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

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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

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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。
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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。
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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。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性 主要内容：
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第三节： 发动机主要性能指标和特性
一、发动机主要性能指标
1、评价发动机性能的指标有：指示指标和有效指标。
指示指标：是以工质在气缸内对活塞做功为基础的指标。用来评价发动机实 际工作循环进行得好坏，以及燃料的热能转变为功的完善程度。 有效指标：是以发动机曲轴对外输出的功率为基础的指标。
3、发动机万有特性 第三节： 发动机主要性能指标和特性
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3、发动机万有特性 第三节： 发动机主要性能指标和特性
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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

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有效耗油率ge在怠速时趋向无穷 大，随Pe增大到等于全负荷90% 时，ge达到最小值，再增加负荷， ge上升至曲线点2时，柴油机排 放黑烟，至曲线点3时，柴油机 发出最大功率。为了避免由排放 黑烟而引起的环境污染、易使燃 烧室积炭和发动机过热现象等， 采用由调速器来控制标定的循环 供油量，可使标定功率限制在曲 线点2以内。
区别：在于有效指标扣除了发动机在热功转换过程中维持实际循环工作过程所消耗的功。
2、有效指标的具体内容：
（1）动力性指标：显示发动机对外输出实际能被利用的功的大小。 主要包括有效功率（Pe）和有效转矩(Me) 有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效 功率，用Pe表示 有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的 有效转矩,用Me表示。
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

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由以上两点可以得知，若单纯从燃油经 济性出发进行汽车动力的选择，自然是 柴油机优于汽油机，这是柴油机最明显 的优势。实际选用时不可能只考虑这一 因素。另外一点则是，无论汽柴油机都 希望尽可能提高负荷利用率，使其经常 接近最经济的80%-90%负荷率处工作。 这一点对汽油机尤为重要，它已成为改 善发动机燃油经济性，降低实际使用油 耗的一个极为重要的原则。
3、发动机万有特性 第三节： 发动机主要性能指标和特性

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发动机负荷特性和速度特性曲线只反映 转速及负荷之一不变时的性能变化规律， 若用来分析多转速、多负荷的综合性能 显然不太方便和直观。为此，使用了转 速与负荷同时变化的万有特性图。 万有特性图实质上是所有负荷特性和速 度特性的合成，它可由多条负荷特性线 或速度特性线转化得出，反过来也可由 它求得各条负荷特性或速度特性曲线。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性
二、发动机的特性
称为发动特性曲线；又分调整特性和使用特性。
1、发动机特性：发动机性能指标随调整情况和使用工况而变化的关系，用曲线表示又
调整特性：是指发动机性能指标随调整情况而变化的关系。如点火提前角调整特性。
使用特性：是指发动机性能指标随使用工况而变化的关系。如速度特性和负荷特性。
2.1 第三节： 发动机主要性能指标和特性 汽油机的负荷特性曲线分析

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测定汽油机负荷特性曲线时除 保持发动机转速不变外，化油 器、点火提前角、均需调整到 最佳状态，水温、油压、油温 等均应保持正常稳定的状态。
2.1 第三节： 发动机主要性能指标和特性 汽油机的负荷特性曲线分析

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3、发动机万有特性 第三节： 发动机主要性能指标和特性

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对于车用发动机，希望最经济区最好位于万有特 性的中间位置，ge曲线沿横坐标方向长一些，使 常用转速和负荷落在最经济区域内。
3、汽、柴油机机万有特性曲线的比较 第三节： 发动机主要性能指标和特性

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比较汽油机和柴油机 的万有特性可知，汽 油机的燃油经济性不 如柴油机的好，且汽 油机的最经济区域偏 上，则汽油机在低负 荷区工作时，燃料消 耗率增加较快，故提 高发动机负荷率和采 用汽油喷射系统是提 高汽油机燃料经济性 的有效途径。
（2）经济性指标：显示燃料的热能有多少转为被利用的有效功，主要包 括有效燃油消耗率和有效热效率。 有效燃油消耗率（g e）：指发动机每输出1KW的有效功率在1小 时内所消耗的燃油克数。 计算方法： ge
GT 103 Pe
GT : 发动机工作每小时油耗量，K g / h
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第三节： 发动机主要性能指标和特性
Cm
Sn 103 s；
n:发动机标定转速，r/min；
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第三节： 发动机主要性能指标和特性
（4）紧凑型指标：是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，用比容积和比质量衡量。 比容积：是指发动机外廓体积与其标定功率的比值。 比质量：是指发动机的干质量与其标定功率的比值。
2、发动机的速度特性：
是指汽油机节气门开度保持不变或柴油机油量调节拉杆位置保持不变，同时发动机 各工况又处在最佳调整状态，此时发动机性能指标随转速变化的关系。 外特性曲线：当节气门保持最大开度或油量调节拉杆位置限定在标 定功率的油量位置时测得的全负荷速度特性曲线。 外特性曲线表示了发动机各转速对应的最大功率和最大转矩， 汽车的最大动力性能就是由外特性曲线所决定的。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性 有效耗油率ge曲线变化 趋势与汽油机相同，但 较平坦，说明柴油机在 较大的转速范围内，都 有比较好的经济性。
2、发动机的负荷特性 第三节： 发动机主要性能指标和特性

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当发动机转速保持不变，同时发动机各工况又处 在最佳调整状态，此时发动机性能指标随负荷变 化而变化的关系称为发动机的负荷特性，负荷特 性一般用来分析发动机的燃油经济性。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性 有效功率Pe，由于不同转 速时Me变化不大，在一定 转速范围内，Pe几乎随n 上升成正比增加，但n大 到一定数值时，Pe虽然有 上升，然而由于循环供油 量增加，燃烧恶化，排放 黑烟严重，因此，柴油机 的标定功率会受冒烟界限 限制，于是其最高转速需 由调速器来限制。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性
两者的关系：
Me
60 1000 Pe 9550 Pe ( N .m) 2 n n
平均有效压力：是指发动机单位气缸工作容积对外输出的有效功，用 pe 表示。 平均有效压力与有效功率的关系：
30 Pe pe 103 (kPa ) : 指冲程数 Vh : 气缸工作容积 Vh i n i : 缸数 n : 发动机转速
有效热效率：是指燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数，用 e 表示，e 越高 发动机经济性越好。
（3）强化指标：是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，包括升功率和强化 系数两项。 升功率：发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率，用 PL表示。 升功率越大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，机械负荷和 热负荷都高。 强化系数：是指平均有效压力与活塞平均速度的乘积，用 peCm 表示. 活塞平均速度（Cm）：是指发动机在标定转速下工作时，活塞 往复运动的平均值， 与发动机转速的关系为：
汽油机有效燃油消耗率ge都比同负荷的 柴油机高，这是两种机型的混合气形成、 着火燃烧以及负荷调节方式的不同造成 的。中、低负荷处ge的差值明显比最低 油耗点和标定功率处大，这是因为汽油 机ge线过于陡尖，而柴油机有较宽的平 坦段的缘故。统计资料表明，汽、柴油 机gemin的差值为15%-30%，而综合使 用油耗的差值可达25%-45%，就是由 于汽车大多在中、低负荷条件下运行所 致。
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第三节： 发动机主要性能指标和特性

测定柴油机负荷特性时，除保持 发动机转速不变外，供油提前角 需要调整到最佳状态，水温、油 温、油压等也应保持正常稳定状 态。如图所示，由图分析可知， GT随Pe增大而近似直线上升， 直至Pe增大到等于全负荷85%时， 当负荷继续增大到全负荷90%以 后，GT迅速加大，曲线变陡。