30%。2 2、找出提高汽車經濟性的途徑、找出提高汽車經濟性的途徑 在

7、動力性足夠時，盡量提高發動機工作時的負荷率，選在動力性足夠時，盡量提高發動機工作時的負荷率，選用功率較小的發動機。用功率較小的發動機。3 3、柴油機功率標定、柴油機功率標定 對車用柴油機，其功率標定應在冒煙界限點對車用柴油機，其功率標定應在冒煙界限點2 2； 對工程機械用柴油機，其功率標定在最低油耗對工程機械用柴油機，其功率標定在最低油耗點點1 1。標定工況：發動機銘牌上標出的功率與對應轉速。標定工況：發動機銘牌上標出的功率與對應轉速。 分別稱為標定功率和標定轉速分別稱為標定功率和標定轉速一般：標定轉速一般：標定轉速最大功率轉速最大功率轉速例如：例如：CA1091發動機說明書中表明，在發動機說

8、明書中表明，在3000r/min時的功時的功率為率為99kW，即為標定工況。，即為標定工況。一、概述一、概述1 1、速度特性定義、速度特性定義 發動機的燃油供給調節機構位置一定時，發發動機的燃油供給調節機構位置一定時，發動機的性能指標（動機的性能指標（MeMe、NeNe、gege）隨轉速而變化的）隨轉速而變化的關系。關系。2 2、全負荷速度特性（或稱外特性）、全負荷速度特性（或稱外特性）節氣門開度最大或噴油泵齒條位置處于標節氣門開度最大或噴油泵齒條位置處于標定功率循環供油量位置時發動機的速度特性。定功率循環供油量位置時發動機的速度特性。* * *其它稱為其它稱為部分負荷速度特性部分負荷速度特性

9、第二節第二節 速度特性速度特性二、汽油機的速度特性二、汽油機的速度特性（一）外特性（一）外特性 1 1、主要工作參、主要工作參數的變化數的變化注：節氣門開度注：節氣門開度一定時，一定時， 基本基本不隨不隨n而變化。而變化。(1)(1)對對M Me e影響最大的影響最大的 是是 v v(2)Me(2)Me曲線變化較曲線變化較 陡陡(3)(3)標定工況標定工況是最是最 大功率和所對大功率和所對 應的轉速應的轉速2 2、汽油機外特性曲線、汽油機外特性曲線（二）部分負荷速度特性（二）部分負荷速度特性1-1-節氣門全開節氣門全開 節氣門開度節氣門開度1 12 23 34 45 5 汽油機的速度特性曲線汽

10、油機的速度特性曲線小結：小結： 外特性曲線上每一點表示在此轉速下的最大功率及最外特性曲線上每一點表示在此轉速下的最大功率及最大扭矩，它代表內燃機在此轉速下的最高動力性能。大扭矩，它代表內燃機在此轉速下的最高動力性能。所有汽油機均需做外特性曲線。所有汽油機均需做外特性曲線。節氣門開度為節氣門開度為75左右時，耗油率曲線位置最低。左右時，耗油率曲線位置最低。隨著節氣門的關小，節流損失增加，充量系數減小。隨著節氣門的關小，節流損失增加，充量系數減小。部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。 節氣門開度越小，節氣門開度越小，Me曲線越陡，最大功率點向低速曲線

11、越陡，最大功率點向低速方向移動。方向移動。三、柴油機的速度特性三、柴油機的速度特性（一）外特性（一）外特性 1 1、主要工作參數、主要工作參數的變化的變化噴油泵速度特性：噴油泵齒條位置一噴油泵齒條位置一定時定時, ,循環供油量隨循環供油量隨轉速而變化的關系轉速而變化的關系。隨隨n的增加而減小的增加而減小(1) Me(1) Me主要取決主要取決于于 g g的大小。的大小。(2)Me(2)Me曲線比汽曲線比汽油機的油機的MeMe曲線平曲線平坦。坦。(3)(3)功率功率NeNe幾乎幾乎與轉速成正比增與轉速成正比增加。加。2 2、柴油機外特性曲線、柴油機外特性曲線注：負荷減小，循注：負荷減小，循環供油

12、量也減小。環供油量也減小。190%負荷負荷 275%負荷負荷 355%負荷負荷（二（二) )部分負荷速度特性部分負荷速度特性小結：小結： 一定負荷下，隨轉速一定負荷下，隨轉速n n的提高，每循環供油量的提高，每循環供油量呈線性增加。呈線性增加。柴油機的扭矩柴油機的扭矩MeMe曲線比汽油機的平坦。曲線比汽油機的平坦。功率功率NeNe幾乎與轉速成正比增加。幾乎與轉速成正比增加。由于柴油機壓縮比高，由于柴油機壓縮比高，i i較高，柴油機的燃油較高，柴油機的燃油消耗率曲線比汽油機的平坦，最低耗泊率值比消耗率曲線比汽油機的平坦，最低耗泊率值比汽油機相應值低。負荷汽油機相應值低。負荷7575左右時，耗油率

13、曲左右時，耗油率曲線位置最低。線位置最低。 部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。部分負荷速度特性的功率和扭矩低于外特性值。曲線是隨著負荷的減小，大致平行下移。曲線是隨著負荷的減小，大致平行下移。四、外特性的意義四、外特性的意義( (一一) )評價發動評價發動機的動力性機的動力性最大功率最大功率后備功率后備功率 外特性曲線外特性曲線汽車行駛汽車行駛阻力曲線阻力曲線后備功率后備功率部分負荷部分負荷速度特性速度特性 1 1、扭矩儲備系、扭矩儲備系 數數 m m (1)(1)評價汽車不換檔，評價汽車不換檔，發動機克服短期超負發動機克服短期超負荷的能力。荷的能力。(2)(2) m大，工作越穩定。大

14、，工作越穩定。 ( (汽油機汽油機MeMe陡，穩定性優于柴油機。汽陡，穩定性優于柴油機。汽1030%1030%；柴；柴510%)510%)Memax最大扭矩最大扭矩Me標定工況下的扭矩標定工況下的扭矩%100maxeeemMMM( (二二) )評價發動機的工作穩定性評價發動機的工作穩定性 n n=n=na a/n/nmaxmaxn na a標定工況轉速標定工況轉速n nM M- -最大扭矩轉速最大扭矩轉速2 2、轉速儲備系數、轉速儲備系數 n n 第三節第三節 柴油機的調速特性柴油機的調速特性 1 1、怠速轉速不穩；、怠速轉速不穩； 2 2、怠速易熄火；、怠速易熄火； 3 3、高速易飛車、高速

15、易飛車 造成上述問題的根本原因是造成上述問題的根本原因是gg隨轉速的增加隨轉速的增加而增加，所以調速器工作時，而增加，所以調速器工作時，gg應隨轉速的增應隨轉速的增加而減少加而減少。一、柴油機上安裝調速性的必要性一、柴油機上安裝調速性的必要性二、全程式調速器二、全程式調速器1、定義：定義： 從最低從最低轉速到轉速到最高轉最高轉速都起速都起作用的作用的調速器。調速器。調速手柄調速手柄加速加速減油加油加油調速彈簧調速彈簧供油齒條供油齒條推力盤推力盤全程調速器工作原理全程調速器工作原理2、調速特性、調速特性定義定義: :在調在調速器起作速器起作用時用時, ,柴柴油機的性油機的性能指標能指標(Ne(N

16、e、MeMe、ge)ge)隨轉隨轉速或負荷速或負荷而變化的而變化的關系。關系。圖圖7-20 61207-20 6120柴油機的調速特性柴油機的調速特性1 1、定義：、定義：只在最低轉速和只在最低轉速和最高轉速時才起作用的調最高轉速時才起作用的調速器。速器。2 2、調速特性、調速特性三、兩極式調速器三、兩極式調速器第四節第四節 萬有特性萬有特性1 1、為了能在一張圖上全面表示內燃機性能，經常為了能在一張圖上全面表示內燃機性能，經常應用多參數特性，即應用多參數特性，即萬有特性萬有特性。2 2、應用最廣的萬有特性里以速度做橫坐標，平均應用最廣的萬有特性里以速度做橫坐標，平均有效壓力（或扭矩）做縱坐標

17、。在坐標內做出若有效壓力（或扭矩）做縱坐標。在坐標內做出若干條等耗油率曲線和等功率曲線，組成曲線族。干條等耗油率曲線和等功率曲線，組成曲線族。3 3、做法：、做法：柴油機通常通過負荷特性法做出萬有特柴油機通常通過負荷特性法做出萬有特性圖，而汽油機通常用速度特性法做出萬有特性性圖，而汽油機通常用速度特性法做出萬有特性圖。圖。4 4、意義：、意義：（1 1）根據萬有特性圖，可以看出發動機在各）根據萬有特性圖，可以看出發動機在各種工況下的經濟性。種工況下的經濟性。最內層的等油耗曲線相最內層的等油耗曲線相當于最經濟的區域，曲線越向外，經濟性越當于最經濟的區域，曲線越向外，經濟性越差差。（2 2）等耗油

18、率曲線的形狀及分布情況對發動）等耗油率曲線的形狀及分布情況對發動機的使用經濟性有重要影響。機的使用經濟性有重要影響。對汽車用發動對汽車用發動機，其最經濟區域應大致在萬有特性圖的中機，其最經濟區域應大致在萬有特性圖的中間位置間位置，使常用轉速和負荷落在最經濟區域，使常用轉速和負荷落在最經濟區域內，內，并希望等油耗率曲線在橫向較長并希望等油耗率曲線在橫向較長。EQ6100EQ6100性汽油機萬有特性性汽油機萬有特性 1、同時確定發動機最經濟的轉速和負荷。、同時確定發動機最經濟的轉速和負荷。 2、等、等ge曲線的形狀與分布的影響曲線的形狀與分布的影響 （1）最內層為最經濟區）最內層為最經濟區，曲線越

19、向外，經濟性越差。 （2）等）等ge曲線橫向長，轉速范圍寬曲線橫向長，轉速范圍寬 等等ge曲線縱向長，負荷范圍寬曲線縱向長，負荷范圍寬 車用發動機，其最經濟區域應大致在萬有特性圖的中間偏上位置，并希望等油耗率曲線在橫向較長。 可以結合傳動系繪制整車的萬有特性作為節油參考。CA6102汽油汽油機萬有特性機萬有特性EQD6102-1柴柴油油機機萬萬有有特特性性汽、柴油機萬有特性比較汽、柴油機萬有特性比較（1 1）汽油機：汽油機：最低油耗偏高，經濟區偏小；等最低油耗偏高，經濟區偏小；等g ge e線在低速區向大負荷收斂，說明汽油機在低速線在低速區向大負荷收斂，說明汽油機在低速低負荷低負荷g ge e較高。等較高。等N Ne e線隨轉速升高而斜穿等線隨轉速