紅興隆北雁現代化農機
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第11章 發(fā)動機特性收藏
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第11章 發(fā)動機特性
內容提要
1.發(fā)動機特性與特性曲線的含義、分類與意義
2.發(fā)動機調節(jié)特性的含義,、分類與曲線
3.發(fā)動機負荷特性
4.發(fā)動機速度特性
5. 發(fā)動機萬有特性
6. 發(fā)動機調速特性
7. 發(fā)動機性能指標的校正 |
11.1基本概念
全面了解發(fā)動機在所有工況下的性能指標的變化，對合理使用,、檢查與維修發(fā)動機，都有很強的適用價值,。
11.1.1 發(fā)動機特性與特性曲線
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圖11-1 發(fā)動機特性曲線
（Audi 2.4L5氣門V6汽油機外特性） |
2．特性曲線 為了直觀顯示發(fā)動機的特性,，常以曲線形式表示，稱為發(fā)動機特性曲線,。圖11-1為Audi（奧迪） 2.4L四缸5氣門汽油機的外特性曲線,。
3.發(fā)動機特性分類
發(fā)動機特性分調節(jié)特性和性能特性兩大類,。
（1）調節(jié)特性 指發(fā)動機的性能指標隨調節(jié)情況而變化的關系。如柴油機的供油提前角調節(jié)特性,、汽油機的點火提前角調節(jié)特性,、汽油機的燃料調節(jié)特性等。
（2）性能特性 指內燃機的性能指標隨運行工況而變化的關系,。如負荷特性,、速度特性,、調速特性、萬有特性,、螺旋槳特性等,。
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圖11-2 發(fā)動機試驗臺
1-發(fā)動機 2-數顯水溫表 3-數顯油壓表 4-數顯排溫表 5-油門執(zhí)行器 6-轉速表 7- 負荷表 8-水門執(zhí)行器 9-水溫傳感器 10-油壓傳感器 11-排溫傳感器 12-氣缸壓力傳感器 13-油壓傳感器 14-針閥升程儀 15-電荷放大器 16-電荷放大器 17-霍爾針閥傳感器 18-示波器 19-水力測功器 20-轉角信號發(fā)生器 21-電荷放大器 22-Ａ/Ｄ轉換板 23-微機 24-打印機 25-顯示器 |
發(fā)動機特性需在專門的試驗臺（俗稱發(fā)動機臺架）上進行，圖11-2顯示了帶水力測功器的試驗臺的基本組成,。它可以模擬發(fā)動機的實際工況,，使其在要求的轉速和負荷下工作，并可以同步測量發(fā)動機在各種工況下的功率,、燃料消耗,、廢氣排放、氣缸壓力等性能參數,。
發(fā)動機特性試驗,，國家已有標準，需按有關標準，在規(guī)定的條件下進行,。
11.2 發(fā)動機調節(jié)特性
發(fā)動機調節(jié)特性對發(fā)動機的正確調整,、使用與維修關系密切，值得重視,。
11.2.1 柴油機供油提前角調節(jié)特性
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圖11-3 柴油機供油提前角調節(jié)特性曲線 |
圖11-3為柴油機供油提前角調節(jié)特性曲線,。由曲線可見，隨著供油提前角θ的改變,，發(fā)動機的功率與燃料消耗率也隨著變化,。對應于**大功率和**小燃料消耗率的供油提前角即為**佳供油提前角。發(fā)動機使用維修時,，應注意按照使用說明書要求,，檢查調整發(fā)動機靜態(tài)**佳供油提前角。
**佳供油提前角是隨著發(fā)動機的轉速變化而變化的,，它一般由供油提前角自動調節(jié)裝置來控制,。對于電控柴油機，則由ECU根據發(fā)動機工況精確控制,。
11.2.2 汽油機點火提前角調節(jié)特性
它是指在發(fā)動機轉速和節(jié)氣門開度一定條件下,，其功率、燃料消耗率等性能指標隨點火提前角變化而變化的關系,。
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φα-過量空氣系數 α-空燃比 |
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圖11-4 汽油機燃料調整特性曲線 |
11.2.3 汽油機的燃料調節(jié)特性
是指在發(fā)動機轉速一定， 節(jié)氣門開度一定條件下,，其功率,、燃料消耗率等性能指標隨混合氣濃度而變化的關系。
圖11-4為汽油機燃料調節(jié)特性曲線,。由圖可見,，隨著混合氣濃度的改變，發(fā)動機的功率與燃料消耗率也隨著變化,。對應于過量空氣系數約1.15處,，燃料消耗率**低，稱此時的混合氣為經濟混合氣；而對應于約0.93處,，發(fā)動機平均有效壓力**大,，動力性能**高，稱此時的混合氣為功率混合氣,。汽油機應根據工況變化,，自動調整其混合氣濃度在**佳值工作?；推魇桨l(fā)動機靠化油器進行粗略調節(jié),，現代汽車發(fā)動機則靠電控燃油噴射系統(tǒng)精確調節(jié)控制。
11.3 發(fā)動機性能特性
與汽車發(fā)動機有關的性能特性主要有發(fā)動機負荷特性,、速度特性,、萬有特性和調速特性四種。
11.3.1 發(fā)動機的負荷特性
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圖11-5 發(fā)動機負荷特性曲線 |
發(fā)動機負荷特性曲線如圖11-5所示。由圖可見,，隨著負荷的增加,，燃料消耗率開始時急劇下降，到A點油耗**低,。標定轉速下的該油耗值被稱為該發(fā)動機的**低燃油消耗率,。但此時并非發(fā)動機的**大功率點。
A點后,，隨著負荷的增加,，發(fā)動機功率增大，燃料消耗率又回升,。負荷增加到一定值,，發(fā)動機排氣冒煙超標，稱為冒煙界限,，發(fā)動機工作不允許超出冒煙界限,。其適宜的工作區(qū)域應該在**低油耗點A附近。有的貨車超載運行,，將導致燃油消耗急劇上升,，發(fā)動機過熱,，壽命下降,，排氣冒煙嚴重,，污染大氣。還會導致動距離加長,，容易出現交通事故,，這是不可取的。
為了兼顧發(fā)動機的動力與經濟性能,，標定功率點一般定在冒煙界限以內與**低燃油消耗點之間,，可從座標原點引負荷特性燃油消耗率曲線的切線，交點E即作為發(fā)動機的標定工況點,。
實際發(fā)動機工作中,，往往由于負荷不足（如汽車載貨量少等），而處于部分負荷下工作,，導致燃料消耗率上升,。有經驗的駕駛員，就會采取加速滑行法,、汽車掛高擋或帶拖車等方法使發(fā)動機負荷增加,，從而達到節(jié)油的目的。
11.3.2 發(fā)動機的速度特性
速度特性是指當燃料供給調節(jié)機構（汽油機的節(jié)氣門或柴油機噴油泵的油量控制拉桿）位置不變時,，發(fā)動機性能指標（轉矩、功率,、燃油消耗率等）隨轉速的改變而變化的關系,。對應的曲線稱為速度特性曲線,。
當燃料供給調節(jié)機構固定在全負荷位置（汽油機節(jié)氣門全開位置或柴油機的油量控制拉桿在額定供油量位置）時，所測得的速度特性稱外特性或全負荷速度特性,。當燃料供給調節(jié)機構固定在全負荷以內各位置時，所測得的速度特性就稱為部分負荷速度特性,。
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圖11-6 發(fā)動機速度特性曲線（YC6108ZQ柴油機） |
圖11-6為YC6108ZQ柴油機外特性曲線,。從外特性曲線可以看出該發(fā)動機所能達到的**大功率,、**大轉矩,、**低燃料消耗率及其對應的轉速，還可以看出在任一轉速下所對應的功率和轉矩,，若要發(fā)揮**大轉矩,，則應該適當降低發(fā)動機轉速。在圖上還可以看出排氣溫度及煙度隨轉速,、功率,、轉矩變化而變化的關系,。
從外特性曲線還可以計算出發(fā)動機的轉矩儲備系數φtq,、轉速儲備系數φn和適應性系數φntq
式中 Temax——外特性曲線上**大轉矩（N·m）,；
Teb——標定工況轉矩（N·m）,；
n1——標定轉速（r/min）,；
n2——**大轉矩時轉速（r/min）。
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1-外特性 2,、3、4-部分負荷速度特性 |
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圖11-7 發(fā)動機速度特性（汽油機） |
汽油機φtq,、φn和φntq值較大，分別可達1.2～1.4,、1.5～3.8和1.8～5.3,；而柴油機（非增壓）外特性的轉矩曲線較為平坦,，φtq,、φn和φntq值較小,，只有1.05、1.5～2.0和1.6～2.1,，不能適應實際工作需要,，所以柴油機都安裝有調速器來進行校正,。
發(fā)動機的部分負荷速度特性曲線隨著汽油機的節(jié)氣門開度或柴油機的油量控制拉桿位置的減小,，功率和轉矩曲線幾乎從外特性平行下移,。對汽油機,，負荷越小，節(jié)氣門開度越小,，進氣阻力越大,，充氣效率下降，使其功率,、轉矩下降越快,，所以部分負荷速度特性曲線也變得越陡（圖11-7）。
11.3.3 發(fā)動機的萬有特性
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圖11-8 萬有特性曲線（YC6108ZQ柴油機） |
萬有特性曲線可以利用發(fā)動機各種轉速下的負荷特性曲線來轉換作圖。圖11-8為YC6108ZQ四氣門柴油機萬有特性曲線,。圖中虛線為等功率曲線,，位于上層的等功率曲線的功率大。實線為等油耗線,，**內層的等油耗曲線耗油率**低,，為**經濟區(qū),，越往外層，經濟性越差,；若等油耗線呈橫向拉長,，說明發(fā)動機在轉速變化較大情況下工作，燃料消耗率變化小,，較經濟,；若等油耗線呈縱向拉長，說明發(fā)動機在負荷變化較大情況下工作,，燃料消耗率變化小,，較經濟。不同用途的發(fā)動機對萬有特性曲線有不同的要求,。
從圖中可以清楚看到發(fā)動機在各種不同轉速和負荷下的動力性和經濟性,，發(fā)動機要想獲得**低燃料消耗，可以通過改變發(fā)動機的轉速來調節(jié),。
11.3.4 調速特性
調速特性是指柴油機噴油泵調速手柄位置一定時,，柴油機性能參數（轉矩、功率,、轉速,、燃油消耗率等）隨負荷而變化的關系。對應的曲線稱為調速特性曲線,。它被用來評價柴油機帶調速器以后的實際工作性能指標,，還可以用來評價調速器的工作性能。
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圖11-9 柴油機調速特性 |
曲線分析可以看到,，從標定轉速（曲線拐彎點）到**高空轉轉速這一段的曲線,，發(fā)動機負荷變化很大，但轉速變化很小,，這是因為柴油機噴油泵調速器起調速作用的結果,，隨著負荷增大，自動增加供油量,，以維持轉速基本穩(wěn)定,，所以該段是調速器的調速區(qū)段。也有稱特殊的負荷特性段,，因為它很類似于發(fā)動機的負荷特性,，只是發(fā)動機轉速略有變化。可以從這一段曲線進行經濟性分析及調速器工作性能（如穩(wěn)定調速率等）分析,。
從標定工況到**大轉矩點的曲線,，隨著外界負荷增加，噴油泵調速器依靠校正功能而變動供油拉桿,，少量增加供油量,，以滿足發(fā)動機短時間超負荷的需要。所以該段是調速器的校正區(qū)段,。也有稱特殊的速度特性段,，因為它很類似于發(fā)動機的速度特性，只是噴油泵供油拉桿略有移動,。
當發(fā)動機轉矩達到**大,，如再增加外界負荷，發(fā)動機轉速便急劇下降,，噴油泵供油拉桿已經無法再移動增加供油量,，所以發(fā)動機按速度特性曲線規(guī)律變化。隨負荷的增加發(fā)動機轉速急劇下降,，功率,、轉矩下降，耗油率增大,。
從調速特性曲線上可以方便地找到標定工況和任一工況下的轉速,、功率、轉矩,、燃油消耗率等各種動力、經濟性能指標之間的相互關系,。用以比較不同柴油機的性能優(yōu)劣,，指導人們正確地使用和維修柴油機。還可以計算柴油機的扭矩儲備,，以判定發(fā)動機的短時超負荷能力,；計算出穩(wěn)定調速率，以判斷調速器的工作性能,。
11.4 發(fā)動機性能指標的校正
11.4.1 性能指標校正的必要性
由于大氣狀態(tài)的不同,，同一臺發(fā)動機，在不同地區(qū)測得的性能指標就會產生差異,。如天津測得某發(fā)動機功率為68kW,，油耗為321g/kW.h。而到拉薩測得的功率變?yōu)?2kW,，下降了38％,；油耗為429g/kW.h ，上升了34％。
大氣狀態(tài)（大氣壓力,、溫度,、相對濕度）變化，導致發(fā)動機工質產生變化,。當大氣壓力下降,、溫度升高或相對濕度增大，會導致空氣密度變小,，使實際進入氣缸的氧氣量減少,，從而使發(fā)動機功率下降，油耗升高,。
試驗表明,，在海拔150m以上地區(qū)，每升高300m,，發(fā)動機（非增壓）功率下降3.5%,；當進氣溫度在29.4℃以上，每增5.5℃,，功率下降2%,。
11.4.2 校正方法
根據GB/T 17692-1999規(guī)定，車用發(fā)動機凈功率采用以下公式修正
P0=α×P
式中 P0——-校正功率（即標準大氣狀態(tài)下的功率）,；
α——-校正系數（汽油機用αa,，柴油機用αd）；
P——-實測功率（試驗功率）,。
標準大氣狀態(tài)是指大氣溫度25℃,、大氣壓100kPa、相對濕度60％,。
對于汽油機,，可用下式求得校正系數αa
發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:46:00 |點擊數（）
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