1、汽车行驶时，由于车速与行驶阻力不断变化，则发动机的转速和负荷亦相应变化，以适应汽车的需要。随着转速和负荷的改变，发动机工作过程也会发生变化。因此，发动机在不同使用条件下具有不同的动力性与经济性。,第六章 发动机的特性,第一节 发动机工况一、工况发动机的运行情况，简称工况。工况以功率Pe和转速n来表示，此功率、转速应该与发动机所带动的工作机械要求的功率、转速相适应。只有当发动机发出的扭矩与工作机械消耗的扭矩相等时，两者才能在一定转速下按一定功率稳定工作。,第一节 发动机工况分类恒速工况 转速不变，功率改变。流体阻力工况（螺旋桨工况） 发动机功率与转速呈一定的函数关系。陆上运输工况 转速和负荷在很
2、大的范围内变化，它们之间没有特定的关系。,二、发动机特性发动机性能指标随调整运转工况而变化的关系称为发动机特性。,特性用曲线表示称为特性曲线，它是评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少的形式。,三、发动机性能指标与工作过程的关系发动机输出的有效指标通常用平均有效压力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率b、每小时耗油量B表示。这些指标与发动机工作过程参数的关系可以推导如下。,式中 v充气效率；o大气状态下空气密度（kg/m3）；Vs气缸工作容积（m3）； 过量空气系数；hu燃料低热值（kJ/kg）；Lo理论空气量（kg/kg）。,第二节 发动机台架试验,一、试验台装置基本组成、
3、装配关系、固定、支承,测量与计算参数,一 测量参数 1 转速n：数字式转速表 r/min。 2 油耗：容积式油耗仪、四活塞流量计，测量消耗 100 ml 油所用时间t s。 3 测功器读数P：测功器 kgf。,二 计算参数 1 扭矩,kgfm,式中：P为测功器读数 kgf,2 有效功率,Ps,式中：0.7162 m为测功器常数，即测功器定子杆长。,3 有效比油耗,g / Psh,式中：100 ml所用时间t s。,4 每小时耗油量,kg/h,二、制动测功装置测功器1.水力测功器,1 吸收发动机功率。 2 测力P。发动机带动测功机，转子旋转，将水搅向外围，水与搅棒的摩擦力带动定子转动。水环越厚，
4、摩擦阻力越大，相当于外界阻力矩越大。,2.平衡式电力测功器 利用电磁感应现象将机械能转换为电能。 可以作为发电机运行,也可用做电动机. 机构复杂,价格贵,反拖发动机，测量精度高。 3.电涡流测功器 利用涡电流效应将机械能转变为电能，再转为热能。 结构简单，运转平稳，精度较高。,三、耗油率的测量 1.容积法,测量消耗一定容积的燃油所用时间。充油,测量,测量消耗容积v的燃油所用时间t,充油,测量,负荷特性：转速不变，其经济性指标随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力Pme表示）的变化关系。当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时，就是这种情况。此时必须改变发动机油门来调整有效扭矩，以适应外
5、界阻力矩的变化，以保持发动机转速不变。,第二节 发动机的负荷特性,一、汽油机负荷特性1.负荷特性：当汽油机转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B、燃料消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。2.测取：发动机台架试验。测取前应将化油器、点火提前角调整完好；测取时应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。3.汽油机靠改变节气门开度，改变进入气缸的混合气数量来适应负荷变化。其负荷的调节方法称为“量调节”。,汽油机负荷特性分析（一）燃油消耗率曲线由公式b=k3/itm可知，燃油消耗率b的变化取决于it、m的变化。it、m随负荷的变化如图所示。,（1）i 转速一定，负荷增加，节气
6、门开度加大，残余废气相对减少，热负荷增加，从而改善了燃油雾化、混合条件，使燃烧速度加快，散热损失相对减少，i增加。负荷增至大负荷，加浓装置工作，i下降。,（2）mm随负荷的增加而迅速增加。原因是转速一定而负荷增加时，机械损失功率Pm变化不大，指示功率Pi成正比增加，使m=1（Pm /Pi）增加。,当发动机空转（Pe=0）时，指标功率完全用于克服机械损失，即Pi=Pm，则m=0，耗油率b为无穷大。随负荷（节气门开度）增大，由于i、m同时上升，使耗油率曲线迅速下降。当im达到最大值出现最低耗油率bmin后，随节气门逐渐增至全开，化油器加浓装置参加工作，供给最大功率混合气，燃烧不完全现象增加，i下降
7、，使耗油率又有所增加。,（二）每小时耗油量B曲线,B几乎随节气门开度呈线性变化。当节气门开度增大至化油器加浓装置参加工作后，B上升得更快一些。,二、柴油机负荷特性1.负荷特性:柴油机转速一定，每小时耗油量B、有效燃料消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。2.测取:台架试验。测取时，应将柴油机的供油提前角、冷却水温度、润滑油温度等调整到最佳状态。3.柴油机负荷调节方法称为“质调节”。,柴油机负荷特性曲线分析,m：随负荷增加而上升。,i： 随负荷增加，每循环供油量b增加，过量空气系数减小，燃烧不完全程度增大，使i减小。大负荷时，混合气过浓，燃烧恶化，不完全燃烧及补燃增多，使i下降更快
8、。,综上所述，当Pe=0，m=0时，b趋于无穷大。随负荷增加，m迅速增加，且远大于i的减少，使b下降很快。当b增加到1点位置时，b最小。此后再增加负荷，由于i下降较m上升的多，使b又有所增加。当b增加到2点时，排气冒黑烟，达到国标规定限值。当b超过2点时，燃料消耗量增大，排放污染严重，影响发动机寿命，所以，柴油机的最大循环供油量应在标定转速下调整，使烟度不超过允许值。,（二）每小时耗油量B曲线转速一定时，柴油机的每小时耗油量B主要决定于b。随负荷增加，每循环供油量b增加，B随之增加。当负荷接近冒烟界限后，由于燃烧恶化，B上升得更快一些。,由负荷特性可以看出， (1)同一转速下最低耗油率bmin
9、越小，曲线变化越平坦，经济性越好。柴油机bmin比汽油机低；而且燃油消耗率曲线比较平坦。相比之下，柴油机部分负荷时低耗油率区比汽油机宽，因而柴油机比汽油机节省。(2)耗油率b随负荷的增加而降低，在接近全负荷（常在80%负荷率左右）时b达到最小。,发动机性能指标随转速变化的关系称为发动机的速度特性。若驾驶员将油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车行驶速度也会改变，上坡时汽车速度逐渐降低，下坡时速度增加，这时发动机即沿速度特性工作。,第 三节 发动机的速度特性,一、汽油机的速度特性（1）速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小时消耗油量B等随转速n变化的关系。（2）测取：发动机台架试验。测取前，应将点火提前角及化油器调整完好；测取时，应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。,外特性节气门全开时速度特性称为外特性。节气门部分打开时的速度特性称为部分负荷速度特性。由于节气门的开启可以无限变化，所以部分负荷速度特性曲线有无数条，而外特性曲线只能有一条。,（一）外特性曲线 1扭矩曲线变化趋势随着转速n的增加，扭距Ttq逐渐增大，出现最大扭距Ttqmax后逐渐下降，且下降程度越来越大。曲线呈上凸形状。,根据公式可见，Ttq随n的变化取决于指示热效率i、机械效率m、充气效率v与过量空气系数 随n的变化。,
