变负荷工况下发动机的性能资料
发动机主要性能指标及特性综述
发动机主要性能指标及特性综述摘要：本文是以发动机的性能指标及特性为对象，通过研究了解动力性指标、经济性指标、发动机速度特性、发动机工况与负荷、发动机性能指标分类、发动机调节特性、发动机性能特性、发动机性能指标的校、指示功率、指示燃油消耗率等概念及数据，让我们直观及更方便的的方法了解发动机的性能和特性，使我在维修、检测及提升性能等一些方面能更快更有效。
一、发动机主要性能指标：1、动力性指标2、经济性指标3、发动机速度特性4、发动机工况与负荷5、发动机性能指标分类二、发动机特性：1、基本概念2、发动机调节特性3、发动机性能特性4、发动机性能指标的校正三、发动机的指示指标：1、指示功和平均指示压力2、指示功率3、指示燃油消耗率一、发动机主要性能指标1.1、动力性指标（1）有效转矩（T+4）（单位N.m）发动机通过飞轮对外输出的转矩（2）有效功率（Pe表示，单位KW）A、定义：发动机通过飞轮对外输出功率称为发动机的有效功率B、计算公式：(3)发动机产品铭牌A、标定功率和标定转速：发动机产品铭牌上标明的功率及相应的转速称为标定功率和标定转速B、标定功率分类：15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率其中，汽车上常用15分钟功率作为标定功率1.2、经济性指标（1）表示方法：燃油消耗率（2）定义：指发动机每发出1KW有效功率，在1小时内所消耗的燃油质量（g为单位）（3）要求：燃油消耗率越低、燃油经济性越好（4）计算公式：1.3、发动机速度特性（1）定义：发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律（2）来源：发动机台架试验（3）发动机外特性：节气门全开时，台架试验所得到的速度特性称为发动机外特性（4）发动机部分特性：除节气门全开外得到的速度特性称为部分特性（5）发动机外特性曲线图1.4、发动机工况与负荷（1）工况（发动机工作状况）：一般用宅的功率与曲轴转速来表征，或也可用负荷与曲轴转速来表示（2）负荷：在某一转速下发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比（%）1.5、发动机性能指标分类发动机的性能主要有两个指标，一个是功率，一个是扭矩。
发动机特性
第9章发动机特性内容提要1 .发动机特性与特性曲线的含义、分类与意义2 .发动机调整特性的含义、分类与曲线3 .发动机负荷特性4 .发动机速度特性5 .发动机方有特性6 .发动机调速特性7 .发动机性能指标的校正9.1基本概念全面了解发动机在全部工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与修理发动机，都有很强的适用价值。
10.LI发动机特性与特性曲线1 .发动机特性发动机性能指标随调整状况及运转状况而变化的关系称为发动机特性。
发动机性能指标主要有功率、转矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等；调整状况主要指柴油机的供油提前角、汽油机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对发动机性能的影响；运转状况一般指发动机转速和负荷等。
2 .特性曲线为了直观显示发动机的特性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲i线。
图97为AUdi(奥迪)2.4L四缸5气式门汽油机的外特性曲线。
3 .发动机特性分类发动机特性分调整特性和性能特性两大类。
(1)调整特性指发动机的性能指标随调整状况而变化的关系。
如柴油机的供油提前角调整特性、汽油机的点火提前角调整特图9T发动机特性曲线性、汽油机的燃料调整特性等。
(Audi2.4L5气门V6汽油机外特性)(2)性能特性指内燃机的性能指标随运行工况而变化的关系。
如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。
9.1.2 发动机特性的制取发动机特性需在特地的试验台（俗称发动机台架）上进行，图9-2显示了带水力测功器的试验台的基本组成。
它可以模拟发动机的实际工况，使其在要求的转速和负荷下工作，并可以同步测量发动机在各种工况下的功率、燃料消耗、废气排放、气缸压力等性能参数。
发动机特性试验，我国已有标准，需按有关标准，在规定的条件下进行。
9-水温传感器Io-油压传感器11-排温传感器12-气缸压力传感器13-油压传感器14-针阀升程仪15-电 荷放大器16-电荷放大器17-霍尔针阀传感器18-示 波器19-水力测功器20-转角信号发生器21-电荷放 大器22-A/D 转换板23-微机24-打印机25-显示器它是指在发动机转速肯定和油量掌握机构条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供油提前角变化而变化的关系。
发动机特性
项目六发动机特性学习目标：重点掌握发动机的负荷特性、速度特性、万有特性及柴油机调速特性的定义。
理解各个特性曲线的变化趋势及原因；各个曲线的正式成立和位置对发动机的性能有何影响；柴油机安装调速器的原因。
了解柴油机和汽油机特性曲线的异同点及形成原因；万有特性的应用；两级式调速器和全程式调速器对柴油机性能的影响及各自的特点。
本项目是本课程的重点之一。
发动机经常在较大的负荷和转速范围内工作，仅了解某点或几点的性能指标和参数，往往是不够的，而需要了解在整个工作范围内的变化规律和发展趋势。
任务一发动机工况、性能指标与工作过程参数的关系一、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。
根据发动机的用途，其工况可分为以下几类：（1）恒速工况 n=常数，如发电机组中的发动机，其转速基本保挂持不变，功率Pe随负荷而变化，称为线工况。
（2）螺旋桨工况作为船舶主机的柴油机按推进特性工作，柴油机功率与转速的立主成正比Pe=kn3，k为比例常数，见图中的曲线2。
（3）面工况汽车在运输作业时，发动机的功率Pe和转速n都在很大的范围内变化。
如图中阴影所示，曲线3中发动机在各种转速下所能发出的最大功率。
（4）点工况内燃机的转速n及功率P e均近似不变，如内燃机作为排灌动力。
二、发动机特性发动机性指标随着调整情况及运转工况变化而变化的关系称为发动特性，特性用曲线表示称为特性曲线。
其中随着调整情况而变化又称为调整特性。
发动机的性能特性包括负荷特性、速度特性、万有特性、空转特性等，速度特性又包括外特性和部分速度特性。
三、发动机性能指标与工作过程参数的关系发动机的有效指标P me、T tq、Pe、be、B与工作过程参数的关系如下列诸式：平均有效压力有效功率有效转矩燃油消耗率小时耗油量要了解上述指标随工况变化的情况，就必须分析ηv、ηi、ηm、α随工况的变化。
四、发动机功率标定根据国家标准CB1105.1─1987《内燃机台架性能试验方法》的规定，内燃机标定功率依不同用途分类如下：（1）15min功率适用于汽车、军用车辆、摩托车的发动机功率的标定。
发动机负荷特性
（ （1（（2））43充） ）残气指 过余系量示废数空效气气率ηv函系η：i：数 汽荷：油↓小燃数油， 机负 烧 机α节：mm量荷 不 ，新 废气对气 气调完 在大门于节工全；，开电，作，小α度控负小温η负↓i汽低，度，荷， 时 进气随较，节负 低ηv流荷 时小阻↑，，，力小燃m↑负，烧新荷改气应少， η节大v气善率加荷低，门， 混 浓 如，负开η合 混 果随i↑荷度气 合 要着，↑时 气提↑负供，，（ ，高荷给进η全8功↑功v5，↑负率%，， m气至新阻全左时也工力开右 要 作）气，↓节 加 温，↑，，η气 浓 度混ηvm门 混 正合达v↑废开 合 常气到，度气情加最气 直；况浓有， 所 大值α下↓小，。，，为↓燃，减烧少全不排负完放荷全，时， 达η过不最i又量 变小降空 。值低气。。系数基本
一 条 上 凸 的 曲 线 ， 而 ηm 随 负
荷的增大而提高，由于be∝
1
i m
因此，随度负荷的增加，ηi，
ηm 均 增 大 ， 当 负 荷 增 至
85~90% 油 门 开 度 时 ， 混 合 气
加浓，变小，ηi下降，be(ge)
又有所上升。
§4-3-3 柴油机各参数随负荷变化的特性分析 —机械式供
§4-3-1 汽油机各参数随负荷变化的特性分析
小结：
1. 从发动机角度， 努力提高小负荷工 况下的热效率。
2. 从经济性匹配使用 角度，尽量使用中 高负荷率工况工作。
§4-3-2 汽油机的负荷特性
汽油机的负荷调节采用的是“量调节方式”，即通过改 变节气门开度以改变进入气缸的混合气量，在部分负荷范围 内混合气浓度变化不大，因而汽油机的循环进气量，循环 供油量以及输出功率与节气门开度几乎成比例变化（故有的 负荷特性图上以节气门开度作横坐标，有的以功率作横坐 标）。一般多用功率作横坐标（便于绘制万有特性曲线）。
第三节发动机主要性能指标和特性
2.2 第三节： 发动机主要性能指标和特性 柴油机的负荷特性曲线分析
汽车工程系
从负荷特性曲线上可以看出，在接近全 负荷时，ge最低，因此，为了提高汽车 的燃料经济性，希望发动机经常处于ge 低，负荷又较大的经济负荷区运行。
汽、柴油机负荷特性曲线的比较 第三节： 发动机主要性能指标和特性
汽车工程系
3、发动机万有特性
第三节： 发动机主要性能指标和特性 根据万有特性，可以看出发动机在任 何转速与负荷运行时的经济性。最内 层的等耗油率曲线相当于最经济的区 域，曲线越向外，经济性越差。等耗 油率曲线的形状及分布情况对发动机 的使用经济性有重要影响。若等耗油 率曲线在横坐标方向较大，则表明发 动机在转速变化较大而负荷变化较小 的情况下工作时，经济性好；若在纵 坐标方向较长，则表示发动机在负荷 变化较大而转速变化范围不大的情况 下工作时，燃油消耗率较小。
柴油机速度特性曲线
测定柴油机速度特性时， 除保持油量调节拉杆位置 不变外，供油提前角调整 到最佳状态，水温、油温、 油压等也应保持正常稳定 状态，如图所示为油量调 节拉杆在全、中、小3个 位置时的特性曲线，全位 置曲线即为外特性曲线。
汽车工程系
第三节： 发动机主要性能指标和特性 由曲线可知发动机转矩Me 随发动机转速n增加而缓慢 增加，在中等转速范围内， Me随n增加而降低，这样柴 油机的转矩曲线比较平缓， 这对柴油机运转的稳定性和 克服超载能力是不利的。为 此，柴油机必须通过调速器 中的油量校正装置来改造柴 油机外特性转矩曲线。
汽车工程系
第三节： 发动机主要性能指标和特性
汽油机速度特性曲线分析 测定汽油机速度特性曲线时，除了保持节气门开度 不变之外，化油器、点火提前角均需调整到最佳状 态，水温、油温、油压等也均应保持正常稳定的状 态。从速度特性曲线上可看到发动机有效功率Pe 、 有效转矩Me 、有效燃油消耗率 g e 等随转速变化 的规律，如下图所示，为某汽油机节气门开度在 全开、中等开度和小开度3中状况时的特性曲线。
实验二发动机负荷特性试验
实验二发动机负荷特性试验“发动机负荷特性试验” 实验指导书(中南林机电院刘谦钢)一、实验目的及要求(参见“发动机原理实验教程”P8)1 实验目的:1.1掌握发动机负荷特性的试验方法。
1.1.1 掌握发动机负荷的加载方法和转速和燃油消耗率的测量方法。
1.1.2 掌握发动机功率、转速、油耗等测量仪器设备的选择、操作、使用方法。
1.1.3 熟悉发动机负荷特性测试数据的分析和处理方法。
1.2 通过实验，学习绘制、分析发动机负荷特性曲线。
1.2.1 依据原始数据和处理的数据，绘制发动机负荷特性曲线。
1.2.2 通过分析负荷特性曲线评价发动机在规定转速下，发动机部分负荷经济能，并为合理选用和调整发动机提供依据。
2 实验要求:2.1 每次参加试验的学生为10,20人。
2.2 实验前复习发动机负荷特性试验的相关内容，认真阅读实验指导书及其附件。
2.3 实验时应作好记录纸笔等准备，按指导书操作仪器设备、试验及作好实验记录。
2.4 实验后，严格按实际实验数据正确处理实验数据，绘制相应曲线，认真撰写实验报告。
二、实验预习及准备(参见“发动机原理实验教程”P8,P9。
)1 实验原理:当发动机油门(节气门)位置不变而通过测功器人为改变给发动机的所加负载，发动机转速必然改变。
为制取发动机某一恒定转速下燃油消耗量、燃油消耗率、排气温度等随负荷变化而变化的特性，因此，可通过调节发动机油门(节气门)的位置来改变供油量的大小，从而达到保持发动机转速不变的目的。
(参见“发动机原理实验教程”P1,P4。
)1.1 负荷特性定义:当转速n不变时，发动机其它性能参数(燃油耗量、燃油耗率、排气温度等)随负荷的改变而变化的关系。
1.2 负荷特性试验的作用负荷特性试验表明在某规定转速下，各种不同负荷时的油耗率g随功率P变化的关系。
通过负ee荷特性曲线可找出某转速下发动机所能达到的最大功率P和最低油耗率g，还可用来评价标定工emaxemin况下的经济性，判断功率标定的合理性及有关调整的正确性。
汽车发动机性能检验标准GBT19055-2003
GB/T 19055-2003前言本标准与GB/T 18297-2001《汽车发动机性能试验方法》属于同一系列标准，系汽车发动机试验方法的重要组成部分。
本标准自实施之日起，代替QC/T 525-1999。
本标准的附录A为规范性附录。
本标准由中国汽车工业协会提出。
本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：东风汽车工程研究院。
本标准主要起草人：方达淳、吴新潮、饶如麟、鲍东辉、周明彪。
引言本标准系在JBn 3744-84即QC/T 525-1999《汽车发动机可靠性试验方法》长期使用经验的基础上参考国外的先进技术，制定了本标准。
本标准对QC/T 525-1999的重大技术修改如下：——拓展了标准适用范围，不仅适用于燃用汽、柴油的发动机，还适用于燃用天然气、液化石油气和醇类等燃料的发动机；——修改了可靠性试验规范，对最大总质量小于3.5t的汽车用发动机采用更接近使用工况的交变负荷试验规范；对最大总质量在3.5t～12t之间的汽车用发动机采用混合负荷试验规范，以改进润滑状态；冷热冲击试验过去仅在压燃机上进行，现扩展到点燃机，并增加了“停车”工况，使零部件承受的温度变化率加大；——修改了全负荷时最大活塞漏气量的限值，首次推出适用于不同转速范围的非增压机、增压机、增压中冷机的限值计算公式，使评定更为合理；——为使汽车发动机满足国家排放标准对颗粒排放物限值的要求，修改了额定转速全负荷时机油/燃料消耗比的限值(由原来1.8%改为0.3%)；——增加“试验结果的整理”的内容，并单独列为一事，要求对整机性能稳定性、零部件损坏和磨损等进行更为规范和详尽的评定；——增加“试验报告”的内容，并单独列为一章，明确试验报告主要内容，使试验报告更为规范。
——增加了附录A《汽车发动机可靠性评定方法》，使评定更为准确和全面，——鉴于汽车发动机排放污染物必须满足国家排放标准的要求，在认证时按排放标准进行专项考核，故本标准不再涉及。
工程机械底盘理论课件--变负荷工况下发动机的性能
图3-6 推土机切线牵引力在工作循环中的变化情况
第二节 负荷工况对发动机性能的影响
图3-7是发动机扭矩在切土、运土、卸土工序中的变化情况。
从图中可以看到，在切入和集土阶段，发动机扭矩频频出现短时间
的峰值载荷，这种峰值载荷在集土阶段末尾可超出发动机额定扭矩
20～30%。在卸土
时，常常由于铲刀深深切
入以前推集的土壤之中而
一、现代工程机械用柴油机的特点 二、发动机的选型
第四节 本章重点
第一节 柴油机的特性
柴油机的动力性和经济性 对于工程用车辆来说，反映发动机动力性和经济性最基本的 特性曲线是发动机的速度特性。速度特性表示的是油泵齿条置 于一定的供油位置时，发动机输出(有效)功率、扭矩、小时油 耗随转速而变化的关系。齿条在最大供油位置时(齿条与油量限 止器相接触)的速度 特性，称为发动机的外特性。齿条在 部分供油位置时的速度特性则称为部 分速度特性。
K
s P
Pem Pesm
s ge
g em
g
s em
式中：Pem—发动机实际的平均输出功率； gem—发动机实际的比油耗。
第二节 负荷工况对发动机性能的影响
发动机额定功率的实际利用程度用发动机功率输出系数KB来 评价，它等于发动机实际的平均输出功率Pem与额定功率PeH之比：
KB
Pem PeH
显然，在Kp、Ksp与KB以及γge 、γsge和 γB之间存在着以下
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§3-1柴油机的特性
柴油机的特性 表征发动机动力性和燃料经济性的基本指
标 星际判官 /0/33/
我国国家标准规定，根据不同的用途和使 用特点，在内燃机铭牌上标定的功率可分 为以下四种：
柴油机的特性
速度特性
部星际判官 /0/33/
发动机的选型
在选择何种标定功率作为发动机装车的额定功率时，应适当留有储备， 发动机的转速不宜过低 发动机扭矩适应性系数 速度适应性系数 发动机应具有较高的结构刚度 发动机的附件应适合野外施工作业的要求 发动机的冷却系统应对环境温度的变化具有良好的适应能力 发动机的润滑系统应保证机器在30°～35°的纵坡 如要求车辆在高原地带作业，则应优先考虑选用增压发动机。 发动机操纵应简单，保养、维修应方便
动力性和经济性的评价指标
工业拖拉机负荷工况的特点
参看图３－6。
参看图３－７。
结论： 负荷波动大 负荷波动带有一定的周期性
发动机对变负荷工况的适应性能
参看图３－８
扭矩适应性系数是发动机的最大扭矩Memax 与额定扭矩MeH之比，亦即：
KM=Memax÷MeH 发动机的速度适应性系数Kv由下式表示： Kv=neH÷Memax 式中：neH—发动机额定转速； nMemax—发动机最大扭矩所对应的转速。
第三章 变负荷工况下发动机的性能
发动机对变负荷工况的适应能力问题。 如何在变负荷工况下评价发动机动力性和
经济性的充分发挥和利用程度的问题。 §3-1柴油机的特性
星际判官 /0/33/
§3-2负荷工况对发动机性能的影响 §3-3工程机械发动机及其选型
变负荷工况对发动机动力性和经济性的评价 指标
发动机的载荷系数(或称扭矩载荷系数) 发动机的燃油耗利用系数 发动机功率减小系数 比油耗增加系数 发动机功率输出系数 比油耗输出系数
§3-3工程机械发动机及其选型
现代工程机械用柴油机的特点 发动机的选型
现代工程机械用柴油机的特点
柴油机的型式 柴油机的功率 柴油机的转速 扭矩和速度适应性系数 发动机的工作可靠性和耐久性
参看图３－５
国家标准规定的内燃机的标定功率
1 2 3 4
15min功率； 1h功率； 12h功率； 持续功率。
星际判官 /0/33/
§3-2负荷工况对发动机性能的 影响
工业拖拉机负荷工况的特点 发动机对变负荷工况的适应性能 变负荷工况对发动机性能的影响及发动机
冒烟界限特性
调速特性
调速外特性
表征发动机动力性和燃料经济性
的基本指标
1 发动机的最大有效功率Pemax； 2 发动机的最大功率转速nepemax； 3 发动机的最大功率扭矩Mpemax； 4 发动机的最大有效扭矩Memax；
5 发动机的最大扭矩转速nMemax； 6 发动机的空转转速nx； 7 发动机的最低比油耗gemin； 8 发动机的最大功率比油耗gepmax； 9 发动机空转时的小时燃油耗Gex。