汽车发动机原理第六章发动机运行特性与匹配技术

1、汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院第六章第六章 发动机特性发动机特性 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院第一节第一节 内燃机的工况内燃机的工况内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。内燃机工况就是指内燃机实际运行的工作状况。工况的定义工况的定义表示工作频率的转速表示工作频率的转速n表示工作负荷的转矩表示工作负荷的转矩Ttq、功率、功率Pe，Ttq与与pme成正比成正比etqm

2、 ePTnpn汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院点工况：点工况：运行过程中，转运行过程中，转速和负荷保持不变，如排速和负荷保持不变，如排灌所用的水泵的动力灌所用的水泵的动力汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师

3、学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 3nPe汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院研究内燃机特性的必要性研究内燃机特性的必要性 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 所谓，就是指上述性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。 性能指标随调整情况变化的特性称为，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等

4、； 性能指标随运行工况变化的特性称为，如负荷特性、速度特性和调速特性等。 用来表示特性的曲线称为，它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。第二节第二节 发动机台架试验发动机台架试验汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院一、发动机台架试验意义一、发动机台架试验意义1、考核发动机动力性、经济性和工作可靠性；2、检查整机和零件的制造质量、可靠性和耐磨性；3、研究、设计、制造新型发动机的重要环节；4、发动机各项性能指标、参数及各类特性曲线的测定。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院

5、二、发动机台架试验标准二、发动机台架试验标准1、汽车发动机性能试验方法（GBT182972001）该标准适用于轿车、载货汽车及其他陆用车辆的内燃机，不适用于摩托车及拖拉机用内燃机。2、汽车发动机可靠性试验方法（GBT190552003）3、汽车发动机定型试验规程（JB374584）汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院三、发动机试验台架装置三、发动机试验台架装置1、试验台架2、辅助系统3、各种测量仪器、仪表及操纵台汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院四、有效功率的测量四、有效功

6、率的测量1、水力测功器2、直流电力测功器3、电涡流测功器汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院五、燃油消耗率的测量五、燃油消耗率的测量1、容积法2、质量法汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院

7、汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院有关修正参数见课本

8、和有关参考资料汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 定义定义 测试方法测试方法 作用作用 曲线及说明曲线及说明汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 负荷特性负荷特性是指当转速不变时，内燃机的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，用曲线的形能指标随负荷而变化的关系，用曲线的形式表示出来，就称为负荷特性曲线。驱动式表示出来，就称为负荷特性曲线。驱动发电机、压缩机、风机、水泵等动力装置发电机、压缩机、风机、水泵等动力装置的内燃机，就是按负荷特性运行的。的内燃机，就

9、是按负荷特性运行的。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取的。负荷特性曲线是在发动机试验台架上测取的。试验时，调整测功器负荷的大小，并相应调试验时，调整测功器负荷的大小，并相应调整油量调节机构位置，以保持发动机的转速整油量调节机构位置，以保持发动机的转速不变，待工况稳定后，依次记录不同负荷下不变，待工况稳定后，依次记录不同负荷下的有关数据，并整理得到性能曲线。的有关数据，并整理得到性能曲线。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 由了负荷

10、特性可以直观地显示发动机在不同负由了负荷特性可以直观地显示发动机在不同负荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较容易测定，因而在内燃机的调试过程中，经容易测定，因而在内燃机的调试过程中，经常用来作为性能比较的依据。由于每一常用来作为性能比较的依据。由于每一 条负条负荷特性仅对应内燃机的一种转速，为了满足荷特性仅对应内燃机的一种转速，为了满足实际应用的要求，需要侧出不同转速下的多实际应用的要求，需要侧出不同转速下的多个负荷特性曲线。同时，根据这些特性曲线，个负荷特性曲线。同时，根据这些特性曲线，可以得到发动机的另外一个重要的特性可以得到发动机的另外一个重要的特

11、性万有特性。万有特性。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院利用负荷特性评价内燃机的燃油经济性利用负荷特性评价内燃机的燃油经济性 在负荷特性曲线图上，最低燃油消耗率越小，内在负荷特性曲线图上，最低燃油消耗率越小，内燃机的经济性越好；燃机的经济性越好； 燃油消耗率曲线变化越平坦，表示在宽广的负荷燃油消耗率曲线变化越平坦，表示在宽广的负荷范围内，能保持较好的燃油经济性，这对于负荷范围内，能保持较好的燃油经济性，这对于负荷变化大的内燃机来说十分重要。变化大的内燃机来说十分重要。 此外，无论是汽油机还是柴油机，都是在中等偏此外，无论是汽油机还

12、是柴油机，都是在中等偏大的负荷范围下，燃油消耗率最低。全负荷时，大的负荷范围下，燃油消耗率最低。全负荷时，虽然内燃机功率输出最大，但燃料经济性并不是虽然内燃机功率输出最大，但燃料经济性并不是最好。在低负荷区，燃油消耗率显著升高。最好。在低负荷区，燃油消耗率显著升高。 为使内燃机在实际使用时节约燃料，希望负荷接为使内燃机在实际使用时节约燃料，希望负荷接近中等负荷。近中等负荷。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院一、柴油机的负荷特性一、柴油

13、机的负荷特性燃油消耗率曲线的变化趋势，通过燃油消耗率曲线的变化趋势，通过燃油消耗率曲线的定义式分析如下燃油消耗率曲线的定义式分析如下 (92) 对于非增压柴油机而吉，当柴油机对于非增压柴油机而吉，当柴油机按负荷特性运行时，由于转速不变，按负荷特性运行时，由于转速不变，其充量系数基本保持不变。当负荷其充量系数基本保持不变。当负荷变化时，通过燃料调节机构调整循变化时，通过燃料调节机构调整循环供油量以适应负荷的变化，负荷环供油量以适应负荷的变化，负荷增大时油量增加，反之则减少。这增大时油量增加，反之则减少。这样，过量空气系数随负荷的增加而样，过量空气系数随负荷的增加而减小，这一负荷调减小，这一负荷调

14、节过程被称为“变质调节”。miteb1汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院memmmmmememppppp11miteb1汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院二、汽油机的负荷特性二、汽油机的负荷特性与柴油机不同的是，在测与柴油机不同的是，在测取汽油机的负荷特性时，取汽油机的负荷特性时，油量是通过改变节气门的油量是通过改变节气门的开度来调整的，这样相应开度来调整的，这样相应地改变了进入气缸的混合地改变了进入气缸的混合气数量，而混合气的浓度气数量，而混合气的浓度变化不大，故称为变

15、化不大，故称为“变量变量调节调节”。图图82b82b是汽油机的负荷特是汽油机的负荷特性。初看起来，汽油机的性。初看起来，汽油机的负荷特性与柴油机负荷特负荷特性与柴油机负荷特性似乎没什么区别。性似乎没什么区别。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院柴油机与汽油机负荷特性的区别柴油机与汽油机负荷特性的区别汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发

16、动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院第四节第四节 内燃机的速度特性内燃机的速度特性汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院定义定义汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院测试方法测试方法 速度特性也是在内燃机试验台架上测出的。速度特性也是在内燃机试验台架上测出的。测量时，将油量调节机构位置固定不动，调测量时，将油量调节机构位置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线，变，然后记录有关数

17、据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标。一般是以发动机转速作为横坐标。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院部分速度特性与外特性部分速度特性与外特性 当油量控制机构在标定位置时，测得的特性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为全负荷速度特性(简称简称)；油量低于；油量低于标定位置时的速度特性，称为标定位置时的速度特性，称为由于外特性上反映了内燃机所能达到由于外特性上反映了内燃机所能达到的最高性能，确定了最大功率、最大转矩以的最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及对应的转速，因而是十分重要的，所有发及对应的转

18、速，因而是十分重要的，所有发动机出厂时都必须提供该特性。动机出厂时都必须提供该特性。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院特性曲线汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院一、柴油机的速度特性 图图83a是柴油机的速度特性。对图中主要参数是柴油机的速度特性。对图中主要参数(如有效如有效转矩与燃油消耗率转矩与燃油消耗率)的变化趋势，可作如下分析。的变化趋势，可作如下分析。由于转矩由于转矩Ttq正比于平均有效压力正比于平均有效压力pme，而，而pme可以表示为可以表示为 (93)式中，

19、式中，gb为每循环供油量。为每循环供油量。 可见，在柴油机中，转矩的大小取决于每循环供油量可见，在柴油机中，转矩的大小取决于每循环供油量gb，指示热效率，指示热效率it以及机械效率以及机械效率m，图，图84给出了外特给出了外特性上主要参数的变化情况，其趋势可分别阐述如下。性上主要参数的变化情况，其趋势可分别阐述如下。mitbmsitmmimegVQpp1汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 aitcmmmimmmAppp11汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 根据以上分析可

20、知，对于无油量校根据以上分析可知，对于无油量校正装置的柴油机，在转速降低时，正装置的柴油机，在转速降低时，由于每循环供油量的减少，相应抵由于每循环供油量的减少，相应抵消了机械效率消了机械效率m和热效率和热效率it提高提高的影响。综合作用的结果是使得柴的影响。综合作用的结果是使得柴油机外特性上的转矩油机外特性上的转矩Ttq曲线很平曲线很平坦。坦。 在部分负荷速度特性上，在转速很在部分负荷速度特性上，在转速很低时充量系数低时充量系数c下降，导致了下降，导致了it的下降，且每循环供油量的下降，且每循环供油量gb随转速随转速下降的幅度较大，使得下降的幅度较大，使得it下降幅度下降幅度超过了机械效率超过

21、了机械效率m随转速降低而随转速降低而增长的幅度，因而转矩曲线出现了增长的幅度，因而转矩曲线出现了如图如图83所示的随转速下降而降低所示的随转速下降而降低的趋势。的趋势。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院二、汽油机的速度特性二、汽油机的速度特性汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽、柴速度特性的差别汽、柴速度特性的差别2)柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅

22、在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽；汽油机则有所不同，其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。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院特性差别之分析（走势分析）特性差别之分析（走势分析） 对于上述现象，可以通过转矩的分析式来解释。与对于上述现象，可以通过转矩的分析式来解释。与柴油机不同的是，汽油机采用定质变量的负荷调节柴油机不同的是，汽油机采用定质变量的负荷调节方法，故转矩的变化与吸入气缸的混合气数量有密方法，故转矩的变化与吸入气缸的混合气数量有密切的关系。为此，根据充量系数的定义式，可得切的关

23、系。为此，根据充量系数的定义式，可得 将其代入式将其代入式(83)，并化简为，并化简为 （85） 由前所述可知，汽油机的过量空气系数由前所述可知，汽油机的过量空气系数a基本上基本上不随转速而变化，故可将其看成一个定值。这样，不随转速而变化，故可将其看成一个定值。这样，转矩就取决于指示热效率转矩就取决于指示热效率it、充量系数、充量系数c和机械效和机械效率率m的乘积。的乘积。 以下分析三者随转速变化的规律以下分析三者随转速变化的规律001lVlmgasscabmitacmitbmegp汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院(1)指示热效率

24、指示热效率it 在节气门全开的情况下在节气门全开的情况下(外特性曲线外特性曲线)，发动机，发动机低速运转时，由于气缸内气流扰动减弱，火焰低速运转时，由于气缸内气流扰动减弱，火焰传播速度降低，传热损失以及漏气损失相对增传播速度降低，传热损失以及漏气损失相对增加，导致加，导致it略有下降；而高转速时，由于以曲略有下降；而高转速时，由于以曲轴转角计的燃烧持续期增大，以及泵吸功增加，轴转角计的燃烧持续期增大，以及泵吸功增加，对对it也会产生不利的影响，故曲线整体呈现马也会产生不利的影响，故曲线整体呈现马鞍形的上凸状。当节气门开度减小后鞍形的上凸状。当节气门开度减小后(部分负部分负荷荷)，随转速的提高，

25、节气门的节流作用大大加，随转速的提高，节气门的节流作用大大加强，泵气损失所占比重增大，导致指示热效率强，泵气损失所占比重增大，导致指示热效率it大大下降，而且随节气门开度的降低，下降大大下降，而且随节气门开度的降低，下降幅度更大。幅度更大。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院(2)充量系数充量系数c 图图85a是汽油机充量系数是汽油机充量系数c随转速的变化情况。图随转速的变化情况。图中的数字中的数字15是表示节气门不同开度下的是表示节气门不同开度下的c曲线，曲线，数字越大，则开度越小。汽油机沿速度特性运行而节数字越大，则开度越小。汽油

26、机沿速度特性运行而节气门全开气门全开(即外特性下即外特性下)时，时，c曲线在某一中间转速处曲线在某一中间转速处呈上凸状，低于或高于此转速则有一定幅度的下降呈上凸状，低于或高于此转速则有一定幅度的下降(图中曲线图中曲线1)。同样沿速度特性运行而节气门处于部。同样沿速度特性运行而节气门处于部分开度时，由于进气节流严重，进气阻力增加，分开度时，由于进气节流严重，进气阻力增加，c减小，而且随转速升高，减小，而且随转速升高，c下降的斜率也增大；转下降的斜率也增大；转速降低时，进气阻力减小，节气门的节流作用减弱，速降低时，进气阻力减小，节气门的节流作用减弱，c增加增加(图中的曲线图中的曲线2、3、4、5)

27、。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院(3)机械效率机械效率m 机械效率机械效率m随节气门开度的变化规律，如图随节气门开度的变化规律，如图85b所示。根所示。根据式据式(84)可知，当汽油机按外特性运行时，由于转速越高，可知，当汽油机按外特性运行时，由于转速越高，机械损失压力机械损失压力pmm越大，故机械效率越大，故机械效率m随转速的增加而下降。随转速的增加而下降。当沿部分负荷速度特性工作时，节气门处于部分开度，当沿部分负荷速度特性工作时，节气门处于部分开度，m随随转速的增加而下降的斜率比节气门全开时大转速的增加而下降的斜率比节气门全

28、开时大(比较图中曲线比较图中曲线1与与3)，这是因为，这是因为pmm与节气门全开时一样随转速增加而增加，与节气门全开时一样随转速增加而增加，而充量系数而充量系数c和指示热效率和指示热效率it则随转速增加而下降很快，则随转速增加而下降很快，相应导致平均指示压力相应导致平均指示压力pmi随转速增加而急剧降低。当转速随转速增加而急剧降低。当转速高于某一值后，就会出现高于某一值后，就会出现pmipmm的情况，而使机械效率为的情况，而使机械效率为零，意味着内燃机在相应转速下空车运行零，意味着内燃机在相应转速下空车运行(无功率输出，图无功率输出，图中曲线中曲线4)。节气门开度越小，出现。节气门开度越小，出

29、现m0的转速就越低的转速就越低(比较比较曲线曲线4与与5)。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院三、适应性系数三、适应性系数汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽油机的转矩特性，特别适合车用的需要，也就汽油机的转矩特性，特别适合车用的需要，也就是说，自动适应道路阻力变化的能力较强，行驶是说，自动适应道路阻力变化的能力较强，行驶速度比较稳定。对此，可以用图速度比较稳定。对此，可以用

30、图8686来解释。内来解释。内燃机转矩与外界阻力矩在燃机转矩与外界阻力矩在a a点是平衡的，内燃机将点是平衡的，内燃机将在在a a点对应的转速点对应的转速n na a下稳定工作。如遇上坡等阻力下稳定工作。如遇上坡等阻力增加的情况，内燃机从工况增加的情况，内燃机从工况a a过渡到工况过渡到工况1 1、沿速、沿速度特性度特性1 1工作的内燃机驱动转矩增大了工作的内燃机驱动转矩增大了TTtq1tq1，转，转速相应降低了速相应降低了n1n1。这说明驾驶员不用操作，发。这说明驾驶员不用操作，发动机自动进行了调整，转速降低而转矩增大，以动机自动进行了调整，转速降低而转矩增大，以克服外界阻力的变化。对于另一

31、发动机，其速度克服外界阻力的变化。对于另一发动机，其速度特性如图中曲线特性如图中曲线，由于其转矩曲线较平坦，则，由于其转矩曲线较平坦，则从工况从工况a a过渡到工况过渡到工况2 2时，转速降低较多时，转速降低较多(n2n2n1n1) )而转矩增大的幅度并不大而转矩增大的幅度并不大(T(Ttq2tq2TTtq1tq1) )。这一结果说明，内燃机转矩曲线越陡，运转的稳这一结果说明，内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和操纵性能就越好。因此，汽油机一般不需定性和操纵性能就越好。因此，汽油机一般不需要配备调速装置，即使当阻力矩突变到零时，汽要配备调速装置，即使当阻力矩突变到零时，汽油机的转速也不会超速或飞

32、车。柴油机的调节过油机的转速也不会超速或飞车。柴油机的调节过程与装置则与汽油机有明显的不同，需要采用专程与装置则与汽油机有明显的不同，需要采用专门设计的调速器。门设计的调速器。 概念引入概念引入汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 定义定义 范围范围汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院定定 义义 衡量内燃机工作稳定性能的指标是转矩适应性系数衡量内燃机工作稳定性能的指标是转矩适应性系数Tq和转速适应性系数和转速适应性系数n。转矩储备系数是指外特性上最大。转矩储备系数是指外特性上

33、最大转矩转矩Ttqmax与标定转矩与标定转矩Ttqn之比，即之比，即 相应地，转速适应性系数相应地，转速适应性系数n是指标定转速是指标定转速n n与外特性与外特性上最大转矩对应的转速上最大转矩对应的转速ntq之比，即之比，即 衡量内燃机动力性能对外阻力变化的适应能力的指标称衡量内燃机动力性能对外阻力变化的适应能力的指标称为适应系数为适应系数Tqn Tqn= Tq. n m axtqtqtqnTTnnt qnn汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院范范 围围汽油机汽油机tq=1.251.35n=1.62.5柴油机柴油机tq=1.051.2

34、5n=1.42.0说明：说明：1、汽油机适应性优于柴油机；、汽油机适应性优于柴油机；2、近年来储备功率提高，外特性应用概率减小，适应系数重要性下降。、近年来储备功率提高，外特性应用概率减小，适应系数重要性下降。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 第五节第五节 调整特性调整特性包括：汽油机点火提前角调整特性包括：汽油机点火提前角调整特性 柴油机喷油提前角调整特性柴油机喷油提前角调整特性 柴油机调速特性柴油机调速特性汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 一、柴油机喷油提前角调整

35、特性一、柴油机喷油提前角调整特性转速、喷油泵油量调节机构位置不变的转速、喷油泵油量调节机构位置不变的条件下，有效功率和有效燃油消耗率条件下，有效功率和有效燃油消耗率随喷油提前角的变化关系。随喷油提前角的变化关系。 图图6-26汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 对应每一种工况，都有一最佳的喷油对应每一种工况，都有一最佳的喷油提前角。此时，有效功率最大，有效提前角。此时，有效功率最大，有效燃油消耗率最低。燃油消耗率最低。 柴油机在一定负荷下以不同转速工作柴油机在一定负荷下以不同转速工作时，其最佳喷油提前角也是不同的，时，其最佳喷油提前

36、角也是不同的，一般转速升高。提前角要增大。一般转速升高。提前角要增大。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院二、二、柴油机的调速特性柴油机的调速特性 1.发动机稳定工作原理发动机稳定工作原理 图图11.15 汽油机与柴油机的自调节性能汽油机与柴油机的自调节性能 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院比较比较 汽油机任何节气门位置时，向下倾斜汽油机任何节气门位置时，向下倾斜的速度特性线与向上倾斜的阻力矩线的速度特性线与向上倾斜的阻力矩线(图示点画线图示点画线)的交点都是能稳定运行、

37、的交点都是能稳定运行、转速变动不大的工况点。即使外特性转速变动不大的工况点。即使外特性线的最高空车转速，也不会高到不能线的最高空车转速，也不会高到不能接受的程度。因此汽油机不存在超速接受的程度。因此汽油机不存在超速过多的过多的“飞车飞车”危险。危险。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 柴油机速度特性线在油量调节杆位置柴油机速度特性线在油量调节杆位置不变时获得，出现下述问题不变时获得，出现下述问题 ： 游车或飞车游车或飞车 熄火熄火汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院两种基

38、本调速模式两种基本调速模式(1)全程调速模式全程调速模式 调速器在任何调速器在任何转速均能起调速转速均能起调速作用的模式为全作用的模式为全程调速模式程调速模式 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院(2)两极调速模式两极调速模式 调速器只在调速器只在标定转速以及标定转速以及某一低速起调某一低速起调速作用，而广速作用，而广大中间转速不大中间转速不起作用起作用 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院调速器的结构原理与性能指标调速器的结构原理与性能指标 1）转速给定元件）转速给定元件加

39、速踏板加速踏板2）转速感受元件）转速感受元件飞锤飞锤3）执行机构）执行机构传动部分传动部分汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院全程调速器的全程调速器的结构原理结构原理汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 两极调速器两极调速器的结构原理的结构原理汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院调速器的性能指标调速器的性能指标 调速率可通过柴油机突变负荷试验测定。调速率可通过柴油机突变负荷试验测定。 试验时，先让柴油机在标定工况下运

40、转，然后突试验时，先让柴油机在标定工况下运转，然后突卸全部负荷，测定突变负荷前后的转速。卸全部负荷，测定突变负荷前后的转速。 稳定调速率稳定调速率汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 瞬时调速率瞬时调速率汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院不灵敏度不灵敏度汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院全程调速器、两极调速器性能比较全程调速器、两极调速器性能比较1）转速控制性能：）转速控制性能：全程全程各工况均可控制转速在较小范

41、围内变动各工况均可控制转速在较小范围内变动两极两极除高速及怠速可控制转速在较小范围内变动外，除高速及怠速可控制转速在较小范围内变动外，面工况的转速控制取决于驾驶员的操作，转速变面工况的转速控制取决于驾驶员的操作，转速变化较大化较大2 2）过渡过程：）过渡过程：全程全程加速性好，但加、减速时常有不平稳及前后颠加速性好，但加、减速时常有不平稳及前后颠簸的感觉簸的感觉两极两极加速踏板踩到底时，加速性与全程调速器相同。加速踏板踩到底时，加速性与全程调速器相同。其余情况下过渡平稳，无强烈颠簸感。其余情况下过渡平稳，无强烈颠簸感。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师

42、学院常州交通技师学院3）操纵性能：）操纵性能：全程：全程：驾驶员直接控制调速弹簧，比较费力，易疲劳，驾驶员直接控制调速弹簧，比较费力，易疲劳，但由于负荷变化时转速变动小，故不必经常踩换油但由于负荷变化时转速变动小，故不必经常踩换油门踏板位置门踏板位置两极：两极：操作轻便，但因转速随负荷变化较大，故经常要操作轻便，但因转速随负荷变化较大，故经常要 变换加速踏板位置变换加速踏板位置4 4）排放）排放全程：全程：加速时易冒黑烟加速时易冒黑烟两极：两极：除全负荷加速外，其余工况加速时，可控制烟度除全负荷加速外，其余工况加速时，可控制烟度在较小范围内变化在较小范围内变化汽车发动机原理汽车发动机原理第六章

43、第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院作业效率：作业效率：全程全程满负荷减速行驶时，只须减小加速踏板满负荷减速行驶时，只须减小加速踏板位置即可，不必频繁换排挡位置即可，不必频繁换排挡两极两极由于减小加速踏板位置也使油量和扭矩由于减小加速踏板位置也使油量和扭矩下降，因此只能换低挡运行，作业效率下下降，因此只能换低挡运行，作业效率下降降汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院第六节第六节 发动机的万有特性发动机的万有特性 负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一油量控制机构位置

44、时，内燃机各种参或某一油量控制机构位置时，内燃机各种参数的变化规律，而内燃机特别是车用内燃机数的变化规律，而内燃机特别是车用内燃机的工况变化范围很广，要分析各种工况下的的工况变化范围很广，要分析各种工况下的性能，就需要多张负荷特性或速度特性图，性能，就需要多张负荷特性或速度特性图，这样既不方便，也不直观。为了这样既不方便，也不直观。为了能在一张图能在一张图上较全面地表示内燃机各种性能参数的变化，上较全面地表示内燃机各种性能参数的变化，经常应用多参数的特性曲线，这种特性就是经常应用多参数的特性曲线，这种特性就是万有特性万有特性。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州

45、交通技师学院常州交通技师学院万有特性曲线一般是以转速n为横坐标，以负荷(平均有效压力pme)为纵坐标。在图上绘出若干条等油耗曲线和等功率曲线。两种类型内燃机典型的万有特性如图87所示。根据需要，还可在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院（一）万有特性的绘制方法 根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即制方法，即。 对于柴油机，对于柴油机， 一般是依据不同转速下的负荷一般是依据不同转速下的负荷特性，用作图法求出；特性，用作图法求

46、出； 对于汽油机，则根据不同节气门位置的速度对于汽油机，则根据不同节气门位置的速度特性，用作图法求得。特性，用作图法求得。 近年来，由于计算机测试技术以及计算技术近年来，由于计算机测试技术以及计算技术的应用，也可采用数值计算方法对大量的试验的应用，也可采用数值计算方法对大量的试验数据进行回归及等值线的插值运算，从而直接数据进行回归及等值线的插值运算，从而直接得到万有特性。得到万有特性。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院1、负荷特性法、负荷特性法（等油耗线作法）（等油耗线作法）1)1)将各种转速下的负荷特性将各种转速下的负荷特性以平均

47、有效压力以平均有效压力pmepme为横坐标，为横坐标，bebe为纵坐标，以同一比例尺为纵坐标，以同一比例尺绘出特性曲线若干张。绘出特性曲线若干张。 2)根据内燃机工作转速范围，标出万有特性横坐标n的标尺，纵坐标pme的标尺则与整理得到的负荷特性上的pme标尺相同。 4)4)然后，更换另一转速下的内燃机然后，更换另一转速下的内燃机负荷特性，按照与上述同样的方法，负荷特性，按照与上述同样的方法，得到另得到另转速位置下的若干交点。转速位置下的若干交点。在交点上同样标上相应的燃油消耗在交点上同样标上相应的燃油消耗率数值。率数值。 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通

48、技师学院常州交通技师学院1、负荷特性法（等功率线作法）、负荷特性法（等功率线作法） 等功率曲线是根据式等功率曲线是根据式(81)的变化形式的变化形式 作出，其中作出，其中K对于一个给对于一个给定的内燃机为常数，这样，在定的内燃机为常数，这样，在pmen坐标坐标中，等功率曲线是一族双曲线。中，等功率曲线是一族双曲线。 将内燃机全负荷的速度特性线将内燃机全负荷的速度特性线pmef(n)的的关系画在万有特性图上，就构成了万有特关系画在万有特性图上，就构成了万有特性的上边界线。性的上边界线。npKPmee汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院2

49、、速度特性法、速度特性法1)1)在第一象限中绘出不同在第一象限中绘出不同节气门开度下的速度特性节气门开度下的速度特性上的转矩曲线上的转矩曲线( (以平均有效以平均有效压力压力p pmeme，表示，表示) )，在曲线尾，在曲线尾端标出相应的节气门开度。端标出相应的节气门开度。2)2)在第四象限绘出相应在第四象限绘出相应节气门开度下的燃油消节气门开度下的燃油消耗率耗率bebe曲线，同样注明曲线，同样注明节气门开度的百分数。节气门开度的百分数。 3)3)在在bebe的坐标轴上，引若干条等燃的坐标轴上，引若干条等燃油消耗率的水平线与曲线相交，每油消耗率的水平线与曲线相交，每一水平线与一水平线与bebe

50、曲线族均有一组交点。曲线族均有一组交点。通过交点引铅垂线向上至第一象限，通过交点引铅垂线向上至第一象限，与相应开度的转矩曲线相交，得到与相应开度的转矩曲线相交，得到一组新交点，并注明燃油消耗率数一组新交点，并注明燃油消耗率数值。此时，同值。此时，同组交点的组交点的bebe值是相值是相等的。等的。4)4)将等将等bebe值的各点连成光滑的等值的各点连成光滑的等值线，并标上相应的数值，从而值线，并标上相应的数值，从而得到万有特性上的等燃油消耗率得到万有特性上的等燃油消耗率曲线。这样，不同节气门开度下曲线。这样，不同节气门开度下的速度特性全部反映在一张图中，的速度特性全部反映在一张图中，这对于车用发

51、动机而言，应用十这对于车用发动机而言，应用十分方便。分方便。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 如何提高实际使用条件下的燃料经济性，对于实现汽车的节能具

52、有很大的实际意义，而提高负荷率是提高汽油机燃料经济性最有效的措施，另一个重要的措施就是实现内燃机与传动装置的合理匹配 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院第七节第七节 发动机与车辆的匹配发动机与车辆的匹配E本节重点介绍发动机与动力机械匹配过程中应遵循的基本原则和主要方法。E由于工作机械的形式各异、方式不同，匹配的方法也不尽相同。其中，汽车的运行工况比较复杂，其匹配问题在内燃机与工作机械的匹配中具有一定的代表性，所以本节介绍的重点是汽车与发动

53、机的合理匹配。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 概述概述不同类型发动机（汽油机、直喷射与非直喷不同类型发动机（汽油机、直喷射与非直喷式柴油机）的轿车与其燃油经济性关系式柴油机）的轿车与其燃油经济性关系图图637一般随着车重增加，每百公里油耗也有上升一般随着车重增加，每百公里油耗也有上升的趋势。的趋势。在同样的车重下，匹配不同的发动机对轿车在同样的车重下，匹配不同的发动机对轿车燃油经济性有着明显的影响。燃油经济性有着明显的影响。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 柴油机比

54、汽油机百公里油耗要低柴油机比汽油机百公里油耗要低13； 直喷式柴油机比非直喷式柴油机燃油经济直喷式柴油机比非直喷式柴油机燃油经济性要好，差距至少在性要好，差距至少在10% 增压直喷式柴油机目前燃油经济性最好增压直喷式柴油机目前燃油经济性最好汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院1、匹配矛盾：车辆动力性与经济性之间的矛、匹配矛盾：车辆动力性与经济性之间的矛盾。盾。2、在匹配中，应分析发动机工作点的变化，、在匹配中，应分析发动机工作点的变化，尽量使发动机的常用工况位于经济性较好尽量使发动机的常用工况位于经济性较好的运行区域内。的运行区域内。

55、3、在匹配中，应具有全局、系统的观念。、在匹配中，应具有全局、系统的观念。4、在匹配中，变速系统也起到十分重要的作、在匹配中，变速系统也起到十分重要的作用。用。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车发动机的工作环境复杂多变，同汽车发动机的工作环境复杂多变，同一类型的汽车在不同地区将面临道路、一类型的汽车在不同地区将面临道路、气候条件的很大差别。气候条件的很大差别。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车万有特性汽车万有特性特点：将千变万化的汽车运行工况以清晰、特点：将千

56、变万化的汽车运行工况以清晰、明了直观的形式表达在一张图上，揭示了明了直观的形式表达在一张图上，揭示了发动机性能、传动系参数及汽车整车性能发动机性能、传动系参数及汽车整车性能三者之间的内在联系，为全面分析与评价三者之间的内在联系，为全面分析与评价汽车性能与发动机进行合理匹配提供了有汽车性能与发动机进行合理匹配提供了有力的手段。力的手段。汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院一、车用内燃机的匹配一、车用内燃机的匹配（一）动力性匹配（一）动力性匹配（二）经济性匹配（二）经济性匹配汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性

57、常州交通技师学院常州交通技师学院（一）动力性匹配（一）动力性匹配 内燃机转矩内燃机转矩Ttq在汽车在汽车驱动轮上产生的驱动驱动轮上产生的驱动力力Ft为：为： 内燃机转速内燃机转速n与汽车车与汽车车速的关系：速的关系：tq k 0ttT i iFrh=a00.377krni iu=ik、i0分别为汽车变速器、主减速器传动比；分别为汽车变速器、主减速器传动比；t为传动系效为传动系效率，率，r为驱动轮工作半径。为驱动轮工作半径。于是，可以得到发动机外特性转矩曲线于是，可以得到发动机外特性转矩曲线Ttq(n)得出变速器得出变速器不同档位汽车驱动特性曲线。不同档位汽车驱动特性曲线。汽车发动机原理汽车发动

58、机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院rfwijF =FFFF行 驶 阻 力fFmgfcosmgf滚动阻力a=2wDr1FC A2v空气阻力r=2wDF0.0473CaAv=iF sinmgmgi爬坡阻力a=ajdvFmdt加速阻力d=tq k 0t2aDT i idv0.0473CrdtamgfAvmgfm驱动力和行驶阻力的平衡可以得到汽车的行驶方程：hd=+汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院不同档位

59、驱动力不同档位驱动力最大爬坡度最大爬坡度最高使用转速后备驱动力用于加速汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院 汽车的使用油耗汽车的使用油耗q100(L/100km)可以根据发可以根据发动机的负荷（功率动机的负荷（功率Pe或阻力或阻力Fr）和燃油消）和燃油消耗率耗率be计算计算汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院3100q2.78 10retfF bh r-=0100100q0.00884stmee kaV pb i iBvrt=使用油耗使用油耗阻力阻力比油耗比油耗传动系效率燃油

60、密度使用使用油耗油耗发动机发动机油耗油耗发动机发动机排量排量平均有平均有效压力效压力比油耗比油耗 主传动器主传动器传动比传动比 使用使用油耗油耗变速器变速器传动比传动比 汽车发动机原理汽车发动机原理第六章第六章 发动机特性发动机特性 常州交通技师学院常州交通技师学院0100100q0.00884stmee kaV p b i iBvrt=L 由上式可见，在其他条件不变的条件下，汽车的使用油由上式可见，在其他条件不变的条件下，汽车的使用油耗耗q100与与 成正比，只有当其乘积为最小时，成正比，只有当其乘积为最小时， q100才才能达到最小。发动机在能达到最小。发动机在bemin下工作时，汽车的下