第六章 发动机的特性(2011).ppt

1、第7章发动机的特性必须根据意义发动机作为动力源动作的状态(n，Ttq )所具有的负荷的变化而变化。 n、Ttq的变化必然引起运转残奥表(a、t、p、湍流、形成混合气、燃烧过程、填充效率、循环供油量、指示效率、机械效率)的变化，从而引起发动机性能(经济性、动力性、排出特性)的变化。 明确发动机性能工作状态的变化规律，可为优化性能、改进设计提供参考依据。 第一节发动机箱、第一、箱式发动机运行情况、简称箱式。 情况由转速n和扭矩Ttq表示，此Ttq，n必须与发动机推进的工作母机要求的功率、转速相适应。 只有在来自发动机的扭矩和工作母机消耗的扭矩相等的情况下，两者才能以一定的转速以一定的功率稳定地工作

2、。 第一节发动机箱、箱分类恒速动作：转速不变，功率不变。 例如，当使发电机工作时，为了保证频率的稳定性，要求引擎转速几乎不变，而电力会随着电动机负载的大小从0变化到最大。 流体阻力(螺旋桨)动作：功率和转速接近三次函数的关系，Pe=Kn3，k是比例常数。 驱动螺旋桨的船用机是这一类，称为螺旋桨壳。 陆上运输：电力和转速独立地在很大范围内变化。 转速决定车速，能够从最低稳定转速变化到最高转速的扭矩取决于行驶阻力，需要在同一转速下能够从零变化到全负荷的发动机刹车器的情况下，如汽车的下坡，发动机由于车辆翻倒而工作。 二、发动机特性发动机性能指标随调整、运行情况而变化的关系称为发动机特性。 用曲线表示

3、发动机的特性称为特性曲线，特性曲线是做评估发动机性能简单方便、必不可少的形式。 三、有效性能指标与已知规则残奥仪的关系目的：导出性能指标与已知规则残奥仪的关系，然后用已知规则分析性能指标在不同特性(速度特性、负载特性、调整特性、万有特性)下的变化规律。 有效指示符通常以平均有效压力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率b、以及每小时的燃油消耗率b来表示。 这些个指标与发动机工作过程残奥表中已知的规律残奥表：(蒸汽)、b (柴)、I、m、v的关系推导如下。 式中的v充电系数s大气状态下的空气密度(kg/m3) Vs气缸工作容积(m3 )过剩的空气系数hu燃料低热量(kJ/kg) L

4、o理论空气量(kg/kg )。 每个周期的发热值Q(kJ )，在，式中I表示热效率。 汽油引擎、柴油引擎、功率(汽油)、扭矩(汽油)、燃油消耗率、时间燃油消耗率(汽油)、扭矩(狄塞尔)、时间燃油消耗率(狄塞尔)、功率(狄塞尔)、平均有效压力pme、第二节发动机座实验概要、第二节发动机座实验概要、 测试周期(箱根特罗尔)重量轻，根据起重机车的测试周期不同，必要的箱根特罗尔也不同(定常情况、过渡情况等)。 基本测量残奥表：动力性(转速、扭矩、功率)、经济性(燃油消耗量比燃油消耗率)、吐出特性(CO、NOx、CO2、HC、PM、烟度、A/F )基础数据(吸气压力、吸气温度、吸气量)、监视残奥表(油温

5、度、油压力、冷却液温度、透平机转速、排发动机缸内压力的测量(压电水晶传感器收集系统演示分析软件)发动机缸内残奥仪表测量(透明发动机“或开窗”激光诱导法ICCD后处理软件)发动机振动测量(加速度“振动”传感器分析软件)排气瓦斯气体组测量(电色谱、 质量分析上线了标准物质谱库)、第三节发动机的速度特性(阿克赛位置一定)发动机性能指标根据转速变化的关系称为发动机的速度特性。当驾驶员保持阿克赛踏板位置不变时，由于道路阻力，汽车的行驶速度也发生变化，上坡时汽车的速度逐渐降低，下坡时速度逐渐增加，这时发动机沿着速度特性工作。 速度特性通常用于做评估发动机的动力性。 最大功率和转矩特性。 第三节发动机的速度

6、特性、汽油引擎的速度特性定义了汽油引擎的节气门开度一定，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小时的消耗油量b等根据转速n而变化的关系。 分类：节气门全开时的速度特性称为外特性。 节气门部打开时的速度特性称为部分负荷速度特性。 由于节流阀的开度可以无限变化，部分负荷速度特性曲线有无数条，但只有一条外特性曲线。 第三节测量发动机的速度特性，采取发动机架台试验。 在测量前，点火提前角和汽化器必须完全调整测量时，请规定冷却水温度、润滑油温度保持最佳状态。 节气门位置是固定的(一般是包括外部特性在内的8-10个节气门开度)，发动机达到额定转速测定的第一点的发动机性能指标。 以特定的间隔(一般包括

7、额定转速的最低稳定转速到8-10转速、最大扭矩转速)，以不同的转速按照从高到低的顺序测量对应的发动机性能指标。 将每个节气门开度不同的转速的测量结果绘制在曲线(向速度特性曲线和万有特性曲线提供原始数据)上。 根据公式，Ttq的n的变化表示热效率I、机械效率m、膨胀效率v和过剩空气系数的n的变化。 外特性曲线分析1扭矩曲线的变化趋势随着转速n的增加，扭矩Ttq逐渐增大，在最大扭矩Ttqmax出现后逐渐降低，降低的程度越来越大。 曲线呈上凸形状。 (1)节气门开度一定时，过剩的空气系数a可视为常数。 (2)膨胀效率v在某个中间转速下达到最大。 低速逆流、高速惯性不能用于一盏茶，电阻增加。 在其馀转

8、速下，v全部下降，曲线为上凸形。 (3)表示热效率I的转速低，吸气流速低，乱流弱，雾化，混合状态差，火焰传播速率降低的散热及瓦斯气体泄漏损失增加，在I低的转速高的情况下，燃烧过程所占的曲柄角大，燃烧以大的容积进行，I也低。 但是，变化比较平平整整，对Ttq的影响小。 (4)机械效率m的转速增加，机械损失所消耗的工作量增加。 因此，随着转速变高，机械效率m显着降低。 综合作用的结果，由于转速低开始上升，v，it对云同步增加的影响比m降低的影响大，使Ttq增加，对应某个转速Ttq成为最大值。 由于转速持续增加，v、it、m都下降，因此Ttq随着转速的上升而快速下降，Ttq曲线的变化陡峭。2功率变化

9、倾向Pe=Ttqn/9550转速从低开始逐渐上升时，Ttq，n增加到云同步，因此Pe迅速增加。 达到最大转矩转速ntq后，由于转速上升、Ttq下降，Pe的上升变得缓慢。 在某个转速下Ttqn达到最大值。 之后，如果进一步增加转速，由于转矩的降低超过转速上升的影响，因此Pe反而降低。 3燃油消耗率的变化倾向b=k3/im b在某个中间转速达到itm最大值时出现最小值。 如果转速低于该转速，则m的上升不能补偿it的降低，b增加。 旋转速度比该旋转速度高时，it、m都低，b也增加。 (2)在部分负载速度特性中，随着节流阀减小，节流阀损失增大，膨胀效率减小，部分负载速度特性的Pe、Ttq低于外部特性值

10、。 由于转速越高，膨胀效率越小，所以节气门开度越小，随着转速的增加，转矩、功率曲线越快地下降。 最大扭矩及最大功率点向低速方向移动。第三节发动机速度特性、第二、柴油引擎速度特性定义了：油喷油泵油量调节机构位置恒定，柴油引擎性能指标(主要是功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小时燃油消耗率b )随转速n变化的关系。分类：外特性：油量调节机构固定在额定循环供油量位置时的速度特性被称为狄塞尔额定电力速度特性。 部分负荷速度特性：油量调节机构固定在比额定循环的供油量更小的各个位置时，测量的速度特性称为柴油引擎。 测量方法与汽油引擎相似，(1)外特性曲线的变化趋势，扭矩公式是定性写入的，由公式可知，柴

11、油引擎扭矩转速的变化趋势是由it、m、b转速n的变化趋势决定的。 (1)外特性曲线的变化倾向、1扭矩曲线的变化倾向柴油引擎的扭矩曲线比汽油引擎平平整整。 狄塞尔扭矩曲线的变化倾向，很大程度上受每个循环的供油量根据转速变化的状况的影响。 (1)q随着转速n的增加，循环供油量q增加。 机油泵的速度特性。 (2)v也在某个中间转速n出现最高值。 (3)指示效率：针对低速时机油泵压力低的雾化差、汽缸内流动弱、混合气形成质量差、散热损失率增加、指示效率低的高速时燃烧过程曲柄角长、容量性差(燃烧慢)，指示效率也低。 由于二功率曲线的扭矩Ttq曲线的变化是平平整整的，所以在一定的n范围内，功率Pe大致与转速

12、n成比例地增加。 3燃油消耗率曲线的柴油引擎压缩比高，I高，曲线比汽油引擎平平整整，最低燃油消耗率值比汽油引擎低。 当I、m达到最大值时，出现bmin值。 三、发动机扭矩特性要求发动机扭矩随着转速的降低而增加。 汽车爬坡时，即使油量调节杆到达最大位置，如果扭矩还不足，车速也会下降。 此时，发动机必须随着车速的下降产生更大的扭矩，克服坡的阻力。 因此，为了表示发动机的性能，导入扭矩蓄积系数和转速蓄积系数的概念。 要求阿克赛不变化时的车速(发动机转速、变速级不变化)的变化小。n，Ttq，TR1，TR2，或k的值大，表示两个扭矩的差(Ttqmax - Ttq )的值大，即，伴随转速的降低，扭矩Ttq

13、的增大快，所以，在不变速的情况下，能够克服爬坡能力定，短期过负荷汽油引擎：值在100%的范围内，k值为1.21.4。 柴油引擎：如果不修正的话，值只有5%的范围，k值只有1.05左右，很难满足车辆的使用要求。 (3)改善柴油引擎扭矩特性柴油引擎扭矩储备系数小的根本原因，是由油喷油泵的速度特性决定的。 因此，柴油引擎采用油量补正装置改造外特性扭矩曲线。 油量修正装置的作用是，发动机在额定条件下工作时，如果转速因外部阻力扭矩的增加而降低，则油喷油泵自动增加循环供油量，增大低速时的扭矩，提高扭矩储备系数。 校正方法： (1)油阀式校正机构。 (2)附加在调速电机上的弹簧补偿机构。 负载特性：转速不变

14、，其经济性指标与负载(可以用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力Pme表示)的变化有关。 汽车行驶在阻力以一定速度变化的道路上时，就是这种情况。 此时，需要改变发动机的阿克赛来调整有效扭矩，与外部阻力扭矩的变化相对应，保持发动机的转速恒定。 第三节发动机的负荷特性、第一、汽油引擎负荷特性1 .负荷特性：汽油引擎的转速不变时，使节气门开度慢慢变化，1小时的燃油消耗率b、燃油消耗率b根据负荷(Pe、Ttq或Pme )变化的关系。 2 .测量：发动机安装试验。 规定在测定前必须完全调整汽化器、点火提前角的测定时，使冷却水、润滑油的温度保持在最佳状态。 3 .汽油引擎改变节流阀开度，改变进入汽缸的混合气

15、体的量，适应负荷的变化。 其负荷的调节方法称为“量调节”。 (1)燃油消耗率曲线由式b=k3/itm可知，燃油消耗率b的变化依赖于it、m的变化。 it、m负荷的变化如图所示。 (1)i小负荷：残留排瓦斯气体系数高，燃烧缓慢，飞机机身温度低(传热损失增加)，效率低。负荷过高时空燃比减少，燃烧效率降低，指示效率降低。 (2)m m随着负荷的增加而急速增加。 这是因为，在转速恒定而负荷增加的情况下，机械损耗功率Pm不会较大变化，指示功率Pi成比例地增加，从而增加了m=1(Pm /Pi )。 当引擎空转时(Pe=0)，完全使用指标功率来克服机械损失，Pi=Pm，m=0，燃油消耗率b为无限大。 随着负

16、荷(节气门开度)增大，I、m云同步上升，因此燃油消耗率曲线急速下降。 在im达到最大值出现最低燃油消耗率bmin后，随着节流阀全开，化油器浓缩装置参加工作，供给最大功率混合气，不完全燃烧现象增加，I下降，燃油消耗率进一步增加。 (2)每1小时的燃油消耗率b曲线，b几乎随着节气门开度的增加而增加(前缓、中直、后急：浓)。 二、狄塞尔负载特性1 .负载特性：狄塞尔转速恒定，每小时的燃油消耗率b和有效燃油消耗率b根据负载(Pe、Ttq或Pme )而变化的关系。 测量：架台试验。 测定时，将柴油引擎的供油提前角、冷却水温度、润滑油温度等调整到最佳状态。 3 .柴油引擎的负荷调节方法称为“质量调节”。

17、狄塞尔负荷特性曲线分析，m :随负荷增加而上升。 I :随着负荷的增加，循环供油量b增加，过剩的空气系数减少，燃烧不完全度增大，I减少。 大负荷时如果混合气体过浓，燃烧恶化，不完全燃烧和补燃增多，I的降低变得更快，极小负荷时传热损失增加，I稍微降低。 如上所述，当Pe=0、m=0时，b成为无限大。 随着负荷的增加，m迅速增加，并且远大于I的减少，b的下降迅速。 当b增加到1点的位置时，b为最小。 之后再增加负荷的话，因为I的下降比m的上升还多，b进一步增加。 b增加到2点，排气瓦斯气体喷出黑烟，达到了国家标准的规定限制值。 b超过2点，燃油消耗量增大，排放污染严重，影响发动机寿命，因此，柴油引

18、擎最大循环供油量调节，使烟度不超过容许值。 如果超过3点，则gb的I降低速度比燃料增加引起的热量上升大，因此相反，电力降低(最大电力点)，(2)在每1小时的燃油消耗率b曲线的旋转速度一定的情况下，柴油引擎的每1小时的燃油消耗率b主要决定为b。 随着负荷的增加，循环供油量b增加，b增加。 B=Pebe/1000，相同转速下最低燃油消耗率bmin越小，曲线变化越平平整整，经济性越好。 柴油引擎bmin低于汽油引擎bmin (压缩比、绝热指数、空燃比； 泵瓦斯气体损失)燃油消耗率曲线比较平平整整(指示效率下降慢)，柴油引擎低燃油消耗率区比汽油引擎宽，柴油引擎比汽油引擎经济性好。 燃油消耗率b随负荷的增加而降低，接近全负荷(总是80%负荷率左右)时b最小。 第四节发动机的万有特性、万有特性以转速n为横