清华大学_汽车发动机原理_第5章_运行特性与整车匹配
清华大学课件汽车构造I概述
（概述）
赵雨东
清华大学汽车工程系
中国2007年生 产880万辆
中国2007年生产880万辆
汽车及其动力概况（3）
2007年5月底北京汽车保有量 300万，每天增加 1千辆。
北京西二环路上密集的车流（ 2007年5月25日）
汽车及其动力概况（4）
99％的汽车采用内燃机（汽、柴油机）做动力。最大的汽车 公司6＋3 也在不断提高发动机技术水平。
为后续课程学习奠定基础
《汽车构造I》教学目的和要求
通过学习，了解并掌握汽车发动机
基本工作原理 总体结构组成 各主要系统和结构的组成、功用 各主要零部件基本结构
为后续课程学习奠定基础
主要内容和学时安排（1）
汽车发动机基本知识（4学时） 发动机机体（2学时） 曲柄连杆机构（3学时） 气门机构（3学时） 进排气、增压系统及排放控制装置（3学时） 汽油机燃油供给系统（4学时）
主要内容和学时安排（2）
柴油机燃油供给系统（4学时） 汽油机点火系统（2学时） 发动机冷却系统（2学时） 发动机润滑系统（2学时） 发动机起动系统与电源（1学时） 发动机管理系统（2学时）
教学思路和考核要求
教学思路
发动机结构与其基本工作原理相结合 汽油机与柴油机并行 理论与实践（拆装）相结合 授课与现场参观相结合
用于Golf GT，据说将用于一汽大众速腾（ Sagitar）
Golf GT
VW 1.4TSI 汽油机简介（2）
特点
双增压，缸内直喷 以最低的油耗获得最大的功率
将小型化技术与传统的机械增压技术和涡轮增压技术巧 妙组合，兼顾了低速时的扭矩输出和高速时的功率输 出，解决了两种技术各自的不足紧凑
涡轮增压：涡轮迟滞，低速性能不好 机械增压：没有迟滞，响应性好；中低速效果好，高速时驱 动增压器的机械损失大
发动机原理复习题参考答案
第一章发动机的性能三、名词解释1. 平均有效压力：单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力。
2. 升功率：在标定工况下，每升发动机工作容积发出的有效功率称为升功率。
3. 活塞平均运动速度：发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度。
4. 机械效率：指示功减去机械损失功后，转为有效输出功的百分比称为机械效率。
5. 有效燃油消耗率：发动机每发出h kW ⋅1的有效功所消耗的燃油量。
6. 燃烧效率：燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率。
7. 平均指示压力：单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力。
8.工质定压比热容：单位质量工质在定压过程中温度升高１℃所需的热量称为工质的定压比热容。
四、简答9.简述工质改变对发动机实际循环的影响。
答案要点：1)工质比热容变化的影响：比热容Cp 、Cv 加大，k 值减小，也就是相同加热量下，温升值会相对降低，使得热效率也相对下降。
2)高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt 有所下降。
3)工质分子变化系数的影响：一般情况下μ＞1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之μ＜l 时，会下降。
4)可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数φa <1时，部分燃料没有足够空气，或排出缸外，或生成CO ，都会使ηt 下降。
而φa >1时，ηt 值将随φa 上升而有增大。
10. S/D （行程/缸径）这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？ 答案要点：活塞平均运动速度30sn m =ν若S ／D 小于1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小；在保证活塞平均运动速度m ν不变的情况下，发动机转速n 增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小，有利于在汽车发动机仓的布置；S ／D 值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组织燃烧等。
汽车发动机原理第1章动力经济性指标
第一篇 动力输出与能量利用
主要讲述发动机的动力性和经济性 能源是世界5大问题之一，汽车发动机的最高热效率一般＜40%。 内容组成：
○ 1章 动力经济性指标与影响因素 ○ 2章 燃料与工质 ○ 3章 循环分析与能量利用 ○ 4章 换气过程与循环充量
第一章 动力经济性指标
经济性指标—— 燃油消耗率、 （润滑油消耗率）
（2）如图，记汽缸压力为p、汽缸截面积为F、 活塞位移为x，则：
工质对活塞作功
W=p • F • x
微元功
dw=p • F • dx = p dv
每循环所作功
W指示功，因为它是由“示功器”
测得的示功图计算出的。
4、自然吸气四冲程发动机的示功图分析
01 （1）循环动力功（动力过程功）—压缩冲程和燃烧膨胀冲程所作之功，W1+W3，正功； 泵气过程功—排气冲程和进气冲程所作之功（以p0线为分界），W2+W3，可正、可负；
发动机构造 图
2、活塞作功
添加标题
规定： 工质对活塞作功为正功 活塞对工质作功为负功
添加标题
Pa
添加标题
P
添加标题
Pr
3、示功图定义
定义：发动机汽缸内工质压力p随汽缸容积v（或 曲轴转角φ）的变化曲线称为示功图（如图1-1，是最
常用的研究热-功转换的手段）。
（1）两种示功图：pv图、pφ图（压力图或展开示功图）
车发动机，但汽油机和柴油机在未来几十年内会保持其主导地位 既有普通机械的全部特征，又有复杂的热-功转换过程
二、本课程主要内容 ◎ “构造课”--入门、“原理课”--理论 ◎ 3部分10章：循环分析与能量利用、混合气形成与燃烧、 特性与控制
16装有液力变矩器的汽车动力性清华大学汽车理论第五版
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
3.透过度p
p TP0 P0 TPc Pc
➢TP0与λP0为涡轮不转动时，泵轮的转矩与转矩系数； ➢TPc与λPc为耦合器工况，即变矩比K=1时，泵轮的转 矩与转矩系数。
10
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
四、变矩器的输出特性
➢节气门全开时，液力变矩器的输出转矩TT与输出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢只要节气门不变，发动机
的转速（也是泵轮的转速n P ）
始终保持不变。
nP
8
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
2.透过性液力变矩器
泵轮转矩系数λP随速 比的变化而变化的液力 变矩器，称为透过性的 变矩器。
➢转矩系数随速比而变化， 发动机的转速（也是泵轮的转 速）也随之变化，此时即便节 气门不变，发动机的工作转速 和转矩也会发生变化。
第一章 汽车动力性
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
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第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
一、无级变速器与汽车动力性的关系
1.三种发动机特性曲线的对比分析
➢活塞式蒸汽机除在很低转速外，具有近似等功率的特性。
2
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
2.三种发动机的功率平衡图
➢活塞式内燃机的后备 功率较小，如果不匹配 变速器，所能产生的驱 动力也很小。
5
第六节 装有液力变矩器汽车的动力性
二、液力变矩器的无因次特性
1.变矩比K
➢涡轮输出转矩TT与泵轮输入转矩TP之比即为变矩比。
K TT TP
2.变矩器速比i
➢涡轮转速n T 与泵轮转速 n P 之比为变矩器速比。
3.效率η
i nT nP
汽车铅酸蓄电池的工作原理与整车匹配
构， 释放 出来 的硫酸气体 也很少 ， 所 以它 与传 统蓄 电池 相 比， 具有不需添加任何液体 ， 对接线桩头 、 电线 和车身 腐蚀少 ， 抗过充 电能力强 ， 起动 电流大 ， 电量储存 时间长 等优点 。
Ａ Ｈ 和Ｒ Ｃ 参数达 到或超过整 车匹配 的推荐值 ， 这样将 会 延长蓄 电池的使用 寿命 。
根据上 式算 出的起动 机的起动力 矩Ｍ， 根据 计算选
起 动 机 的 相 同 温 度 的特 性 曲线 ， 如 图７ 所示 ， 可 以得 出起 动 机 在 此 力 矩 所 需 要 的起 动 电流 Ｉ （ Ａ） 。 根据此安培 数Ｉ ，
电解液在一 １ ８ ℃时 ， 以３ 倍 额定容量的 电流持续放 电
动能 力 额 定值 。
式中， Ｍ ｃ 为 发动机 的起动 阻力矩 ， Ｎ ． ｍ； Ｖ为发动 机 的工作容积 ， Ｌ ； ｋ 为 比例系数（ ０ ℃时 ， 汽油机取３ ０ ～ ４ ０ ； 柴
油， 需要注意实 际的是发 动机起 动阻力矩需 在低
温状 态试 验 获 得 。
至单格电压下降至１ Ｖ 所放出的电量 ， 持续时间应在２ ． ５ ｍ ｉ ｎ
以上。
５ ． ２ ． ２ 常温启动容量 电解液在２ ５ ℃时 ， 以３ 倍额定容量 的电流持续放电至
查Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ０ ０ ８ ． ２ 中的（ 见表４ ） 标准中启动 电流Ｉ （ Ａ ） 此安培
数对应的蓄电池 ， 即可选 择出蓄 电池的大小。
单格 电压下降至１ ． ５ Ｖ 所放 出的电量 ，持续时间应在５ ｍ ｉ ｎ
启 动 电流（ Ｃ Ａ ， ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ） ： 以安培 为单位 ， 在０ ℃的情况下 放电３ ０ ｓ ， 且电压保持在７ ． ２ Ｖ以上 ， 蓄电
清华大学机械原理——轮系PPT课件
(2) 运动分解
nH
1 2
(n3
n5 )
n3 r L n5 r L
n3
r
r
L
nH
n5
r
r
L
nH
第46页/共75页
6. 实现执行机构的复杂运动
行星轮既有自转又有公转—复杂运动
例：行星搅拌机构
第47页/共75页
用于食品加工的行星搅拌机构
第48页/共75页
5.5 轮系的设计
定轴轮系的设计 基本内容 ➢选择轮系的类型 ➢确定轮系中各轮的齿数 ➢选择轮系的布置方案
缺点：中间轴较长，变 形使齿宽上的载荷分布 不均匀。
周转轮系的设计 基本内容 ➢周转轮系类型的选择 ➢确定轮系中各轮的齿数 ➢*周转轮系的均衡装置
第55页/共75页
1.周转轮系类型的选择
考虑因素：
➢传动比范围； ➢效率高低； ➢结构复杂程度； ➢外廓尺寸等。
第56页/共75页
➢当轮系主要用于传递运动时
双排2K-H 单排2K-H
假想一个中心
z1
x
z2 z2'
2) 同心条件
z2
i1H
(x 1) x 1
z1
3) 装配条件
k z1 i1H (Q Rx)
(Q, R均为正整数)
第68页/共75页
➢ 双排2K-H行星轮系(标准齿轮传动，各轮模数相等)
4) 邻接条件
(z1
z2
)
sin
180 k
z2
+2 ha*
假定z2 z2'
若 x z2 1 z2'
第34页/共75页
2. 实现减速、增速或变速运动
例1：汽车手动变速器（130）
汽车发动机原理第1章动力经济性指标
可编辑ppt
8
发动机可编构辑pp造t 图
9
2、活塞作功
规定： ◎工质对活塞 作功为正功 ◎活塞对工质 作功为负功
Pa
Pr
P
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10
3、示功图定义
定义：发动机汽缸内工质压力p随汽缸容积v（或 曲轴转角φ）的变化曲线称为示功图（如图1-1，是最
Engine Fundamental”, J.B.Heywood
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5
第一篇 动力输出与能量利用
◎主要讲述发动机的动力性和经济性 ◎能源是世界5大问题之一，汽车发动 机的最高热效率一般＜40%。
内容组成：
1章 动力经济性指标与影响因素
2章 燃料与工质
3章 循环分析与能量利用
4章 换气过程与循环充量
（有些书上仅给出结果，忽略W3）
（7）总指示功—不考虑泵气损失时的指示功，
（即有可能得到的最大指示功，也称热力学指示功） W1+W3≈W1
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5、增压四冲程发动机的示功图分析
对于增压机有：进气压力Pb＞ 排气压力Pk＞大气压力 P0 因而：
（1）理论泵气功=（ Pb - Pk ） •Vs， （2）泵气损失功= 阴影面积
18
1.2 动力经济性能指标
1、指示指标与有效指标
（1）以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标；
◎基于示功图算出，用于评价热-功转换过程的优劣
（2）以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效指标
整车匹配计算与分析 [兼容模式]
整车匹配计算与分析崔华标2007-04-26Yuchai Machinery Company Ltd.,内容介绍•整车动力性、经济型计算原理介绍车力性济算介•计算工具（Excel表格）详细介绍•常用车型的匹配准则•几个典型范例Yuchai Machinery Company Ltd.,整车动力性、经济型计算原理介绍整车动力性经济型计算原理介绍•评定汽车行驶的动力特性，一般采用三个指标指标：1.最高车速2.最大道路坡度3.加速能力Yuchai Machinery Company Ltd.,汽车行驶要克服的阻力•汽车的运动阻力来自四个方面：汽车力来自个G()G1.道路滚动阻力F f =f×G=(K1×V+K2)×2.空气阻力F w=K×V2×G33.上坡阻力F i=Gsinα4.加速阻力F a=(W+ΔW)/g×dv/dt=(1+ΔW/ W)×W/g×dv/d 在平路和匀速行驶状态下，般不考虑上•在平路和匀速行驶状态下，一般不考虑上坡阻力和加速阻力Yuchai Machinery Company Ltd.,发动机性能和汽车行驶动力性能之动力因数概念动力因数D=(车辆驱动力-空气阻力)/车重•动力因数是评价车辆动力性最有效的参数•驱动力没有考虑车重，不能真实反映车辆动驱动力没有考虑车重不能真实反映车辆动力性•和加速度相比，它不用考虑道路条件差异Yuchai Machinery Company Ltd.,等速燃油经济型计算等速燃油经济型计算2•在发动机部分负荷特性里插值，计算各个在发动机部分负荷特性里插值计算各个点的油耗Yuchai Machinery Company Ltd.,内容介绍•整车动力性、经济型计算原理介绍车力性济算介•计算工具（Excel表格）详细介绍•常用车型的匹配准则•几个典型范例Yuchai Machinery Company Ltd.,计算模型示例Yuchai Machinery Company Ltd.,模型需要输入参数还有：•发动机外特性扭矩曲线•发动机部分负荷特性油耗曲线Microsoft Excel 工作表Microsoft Word文档Yuchai Machinery Company Ltd.,模型参数输入1•主减速比、变速箱各个档位速比：来源于主减速比变速箱各个档位速比汽车厂•迎风面积：来自汽车厂，或车高×车宽Yuchai Machinery Company Ltd.,模型参数输入2实•滚动阻力系数：根据道路与轮胎的实际情况，我们一般计算的是普通等级公路，取滚动阻力系数：f=0.0055×1000×9.8＋0.29×V/3.6•风阻系数：由汽车厂提供，一般厂家无法提供此参数，初步：客车选0.5，卡车选0.6提供此参数初步：客车选05卡车选06Yuchai Machinery Company Ltd.,模型参数输入3•风阻系数K、滚动阻力K1、K2可以由滑行系数滚力试结果计算得如从开始试验结果计算得出，比如：从50km/h开始，记录滑行到40km/h、20km/h到停止的时间，就可以计算出：F V K＋V K1＋K2•F=V2×ו50-V=F×tYuchai Machinery Company Ltd.,模型参数输入4•传动效率：一般选择0.75传动效率般选择变速箱效率一般选：0.9-0.95离合器：0.97-0.98097098传动轴：0.97-0.98主减速器：0.95-0.96减速器半轴：0.97-0.98轮胎：0.90左右•综合效率：0.75•东风公司有轮毂试验结果，表明效率只有0.70-0.75Yuchai Machinery Company Ltd.,模型参数输入5•附件吸收扭矩的选择：空调客车一般选择调卡车带调客车50Nm，空调卡车选30Nm，不带空调客车与卡车选20Nm，•原理上附件吸收扭矩应该与转速挂钩，但是我们得不到附件与转速关系的曲线，只能大致估算Yuchai Machinery Company Ltd.,计算输出内容介绍•整车动力性、经济型计算原理介绍车力性济算介•计算工具（Excel表格）详细介绍•常用车型的匹配准则•几个典型范例Yuchai Machinery Company Ltd.,整车匹配的目的•保证车辆充足的动力性保车辆充力性•车辆最佳的燃油经济型•车辆各个部件的最佳可靠性•车辆排放与噪声符合国家标准•最合理的成本Yuchai Machinery Company Ltd.,车辆匹配一般准则车辆匹配般准则1Ⅱ档最大动力最高档最大动最高车速汽车类别因数D Ⅰmax 力因数D 0max 最高档最大爬坡能力％Va max km/h 016001003732%城市公交车0.16±0.01≥0.037≥3.2%75～90高速客车、长途运输客车≥0.14≥0.028≥2.1%≥115长途普通载货车（实际超载最大载荷）≥0.015≥1.0%≥105自卸车、山区专用载货车辆（实际超载最大载荷）≥0.021≥1.5％70～90长途牵引车（实际超载最大载荷）≥0.015≥0.95%≥105Yuchai Machinery Company Ltd.,车辆匹配般准则2车辆匹配一般准则•对于路况复杂的使用、或需要经常更换档位的行驶需要，如：公交车、山区行驶、国道、工地等，档位越多、动力性与经济国道工地等档位越多动力性与经济性越好•各个档位间以等比数列排列最优•匹配的原则是让驾驶员尽可能的多使用最高档Yuchai Machinery Company Ltd.,车辆匹配般准则3车辆匹配一般准则•为了省油，在动力性许可的情况下，优选低排量的发动机•同样为了省油，同型号的发动机，优选最大扭矩与功率的机型，这样可以确保高档大扭矩与功率的机型这样可以确保高档位的使用频率•为了可靠性，优选大排量、较低功率密度的发动机Yuchai Machinery Company Ltd.,车辆匹配般准则4车辆匹配一般准则•尽可能让车辆在高档位、较低转速行驶尽可能让车辆在高档位较低转速行驶Yuchai Machinery Company Ltd.,内容介绍•整车动力性、经济型计算原理介绍车力性济算介•计算工具（Excel表格）详细介绍•常用车型的匹配准则•几个典型范例Yuchai Machinery Company Ltd.,实例1：湖北宜昌国通汽运公司湖北宜昌国通汽运公司YC6M28020，•使用陕汽奥龙车，以山路为主配YC6M280-20车辆作业总重50吨。
清华大学-自动驾驶系统设计及应用第五章
编码器电路图
编码器示意图
5.2.6 速度采集模块
加速度计测量值随时间变化小但易受干扰；陀螺 仪受外部干扰小但测量值随时间变化大；结合加 速度计与陀螺仪使用会产生更好效果。
速度采集模块展示：
加速度计、陀螺仪示意图
5.2.7 电机驱动模块
电机模块能使单片机控制驱动电机的输出电流， 实现驱动电机正转、反转、能耗制动等功能。
自动驾驶小车核心板
自动驾驶小车核心板元件布置图
5.2.3 自动驾驶小车核心控制模块
K60系列微处理器配有IEEE 1558以太网、USB 2.0高速充电探测模块，支持硬件加密，并配有 模拟通道、定时/计数器、串行通信模块等丰富 的片内外设，具有多种封装形式和各种容量的 闪存选择。
MK60N512VMD100原理图
（2）信息采集模块
模 块
3路线性 CCD
（3）主控制系统 （4）扩展接口
辅
陀螺仪传感器
助
检
加速度传感器
测 2路测速接口
（5）运动执行模块
扩 展
预留IO接口
接
预留AD接口
（6）通讯模块
口
（7）交互接口
稳压电源
主控制器系统
PWM
ADC
SCI I/O
SPI
ADC
自动驾驶小车的 整体系统架构
7.2V电池
运
双电机驱动模块 动 执
②通过智能道路系统与云计算等大幅提升小车的系统性 能。
5.2 自动驾驶小车软硬件
5.2.1自动驾驶小车结构简介 5.2.2自动驾驶小车硬件结构 5.2.3自动驾驶小车核心控制模块 5.2.4时钟电路模块 5.2.5电源管理模块 5.2.6速度采集模块 5.2.7电机驱动模块 5.2.8自动驾驶小车通信模块
清华大学课件汽车构造I9发动机管理系统
通过输出驱动电路监测输出信号，判断是否对电源短路， 断路、对地短路，是否信号中断 将管理系统中的数据与执行器控制信号进行比较，判断执 行结果的真实性。如EGR系统中，要判断进气歧管压力值 是否在规定范围内，以及进气歧管压力值对执行器控制的 反应是否正确。
一个或两个三效催化转 换器（初级催化转换器 和主催化转换器）
氧传感器，初级催化转 换器前、后端各一
二次空气喷射装置 EGR发动机装废气温度 传感器
附件系统
冷却风扇 空调压缩机
发动机工作信息传感器
曲轴转速 凸轮轴相位 冷却液温度 进气温度 爆震强度
汽油机管理系统
管理内容 系统组成 传感器 执行器 控制器
Delphi system for Dong’an engine
汽油机管理系统－组成（3）
BOSCH ME-Motronic
采用电动节气门，无怠速执行器。驾驶员通过加速踏 板设定发动机的工作状态。 根据加速踏板位置信号，将驾驶员的意图转换为发动 机转矩；再基于大量的发动机运行的当前数据，将转 矩转换为
装在进气总管或进气质量流量计上；测量范围－40～120°C 与进气压力传感器一起，用于计算进气质量 用于各种控制（EGR、增压压力）
机油温度传感器
装在缸体主油道，用于计算维修间隔；测量范围－40～ 170°C
燃油温度传感器
装在柴油机低压油路，用于精确计算喷油量；测量范围－ 40～ 120°C
汽油机管理系统－传感器
氧传感器 氧传感器
曲轴转速 传感器
冷却液温 度传感器
BOSCH ME-Mochonic
汽油机管理系统－组成（4）
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(1) 15分钟功率：车用发动机
(2) 1小时功率：拖拉机、工程机械 (3) 12小时功率：排灌、电站
(4) 持续功率：远洋船舶、机车
同一台发动机，标定功率的时间 越长，标定功率越小。
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
稳态
Department of Automotive Engineering
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
汽油机节气门控制负荷，向下倾斜的速 度特性线具有很好的自我调节能力。
柴油机油量调节杆控制负荷，速度特性 变化平坦，速度波动大，运转不稳。
转速不稳定或熄火
转速波动大 或飞车
柴油机燃油喷射系统（参见7.5节）
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
(轴向)分配泵
直列泵
柴油机的调速特性
1) 调速器的调速模式 2) 全程与两级调速器的性能对比 操纵杆转角位置 (2) 柴油机的调速模式
Department of Automotive Engineering
利用安装在高压油路中的高速、强力电磁阀直接控制喷油时刻和喷 油量（泄压电磁阀开闭时刻）。
3) 压力-时间控制式电控燃油喷射系统：共轨系统（CR）
喷射压力与发动机转速解藕，在高压油泵和喷油器之间加装稳压腔 （共轨），精确控制压力、喷油时刻和喷油脉宽。
柴油机的调速特性
只有柱塞式直列泵和分配泵有调速问题！
动态过程非常复杂
动态空燃比变化： 加速加浓；减速减稀
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
2）按参数性质分类
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
(1)调整特性：转速和油量调节位置 不变(节气门或油量调节杆)，发 动机性能指标随调整参数(ig, fj, a, , 配气相位, 气门升程, 歧管 长度, 涡轮喷嘴等)的变化规律 。 (目的:使发动机性能最优) 上述调整参数都可以用电控 技术实现: (可变技术-Variable…)
柴油机有哪几种常用的燃油喷射系统？
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
P型直列泵
柱塞轴向分配泵
共轨(CR)
单体泵(UPS)
泵喷嘴 (UIS)
柴油机燃油喷射系统（参见7.5节）
柴油机电控燃油喷射系统是如何分类的？
1) 位置控制式电控燃油喷射系统: 直列泵、柱塞分配泵
Tsinghua University
发动机特性曲线的定义： 在一定条件下，发动机性能指标 与特性参数随各种可变因素的变 化规律。 1）按工作特点分类 (1)稳态特性：性能参数和特性参 数不随时间变化的特性。 (2)动态特性：性能参数或特性参 数至少有一个参数随时间变化 的特性，又称为瞬态特性。
动态
Tsinghua University
全程调速：所有转速起作用。加速踏板不直 接控制油量调节杆，而是控制弹簧预紧力。 当量弹簧恢复力 调速前, 油量调节 位置处于最大供油 转速增加, 飞锤张 开, 推动滑套右移摆 动摆杆 9, 通过牵引 杆10带动从动杆 11, 使油量调节杆 17 往 右移减油; 反之加 油。
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
1）发动机运行工况(operating condition)：负荷Ttq,pme(Pe) vs 转速n (1) 点工况：抽水机 ① (2) 线工况：发电机组② ；船舶发 动机 ③ (3) 面工况：汽车；拖拉机 a — 最大功率限制线 b — 最高转速限制线 c — 最低稳定转速限制线 d — 怠速线 e — 倒拖线
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
仍关注发动机的动力性、经济性:
a) 点工况 线工况 面工况 b) 从发动机本身‘质’和‘量’ 环节提高动力、经济性 在整 车上提高发动机的使用性能(匹 配)
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
决定了发动机和整车的最大动力 性能。
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
汽油机速度特性
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
Pe K1
c ηit ηm n a
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
2）按参数性质分类
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
(2)运行特性：在一定条件下，发 动机性能参数随运行工况参数 (负荷和转速)的变化规律(在稳 态条件下)。 速度特性— 油量调节部位 不变，性能指标随转速变化 的规律。 负荷特性— 速度不变，性 能指标随负荷变化的规律。 全(万有)特性— 转速和负荷 都变化时，性能指标的变化 规律。
柴油机外特性的校正
Department of Automotive Engineering
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虚线——烟度限制线。
剖面线——可以让外特性进行校正而不 使烟度超标的空间。
校正方法： 机械校正: 加速踏板位置不变，油量调 节杆位置随转速下降而自动增大。 校正外特性曲线——机械校正法得到的 速度特性已不符合油量调节杆位置不变 的定义，故称之为校正外特性曲线。
μ (Ttqmax Ttqn )/Ttqn KT 1
2）转速适应系数
K n nn /nm
汽油机: 1.6~2.5 柴油机: 1.4~2.0
结论： KT和Kn越大，发动机克服阻 力的能力越强 Question:三条转矩外特性线， 哪一条线的动力适应性最好？
柴油机与汽油机外特性的对比
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
运行特性分析方法： 2）按参数性质分类
Department of Automotive Engineering
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(2)运行特性：在一定条件下，发 动机性能参数随运行工况参数 (负荷和转速)的变化规律(在稳 态条件下)。
注意：
每一个踏板位置只对应一条调速特性线； 每条曲线都是从低速时的外特性平线开始， 到了各自的调速转速后才变为下降的调速特 性线； 加速踏板位置越大，调速转速越高。
柴油机的调速特性
1) 调速器的调速模式 2) 全程与两级调速器的性能对比 (2) 柴油机的调速模式
Hu ps 2in Pe ηc ηt ηm ( )cVs ( )( ) a l0 RsTs τ
1 1 1 be ηc ηt ηm H u ηit ηm H u ηet H u
c Pe K1 ηit ηm n a c Ttq K 3 ηit ηm a
K2 be ηit ηm
相同标定点条件下，汽、柴油机动力适应性对比 结论：
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同一档位，汽油机 的加速和克服阻力能 力优于柴油机。
柴油机最高转速更 远偏离标定转速，造 成“飞车”。 柴油机需要低速 “校正” ；高速“调 速”。
汽车发动机原理
帅石金
清华大学 汽车工程系
Email: sjshuai@
Phone: 0程、燃烧理论、性能分析及参数调控
讲课内容
第一部分：动力输出与能量利用
第1章 性能指标与影响因素
第2章 燃料、工质与热化学 第3章 工作循环与能量利用 第4章 换气过程与进气充量
实际发动机外特性曲线
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90年代的一款汽油发动机外特性曲线
江铃VM R425柴油机外特性曲线
柴油机的调速特性
1) 调速器的调速模式 2) 全程与两级调速器的性能对比 (1) 发动机稳定工作原理
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
Department of Automotive Engineering
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2）发动机的标定功率 (rated power) 标定工况：发动机铭牌上规定的 最大输出功率及其对应转速所确 定的工况。
主要内容
1. 发动机运行工况 2. 发动机特性曲线分类 3. 发动机运行特性 4. 发动机与整车匹配
Department of Automotive Engineering
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1) 速度特性：每一个油量调节位置 都对应一条速度特性曲线 外特性(WOT)：标定工况位置所 决定的全负荷速度特性曲线。
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Ttq K 6 g b ηit ηm
Pe K5 g b ηit ηm n
K2 be ηit ηm