第4节发动机的万有特性
万有特性
（二）部分负荷特性
1-节气门全开 节气门开度1＞2＞3＞4＞5
节气
汽 油
门开 度越 小，
机
Me曲
的
线越
速
陡，
度
且最
特
大功
性
率点
曲
向低
线
速方
向移
动。
汽油机的外特性是在节气门全 开时测得的,曲线上每一点表示 它在此转速下的最大功率及最大 扭矩，故它代表内燃机的最高动 力性能，所有汽油机均需做外特 性曲线。
调速手柄
减油
供油齿条 加油
全程调速器工作原理
2、调速特性
定义:在调 速器起作 用时,柴 油机的性 能指标 (Ne、Me、 ge)随转 速或负荷 而变化的 关系。
-
图 7
20
61 20 柴 油 机 的 调 速 特 性
三、两极式调速器
1、定义：只在最低转速和
最高转速时才起作用的调 速器。
2、调速特性
二、柴油机的速度特性
（一）外特性
1
性能 指标
、 主 要
工
作
参
数
的
变
化
2、Me、Ne=f（n）曲线
柴油机发出扭矩 的多少，主要取 决于g的大小。 Me曲线变化平稳, 比汽油机的 Me曲 线平坦。 Ne与Me、n成正比 由 于 Me 变 化 平 坦 ， 在一定的转速范 围内，功率几乎 与转速成正比增 加。
第三节 柴油机的调速特性
一、柴油机上安装调速性的必要性
1、怠速转速不稳； 2、怠速易熄火； 3、 而增加，所以调速器工作时，Δg应随转速的增 加而减少。
二、全程式调速器
1、定义：
武汉理工大学研究生入学考试汽车理论真题五套试题
2002年武汉理工大学汽车理论考试一．名词解释（3*3）1.传动系的最小传动比：变速器最高档位的传动比及主减速器传动比的乘积。
2.汽车的制动效率：车轮不锁死的最大制动减速度及车轮和地面间附着系数的比值，也就是车轮将要抱死时的制动强度及被利用的附着系数之比。
3.汽车的静态储备系数：中性转向点至a’及汽车质心至前轴距离a之差及轴距L的比值。
二．填空（2*5）1．汽车行驶时，总存在的行驶阻力有滚动阻力和空气阻力。
2．汽车顶起失效及通过性几何参数最小离地间隙h和纵向通过角β有关。
3．汽车动力因素是驱动力及空气阻力之差和汽车重力的比值。
4．汽车制动器的作用时间是消除蹄片及制动鼓间隙的时间t1和制动增长过程所需的时间t2之和。
5．对于垂直振动来说，人敏感的频率范围为4—12.5,对于水平振动来说，人敏感的频率范围为0.5—2。
三．选择题（2*5）1．某轿车的空气阻力系数为（B）A0.1 B0.3 C0.6 D0.82.东风1092汽车的越沟能力主要取决于(A)A后轮B前轮C后轮或前轮D后轮和前轮3.某轿车的比功率大小主要取决于（B）A加速能力B最高车速C汽车总质量D最大爬坡能力4.当汽车由抵档换入高档行驶时，汽车能够产生的动力因素（A）A减少B增加C没有变化D减少或增加5.当汽车车身振动时，如果车身固有频率增大，则（A）A车身振动加速度增大B车身振动加速度减小C悬架动挠度增大D悬架动挠度减小四．判断（2*5）1.汽车制动器制动力总是等于地面制动力（×）2.汽车行驶时，发动机发出的功率始终等于滚动阻力，坡道阻力，加速阻力，空气阻力四项阻力之和（×）3.滑动附着系数出现在滑动率为15%到20%时（×）4.对于单横臂独立悬架：在小侧向加速度时，如汽车右转弯行驶，则车轮向右倾斜（√）5.对于车身，车轮振动系统，车身固有频率小于低的主频率（×）五．请说明确定汽车变速器头档传动比的方法？（6分）解析：确定最大传动比时，要考虑三方面的问题最大爬坡度，附着率以及最低稳定车速。
汽车的燃油经济性(共15张PPT)
5）减小轮胎的滚动阻力系数：滚动阻力损失在4.2%~
7.1%。
第15页，共15页。
✓最高车速：120km/h ✓最大加速度：0.833m/s2 ✓最大加速度：－1.389m/s2
100 Qs 11.007Q测
第6Байду номын сангаас，共15页。
商用车和城市客车变工况百公里燃油消耗量测 试工况
第7页，共15页。
2.2 汽车燃油经济性计算
汽车燃油消耗方程式 1） 等速行驶的汽车燃油经济性的计算
Q Pbs
102ua g
2）加速行驶工况燃油 消耗量的计算
转化为等速行驶工况计算
第8页，共15页。
3）减速行驶工况燃油消耗量的计算
减速过程，油门松开，发动机处于怠速状态，燃油消耗量 为正常怠速燃油消耗量。
t u a 2 u a 3 /3 .6 d/d u t
Q=t Qi Qi为单位时间燃油消耗量。
4）怠速停车时间的燃油消耗量 Qid Qits
Ue称为经济车速 U1—U2称为经济车 速范围
第3页，共15页。
➢等速百公里燃油消费量台架试验
Qs
100 2
Q测
第4页，共15页。
变工况百公里燃油消费量
➢怠速工况 40s； ➢市内道路工况780s； ➢市郊道路工况400s。 石油是现代工业，特别是交通运输的主要能源。
1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 等速百公里燃油消费量曲线 减速过程，油门松开，发动机处于怠速状态，燃油消耗量为正常怠速燃油消耗量。 式中，C为常数， FR 为行驶阻力，N； 5）整个循环工况的百公里燃油消耗量 还与怠速油耗、附件油耗、制动能量损耗有关。 现代中型轿车EPA城市和公路行驶工况能量平衡 变工况百公里燃油消费量 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 转化为等速行驶工况计算 市内道路工况780s； 平均车速：19km/h 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 4） 正确地维修与保养。 发动机负荷特性 万有特性 经济性 1） 等速行驶的汽车燃油经济性的计算
发动机特性曲线
161161第11章 发动机特性11.1基本概念全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与维修发动机，都有很强的适用价值。
11.1.1 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情况及运转情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；调整情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；运转情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，称为发动机特性曲线。
图11-1为Audi （奥迪） 2.4L 四缸5气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节特性和性能特性两大类。
（1）调节特性 指发动机的性能指标随调节情况而变化的关系。
如柴油机的供油提前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特性、汽油机的燃料调节特性等。
（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。
图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性）16216211.1.2 发动机特性的制取发动机特性需在专门的试验台（俗称发动机台架）上进行，图11-2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，国家已有标准，需按有关标准，在规定的条件下进行。
11.2 发动机调节特性 发动机调节特性对发动机的正确调整、使用与维修关系密切，值得重视。
11.2.1 柴油机供油提前角调节特性它是指在发动机转速一定和油量控制机构（如喷油泵的供油拉杆）位置一定条件下，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。
图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲线。
发动机万有特性
（一）外特性曲线变化趋势
1．扭矩曲线变化趋
势 柴油机的扭矩曲线比 汽油机平坦。 柴油机扭矩曲线的变 化趋势，很大程度上决定 于每循环供油量随转速变 化的情况。
扭矩表达式可定性 地写成
Ttq K2imb
由式可见，柴油机 扭距随转速的变化趋势 决定于ηit、ηm、△b随 转速n变化的趋势。
校正方法： （1）出油阀式校正机构。 （2）附加在调速器上的弹簧校正机构。
第三节 发动机的负荷特性
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，以适应外界 阻力矩的变化，以保持发动机转速不变。
转速低
2．功率曲线 由于扭矩Ttq曲线 变化平坦，在一定n范 围 内 ， 功 率 Pe 几 乎 与 转速n成正比增加。
3．燃油消耗率曲线 由于柴油机压缩比高，ηi较高，曲线比 汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应 值低。当 ηi 、 ηm 达到最大值时，出现 bmin 值 。
（二）部分负荷速度特性
（二）转速存储设备系数φn 转速存储设备系数是标定工况时的转速与 最大扭距转速的比值。
nB n ntq
式中 nB——标定工况转速； ntq——最大扭矩转速 最大扭矩转速ntq越低，φn越大，车辆在不 换挡的情况下，发动机克服阻力增加的潜力越 强。 一 般 ， 汽 油 机 φn=1.15~2.0 ， 柴 油 机 φn=1.5~2.0 。
式中 We——每循环有效功（kJ）； ηe——有效热效率。
ev o h h i i pme m——机械效率。
功率
v Pe K1 im n
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。
汽车发动机原理复习资料
1、总结提高发动机动力性能和经济指标的基本途径？①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率2、为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机？1）.柴油机的压缩比高，作功时膨胀得更厉害。
2）.柴油机油气混合时空燃比远大于1，是富氧燃烧，燃料可以充分燃烧。
汽油机燃烧的空燃比在1左右，因为没有足够的氧气，汽油不能完全燃烧.3、柴油机工作循环为什么不采用等容加热循环？定容加热理想循环又称奥托循环，基于这种循环而制造的煤气机和汽油机是最早的活塞式内燃机。
由于煤气机、汽油机和柴油机燃料性质不同，机器的构造也不同，其燃烧过程接近于定容过程，不再有边燃烧边膨胀接近于定压的过程，故而在热力学分析中，奥托循环可以看作不存在定压加热过程的混合加热理想循环。
定容加热循环被压缩的是燃料和空气的混合物，要受混合气体自燃温度的限制，存在“爆燃”的问题,效率不会太高;定压加热循环压缩的仅仅是空气，不存在“爆燃”的问题,效率高,所以柴油机采用的是后者而不是前者.4、为什么发动机进气门迟后关闭、排气门提前开启。
提前与迟后的角度与哪些因素有关？答：（1）进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能，实现在下止点后继续充气，增加进气量。
排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制，若是活塞在下至点时才打开排气门，则在气门开启的初期，开度极小，废气不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功（2）提前与迟后的角度与哪些因素有关？（配气相位的合理选择要从哪几个方面衡量）：①充气效率的变化是否符合动力性要求。
②换气损失尽可能的小。
③能否保证必要的燃烧室扫气作用。
④排放指标好5、四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定的？答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期。
2）强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期。
汽车发动机原理第六章 发动机的特性
三、有效功率的测量 有效功率是发动机最重要的性能参数之一，在发动机 试验参数中大都需要测量有效功率。发动机有效功率的测 定属于间接测量，即测定发动机的输出转矩和转速后，由
公式Pe=Ttpn/9550求出功率。
发动机在台架试验中通常用测功器来测量发动机输出 的转矩。测功器是用来吸收试验发动机发出的功，改变其 负荷及转速，模拟实际使用的各种工况。常用测功器有水 力测功器、直流电力测功器和电涡流测功器三种。
示
OA——最大功率线。表示不同转速、满水层时能
吸收的功率，它是转速的三次方曲线。水力测功器轴上 的转矩与转速的平方成正比。显然，在OA线上以A点 工作时转子承受的转矩最大，A点表示了转矩已达到转 子转矩强度所允许的限值转矩。 AB———最大转矩线。表示在极限转矩下，增加 转速来增加吸收的功率。此时需要相应减少测功器的水
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。发动机在一定转速下按一定 功率稳定工作的条件是发动机发出的转矩与工作机 械消耗的转矩相等。
如图6-1所示，TR曲线
为工作机械所消耗转矩随
转速的变化，Ttp曲线是发 动机油量控制机构一定时， 转矩随转速的变化，此时 发动机只能在Ttp 、 TR曲 线相交的Ａ点，即转矩 TtpA = TRA、转速为nA的工
Vs——工作容积，m3；
ϕa——过量空气系数； Hu——燃料低热值，kJ/kg； L0——理论空气量，kg/kg。
根据平均有效压力pme(kPa)定义:
式中:We——每循环有效功，kJ； ηet——有效热效率。
式中:ηit——指示热效率； ηm——机械效率。
根据式(1-22)、式(1-24)和式(1-26)可写成:
功率则随发电机负荷大小，可由零
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若曲线沿横向较长, 则说明在负荷变化不 大, 而n变化较大的范围内, 油耗变化较小。
适于车用, 其最经济区大约在万有特性曲 线的中间偏上位置。
若曲线沿纵向较长, 则说明在 n 变化不大, 而负荷变化较大的范围内, 油耗变化较小。 适于拖拉机用, 其最经济区大约在万有特性 曲线的上部。
第五节 发动机的万有特性
万有特性的含义：
全面评价发动机性能 多参数的特性曲线
特性曲线的Hale Waihona Puke 取： 负荷特性法 速度特性法
以转速为横坐标 以平均有效压力 或扭矩为纵坐标 等油耗线 等功率线 等节气门开度线等
万有特性曲线的分析：
最内层的等曲线相当于最经济的区域。曲 线越向外, 越大。