第五章-运行特性与整车匹配..ppt

第五章运行特性与整车匹配 一 内燃机运行工况 稳定工况 工况 代表ICE运行状态的参数 二 工况平面 以和为坐标轴构成的平面 1 点工况 ICE大多稳定工作在某一稳定工况点 如 抽水机 2 线工况 发电机组 近等速 船舶 螺旋桨特性 3 面工况 ICE运行工况点构成的工况平面 如 运输车辆 坦克 三 内燃机功率标定 标定工况 ICE铭牌上规定和 15分钟功率 ICE可连续运行15min仍能保持正常状态的最大功率 如 汽车 摩托车 摩托艇 如 船舶 机车 发电机组 1小时功率 ICE可连续运行1h仍能保持正常状态的最大功率 如 拖拉机 工程机械 12小时功率 ICE可连续运行12h仍能保持正常状态的最大功率 如 拖拉机 抽水机 持续功率 ICE可持续长时间仍能保持正常状态的最大功率 一 特性 特性曲线及分类 1 ICE特性 在一定条件下 ICE特性指标 特性参数随各种可变因素的变化规律 特性指标 动力性 经济性 排放 特性参数 对性能有影响的参数 等 动态特性 调整特性 运行特性 B SI ICE 动态特性 动态特性问题 转速和转矩升高延迟 转速转矩稳定延迟 加速性能低于对应的稳态性能 原因 机件惯性阻力 降低有效功率输出 进气充量惯性及动态效应的变化 使充量系数下降 加速过程中水温 油温 油压等未达到稳定状态 点火提前角等调整参数受机件惯性影响 不是最佳值 油门瞬时变化 混合气组织不理想 调整特性 转速和油量调节位置不变 节气门或油量调节杆 发动机性能指标随调整参数的变化规律 目的 使发动机性能最优 调整参数 影响ICE性能和排放的各种参数 如 配气相位 气门升程 歧管长度 涡轮喷嘴流通面积等 作用 实现ICE性能与排放的优化控制 原机功率 优化功率 机械式点火系统点火提前角MAP 电子点火系统点火提前角MAP 二 运行特性及分析方法 在一定条件下 ICE性能指标随运行工况参数 转速 转矩 的变化规律 作用 寻找ICE的运行区域 与相应机械匹配 运行特性 运行特性分析方法 CI ICE化简式 SI ICE化简式 分析方法 理论分析各变量的变化规律 经叠加 得到性能变化规律 一 SI ICE速度特性分析 1 指示效率 低速时 指示效率小 总热量小 漏气量大 等容度小 速度低 湍流弱 散热损失大 活塞速度低 高速时 指示效率小 等容度下降 燃烧持续曲轴转角大 高 低负荷混合气加浓 指示效率小于中等负荷 指示效率曲线形状 两头略低 中间平坦 2 机械效率 转速增大 机械效率下降 转速升高 机械损失增大 3 容积效率 低速时 随转速的下降 工质温升提高 充量系数下降 高速时 转速升高 进气压降增大 充量系数下降 4 混合气浓度 转速升高 燃烧速度加快 可燃烧稀混合气 大负荷和小负荷 混合气需要加浓 二 CI ICE速度特性分析 低速时 指示效率小 总热量小 漏气量大 等容度小 速度低 涡流 挤流弱 散热损失大 活塞速度低 高速时 指示效率小 等容度下降 燃烧持续曲轴转角大 三 SI ICE和CI ICE速度特性对比 SI ICE斜率大 CI ICE平坦 容积效率受节气门影响大 SI ICE是标定功率 CI ICE不是标定功率 CI ICE较平坦 受指示效率影响 四 外特性对汽车动力性影响 1 汽车动力性评价指标 在平直良好路面上 汽车能达到的最高稳定车速 最低档运行的最大爬坡度 起步加速时间 起步 换挡到某一车速 最高稳定行驶车速 最大爬坡度 加速时间 基础条件 满载 风速小于3m s 超车加速时间 直接档从低速到高速时间 驱动力行驶阻力平衡图 驱动力 行驶阻力 最高车速 最大爬坡度 汽车功率平衡图 功率储备 or加速功率 or后备功率 加速时间计算 加速驱动力 加速功率 时间计算 最大加速时间 车轮驱动力 驱动功率 2 外特性曲线的动力适应性与特性校正 转矩适应性系数 ICE转矩外特性线上 最高转矩与标定功率点转矩的比值 转矩储备系数 ICE转矩外特性线上 最高转矩和标定功率点转矩的差 与标定功率点转矩的比值 转速适应性系数 ICE标定转速与外特性线上最大转矩转速的比值 1 2 3 A 1 2 3 最大转矩相同的1和2 转速适应性系数越大 克服阻力能力强 对于1和3 转矩适应性系数越大 克服阻力能力强 未校正的CI ICE转矩线比较平坦 SI ICE CI ICE A B C F E SI IC相对于CI ICE具有较低的稳定转速 SI IC相对于CI ICE具有更高的转矩适应性系数 或储备系数 和转速适应性系数 SI ICE比未校正的CI ICE具有更好的动力适应性 2 外特性曲线的动力适应性 CI ICE需要转矩校正和调速 五 外特性曲线的运行稳定性与柴油机调速特性 1 ICE稳定工作原理 SI ICE具有良好的运行稳定性 SI ICE o2 o1 标定点运行时 快速下降的转矩线 不会出现 超速 现象 小负荷时 快速下降的转矩线 具有良好的自调节特性 CI ICE o1 o2 A B C CI ICE的运行稳定性较差 标定点运行时 平坦的转矩线 易出现 超速 现象 小负荷时 上翘的转矩线 使稳定性较差 必须使用调速装置 以调整CI ICE的运行稳定性 调速特性 2 CI ICE的两种基本调速器 两极和全程调速器 调速器的功能 高速不超速 低速稳定运行 调速特性 调速器起作用时 CI ICE的性能指标随转速或负荷的变化规律 调速特性 油门操纵杆 凸轮轴 支架 飞锤 油量调节拉杆 弹簧座 从动杆 怠速弹簧 高速弹簧 滑套 支持力 恢复力 操纵杆与调速无关 两极调速器 全程调速器 两种调速器的比较 六 提高汽车动力性的措施 ICE合理选配 优点 体积小 重量轻 加速性好 缺点 油耗高 输出功率低 优点 输出功率高 油耗低 缺点 转速低 噪声大 重量大 当前技术条件下 SI ICE用于轿车 家庭机械等 中重型运输机械等用CI ICE 套合适的外特性线 针对用途 配套合适的外特性线 达到需要的转矩储备 无级变速 结论 档位越多 储备功率越大 无级变速具有最大的储备功率 无级变速可获得更高的最高车速 无级变速可获得更大的低速车轮驱动力 负荷特性 ICE的转速不变时 性能指标和特性参数随负荷的变化规律 用途 分析ICE的经济性 一 SI ICE负荷特性 特点 在80 90 负荷最低 且变化速度快 原因 指示效率和机械效率具有相似的变化规律 二 CI ICE负荷特性 特点 存在较宽的低值区域 原因 指示和机械效率相反的变化规律 负荷 SI ICE负荷特性分析 负荷 转速一定 负荷 负荷 转速一定 CI ICE负荷特性分析 三 SI ICE和CI ICE负荷特性对比 SI ICE CI ICE 转速不变 小负荷差距大 两种机型的指示效率随负荷变化 表现出相反的变化规律 CI ICE存在较宽的低油耗区 同等负荷下 SI ICE的有效燃油消耗率高于CI ICE 中小负荷差距加大 四 内燃机的全特性 万有特性 全特性 ICE转速和负荷均变化时性能指标和特性参数的变化规律 用途 表达各种经济性和各种特性参数的变化工况区 平面图形表达 等油耗线 1 9L轿车柴油机 2 0L轿车汽油机 全特性制作方法 负荷特性 OriginGraph制图 曲面图形表达 Word制图 五 汽车的全特性 六 提高汽车经济性的措施 能源法规 ICE与汽车的合理匹配 降低车重 降低行驶阻力 内燃机 我国乘用车燃料消耗量限值 L 100km 我国乘用车燃料消耗量限值 L 100km 等功率曲线对应的最低有效燃油消耗率点的连线 构成为无级变速运行曲线 无级传动具有最好的经济性 汽车运行工况 机械传动高速档的行驶阻力线穿过经济圈 档位多 整车经济性比较好 档位多 换挡时间长 且变速器价格高 整车经济性不一定好 ICE与汽车的合理匹配 原则 汽车最常用运行工况 在经济圈附近 外特