变负荷工况下发动机的性能
发动机主要性能指标与特性
（三）发动机外特性曲线。 分析：此特性代表了发动机所具有的最高动力 性能。 1、可以从此曲线上找出发动机所能发出的最 高功率和最高转矩及其相应转速。 2、最高转矩和最高功率所对应的转速不同 3、发动机的最低燃油消耗率并不是出现在最 高功率或最高转矩对应的转速下，此说明发 动机的最高动力性与最好经济性不能兼得。 最低燃油消耗率所对应的转速介于最高功率 和转矩对应的转速之间。
（二）速度特性制取步骤（汽油机为例） 1）发动机预热，将点火提前角、水温（80～95℃）、 油温（80℃左右）保持最佳。 2）将油门固定在某一位置后，先将发动机满负荷稳 定运转在最低转速处，此时即为试验的起点。记录 耗一定量燃油所需要的时间、测功器读数、转速。 3）依次减少发动机负荷，使其转速增加，根据发动 机所选择的转速间隔，使发动机稳定工作在某一转 速处，再进行此时数据记录。如此试验几个点，到 发动机功率开始下降为止。 4）在坐标上描点。（横坐标发动机曲轴转速，纵坐 标为发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）
按照GB/T725－1991制定
ห้องสมุดไป่ตู้
（四）发动机工作状况 发动机工作状况(简称发动机工况):一般用发 动机的功率与曲轴转速来表示；有时也用负 荷与发动机曲轴转速来表示。 发动机在某一转速下的负荷：就是当时发动 机发出的功率与同一转速下所可能发出的最 大功率之比。以百分数表示。 注意：负荷与功率不是同一概念。
第六节 内燃机产品名称和型号编制规则
第五节 发动机主要性能指标与特性
一、主要性能指标 （一）动力性指标 1、有效转矩Ttq（N.M） 定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。 由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力 矩相等。 2、发动机转速n（r/min） 由转速表直接读取。 3、有效功率Pe （KW） 定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。 计算式：Pe＝Ttq*2пn/60*10-3＝ Ttq*n/9550
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。
第六章 发动机特性-PPT课件
发动机原理
发动机特性是指发动机性能指标（动力性、经济性、 排污性、运转性能等指标）或工作过程主要参数（v、i、 m、、b等）随调整情况或运转工况而变化的关系。 发动机性能指标随调整情况而变化的关系称调整特性；
如汽油机点火提前角调整特性、化油器调整特性；
柴油机喷油提前角调整特性、循环喷油量调整特性
I E / R K n / R 1
测功器所测的功率Pe与Ф 2及n2成正比，与负载R 成 反比。
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发动机特性
发动机原理
电涡流测功器—构造与工作原理
电涡流测功器具有结构简单、控制方便、转速范围和功率范围 宽等特点； 这种电涡流测功器是将被测动力机械的功率所产生的涡电流转 换成热能消耗掉，而不能发出电力反馈电网。同时它也不能作 为电动机来反拖动力机械； 电涡流测功器的结构简图： 电涡流测功器产生制动力的原 理是：当励磁绕组通以直流电 时，在闭合磁路中产生静止磁 通。当感应子旋转时，在涡流 环的表面产生感应电动势而形 成涡电流，力图阻止磁通的变 化，从而产生时感应于的制动 作用。
发动机特性
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发动机原理
发动机的有效指标
p K me m 平均有效压力： v p K n 有效功率： e 1 m i v T K 有效转矩： tq 2 m i
有效燃油消耗率： 每小时耗油量：
发动机特性
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发动机原理
直流电力测功器—工作原理
电机的感应电动势E 为：
E K n 1
若在电枢回路中串联负载电阻R，并忽略电枢内阻； 电枢回路中流过的电流I 为： 当测功器工作发电机模式时，由电磁力产生的制动 力矩(即被测动力机械的输出转矩)Tt、Pe：
第一章 发动机的性能(二)
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第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
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从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。
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2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中，Pmi是平均指示压力（Pa）； i为发动 ）；W 式中， 是平均指示压力（ ）； 机一个工作循环的指示功（ ）； 为发动机气缸 ）；V 机一个工作循环的指示功（J）； s为发动机气缸 工作容积（ ）。 也经常用L为单位 为单位， 工作容积（m³）。 Vs也经常用 为单位，Wi用kJ 为单位， 单位为MPa。 为单位，则Pmi单位为 。
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3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是指单位指示功的耗油量。 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［ ／（ ／（kw·h）］ 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［g／（ ）］ 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
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第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的 重要指标之一。 重要指标之一。
低周疲劳破坏机理
低周疲劳破坏机理
低周疲劳（应变疲劳）主要指由于发动机工作在停机启动或变负荷时对发动机所造成的疲劳损害。
这种工况下，发动机热负荷出现大幅升高或大幅降低，导致发动机气缸盖的热应力有很大变化。
这种剧烈的交变应力会造成气缸盖鼻梁区域产生微观下的塑性变形，从而形成热疲劳。
这种疲劳应力变幅很大，缸盖所能承受的循环次数相对较少，这种疲劳属于低周疲劳。
低周疲劳破坏的机理是，由于材料的塑性变形在微观尺度上累积，导致材料逐渐损伤和断裂。
在低周疲劳下，材料的断裂通常是由局部的塑性变形扩展到相邻区域，最终导致整个结构的断裂。
低周疲劳的应力水平较高，但循环次数较少。
因此，控制低周疲劳的关键是防止热应力的剧烈变化和减小应力幅值。
同时，材料本身的塑性变形能力也是影响低周疲劳寿命的重要因素。
总之，低周疲劳破坏的机理主要包括热应力的剧烈变化、塑性变形和断裂扩展。
为了提高发动机的抗低周疲劳能力，需要采取有效的措施减小热应力的变化和优化材料本身的性能。
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。
发动机术语及特性曲线
1、发动机主要性能指标： 、发动机主要性能指标： 动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速； 动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速； 经济性能指标；燃油消耗率、润滑油消耗率； 经济性能指标；燃油消耗率、润滑油消耗率； 运转性能指标：寿命和可靠性、启动性能、 运转性能指标：寿命和可靠性、启动性能、噪声 和排气品质； 和排气品质； • （1）有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩 ）有效转矩： 称为有效转矩， Te表示 单位N.m， 表示， 称为有效转矩，以Te表示，单位N.m，有效转矩 与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 • （2）有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率 ）有效功率： 称为有效功率， 表示， 称为有效功率，用Pe表示，它等于有效转矩与曲 表示 轴角速度乘积。 轴角速度乘积。 • 发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速，称为 发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速， 额定功率和额定转速。 额定功率和额定转速。 • • • •
发动机性能参数定义
• （12）、 工况（指发动机的工作状况）：一般用 ）：一般用 ）、 工况（指发动机的工作状况）： 它的功率与曲轴转速来表征， 它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲 轴转速来表明 。 • 固定式内燃机工况：直线工况和点工况 固定式内燃机工况： • 直线工况：转速近似不变，但功率变化很大；如 直线工况：转速近似不变，但功率变化很大； 发电机、空压机和水泵等； 发电机、空压机和水泵等； • 点工况：转速和功率均恒定；如排灌内燃机； 点工况：转速和功率均恒定；如排灌内燃机； • 螺旋桨工况：功率与转速近似成三次方关系； 螺旋桨工况：功率与转速近似成三次方关系； • 车用（面）工况：功率和转速在大范围内独立变 车用（ 工况： 无确定函数关系；陆地运输机械、 化，无确定函数关系；陆地运输机械、工程机械 等 • （13）、 升功率：最大功率与排气量的比值；表 ）、 升功率：最大功率与排气量的比值； 示了单位气缸工作容积的利用率， 示了单位气缸工作容积的利用率，升功率越大表 示单位气缸工作容积所发出的功率越大； 示单位气缸工作容积所发出的功率越大；