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第七章发动机的特性 动画 第一节发动机的特性概述一 发动机的工况 二 发动机的功率标定 1 15分钟功率 2 1小时功率 3 12小时功率 4 持续功率 三 发动机特性参数间的关系 1 有效功率Pe 2 有效输出转矩 3 有效燃油消耗率 4 发动机每小时耗油量 第二节发动机的负荷特性负荷特性是指当转速不变时 内燃机的性能指标随负荷而变化的关系 柴油机汽油机 燃油消耗率曲线的变化趋势 可通过下式分析指示热效率与实际循环的各种损失有关 影响大的有燃烧过程的损失换气过程的损失传热损失 机械效率用下式分析 第三节发动机的速度特性内燃机速度特性 是指内燃机在油量调节机构 油量调节齿条 拉杆或节气门开度 保持不变的情况下 主要性能指标随内燃机转速的变化规律 当油量控制机构在标定位置时 测得的特性为全负荷速度特性 简称外特性 油量低于标定位置时的速度特性 称为部分负荷速度特性 柴油机汽油机 柴油机的速度特性中主要参数 有效转矩与燃油消耗率 的变化趋势作如下分析机械效率用下式分析 汽油机的速度特性与柴油机相比 有如下差别1 扭矩柴油机的各种负荷的转矩速度特性曲线都比较平坦 在中 低负荷区 转矩甚至随转速升高而增大汽油机速度特性转矩曲线总趋势是随转速升高而降低 节气门开度越小 这种降低的斜率越大 并导致功率曲线呈上凸形 随着节气门开度减小 相应的最大功率和对应的转速降低2 燃油消耗率柴油机的各种负荷的燃油消耗率速度特性曲线都比较平坦 仅在两端略有翘起 最经济区的转速范围很宽汽油机油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大 相应最经济区的转速范围越来越窄 汽油机的速度特性中主要参数 有效转矩与燃油消耗率 的变化趋势作如下分析机械效率用下式分析 第四节发动机的转矩适应性 一 转矩适应性系数Kt Tmax Tn二 转速适应性系数Kn Nn Nm三 扭矩储备系数 Tmax Tn Tn四 非电控柴油机的转矩校正 发动机的工作稳定性评价指标转矩适应性系数KT转速适应性系数Kn 第五节车用柴油机的调速特性 一 调速特性 调速器的作用稳定发动机的工作转速限制工作转速范围实现起动加浓 速度特性的油量校正 海拔高度 增压下的油量校正工作以及怠速的稳定运转 全程式调速器两极式调速器 二 调速器的工作指标1 调速率 1 瞬时调速率 1 n2 n1 nb 2 稳定调速率 2 n3 n1 nb2 不灵敏度 n2 n1 n 第六节发动机的万有特性 万有特性的制取万有特性图形分析万有特性的应用 一 汽车的行驶阻力汽车的总行驶阻力为1 滚动阻力W为作用于汽车上的重力m为汽车的总质量f为轮胎滚动的阻力系数 2 空气阻力CD是空气阻力系数 为空气密度 kg m3 A为汽车行驶方向的迎风面积 投影面积 m2 ur为气流的相对速度 m s 在无风时即为汽车的行驶速度ua 第八节改善发动机与车辆的匹配 3 坡道阻力滚动阻力和坡道阻力均系与道路状况有关的阻力 且与汽车的总重力成正比 故把这两种阻力合并在一起 称作道路阻力坡度不大时令 f i 则F W 称为道路阻力系数 4 加速阻力 为旋转部分等效质量换算系数 二 汽车的动力特性1 驱动力特性 2 动力特性令定义为动力因数 则 3 行车性能图 最高车速和最大爬坡能力 后备驱动力 4 汽车的功率平衡 P ua 汽车的经济性能是以汽车每行驶百公里所消耗的燃油量 又称使用油耗 g100 kg 100km 表示 与发动机的经济性之间的关系为 可以看出 在汽车的有关结构参数 如气缸数i 单缸工作容积Vs 轮胎工作半径r 主传动比i0等 已知的前提下 汽车的使用油耗g100仅与变速器某挡的速比ik 发动机的平均有效压力pme以及有效燃油消耗率be有关仅当三者的乘积为最小时 汽车才有最佳的经济性能 这三者取决于当时的行驶阻力 发动机节气门开度 转速 变速器挡位等 三 内燃机与汽车的经济性匹配 一 汽车万有特性 二 经济性匹配的基本原则从汽车万有特性曲线上 要求直接挡或超速挡的常用道路阻力曲线接近发动机低油耗区 且范围要大在汽车行驶时 一般尽量使用高挡 在高挡不能行驶的情况下才换入低挡 三 改善经济性匹配的途径1 发动机单纯改变传动比 使发动机在平均有效压力较高而燃油消耗率较低的情况下工作 并不能降低汽车的使用油耗 应设法使发动机万有特性的低油耗区移至中等转速 较低负荷区2 挡位在同一道路条件与车速下 虽然发动机发出的功率相同 但挡位越低 后备功率越大 发动机的负荷率越低 燃油消耗率越高 百公里燃油消耗量就越大 而使用高挡的情况则与此相反传动系的挡位增多后 增加了选用合适挡位使发动机处于经济性工作状态的机会 有利于提高汽车的燃油经济性 3 行驶车速汽车在接近于低速的中等车速时 使用油耗最低高速时使用油耗随车速的增加而迅速增加 这是因为在高速行驶时 虽然发动机的负荷率较高 但汽车的行驶阻力增加很大 从而导致使用油耗的增加但是 这并不意味着以低速行驶的汽车就运行在 经济车速 思考与练习 1 发动机的万有特性是如何得到的 它有何用途 2 为何汽油机不用调速器也能在各种工况下稳定工作 而柴油机则必须安装调速器 3 发动机的扭矩曲线陡 对车辆性能有何影响 如何改善扭矩特性 4 试从