1、第六章发动机的特性一、发动机工况一、发动机工况 发动机的运行情况发动机的运行情况(简称简称工况工况)是以其发出的是以其发出的功率功率p pe e和转速和转速n n来表示。此功率、转速应该与发动机所带动的来表示。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。只有当发动机发出工作机械要求的功率、转速相适应。只有当发动机发出的转矩与工作机械消耗的转矩相等时，两者才能在一定的转矩与工作机械消耗的转矩相等时，两者才能在一定转速下按一定功率稳定工作。如图所示，转速下按一定功率稳定工作。如图所示，T TR R曲线曲线为工作为工作机械所消耗转矩随转速的变化，机械所消耗转矩随转速的变化，T T
2、tqtq曲线曲线是发动机油量控是发动机油量控制机构一定时，转矩随转速的变化，此时发动机只能在制机构一定时，转矩随转速的变化，此时发动机只能在T TR R,T Ttqtq曲线相交的曲线相交的A A点，即转矩点，即转矩T TtqAtqA T TRARA，转速为，转速为n nA A的的工况下稳定工作。当然，工作机械阻力矩和转速是会变工况下稳定工作。当然，工作机械阻力矩和转速是会变化的，其变化规律取决于不同用途。化的，其变化规律取决于不同用途。一、发动机工况一、发动机工况 若工作机械阻力矩增加，如图中若工作机械阻力矩增加，如图中T TR R曲线，若发动机油量曲线，若发动机油量控制机构不变，则其转速就要
3、降低，直至控制机构不变，则其转速就要降低，直至T Ttqtq 与与T TR R曲线相交的曲线相交的B B点，即转矩点，即转矩T TtqBtqB T TRBRB ，转速为，转速为n nB B时才达到新的平衡，发动时才达到新的平衡，发动机再次稳定工作。可见，由于稳定工作必须满足转矩相等的机再次稳定工作。可见，由于稳定工作必须满足转矩相等的条件，当工作机械阻力矩或转速变化时，就引起发动机与之条件，当工作机械阻力矩或转速变化时，就引起发动机与之配合的运行工况发生变化，因而发动机工况变化规律与所带配合的运行工况发生变化，因而发动机工况变化规律与所带动的工作机械的工作情况有关。动的工作机械的工作情况有关。
4、根据内燃机的用途根据内燃机的用途，其使用条件大致可分为以下，其使用条件大致可分为以下三类三类：(1)(1)恒速工况恒速工况:发动机转速近似保持不变，而功率改变。发动机转速近似保持不变，而功率改变。(2)(2)流体阻力工况流体阻力工况:发动机功率与转速成一定函数关系，发动机功率与转速成一定函数关系，常见为接近三次幂函数关系常见为接近三次幂函数关系PeknPekn3 3,K,K为比例常数为比例常数.(3)(3)陆上运输工况陆上运输工况:驱动汽车等陆上运输车辆时，都属于驱动汽车等陆上运输车辆时，都属于此类。此类。一、发动机工况一、发动机工况 1.发动机工况特点发动机工况特点 当发动机工况当发动机工况
5、(即功率和转速即功率和转速)为适应需要而变化时，其性为适应需要而变化时，其性能能(包括动力性、经济性、排放性、噪声、烟度等包括动力性、经济性、排放性、噪声、烟度等)也随之而变，也随之而变，因此，评价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能，因此，评价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能，才能全面判断它能否满足要求，对于工况在很大范围内变化的才能全面判断它能否满足要求，对于工况在很大范围内变化的车用发动机尤其是这样。车用发动机尤其是这样。发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系称为发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系称为发动机特性发动机特性，其中随调整情况而变化的又称
6、，其中随调整情况而变化的又称调整特性调整特性，如前述，如前述柴油机供油提前角调整特性、汽油机点火提前角调整特性、化柴油机供油提前角调整特性、汽油机点火提前角调整特性、化油器调整特性等均属此类；性能指标随运行工况而变化的又称油器调整特性等均属此类；性能指标随运行工况而变化的又称性能特性性能特性。特性用曲线表示称为。特性用曲线表示称为特性曲线特性曲线，它是评价发动机性，它是评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少的形式。能的一种简单、方便、必不可少的形式。发动机工况发动机工况 根据各种特性曲线根据各种特性曲线,可以合理地选用发动机，并能更有可以合理地选用发动机，并能更有效地利用它。了解形成特性曲线
7、的原因以及影响它变化的效地利用它。了解形成特性曲线的原因以及影响它变化的因素，就可以按需要方向改造它，使发动机性能进一步提因素，就可以按需要方向改造它，使发动机性能进一步提高，并设法满足使用要求。高，并设法满足使用要求。发动机输出的有效指标通常用发动机输出的有效指标通常用平均有效压力平均有效压力P Pmeme、有效、有效转矩转矩T Ttqtq，有效功率，有效功率P Pe e、有效燃料消耗率、有效燃料消耗率b be e以及以及每小时耗油每小时耗油量量B B表示。这些指标与发动机工作过程参数的关系可以推导表示。这些指标与发动机工作过程参数的关系可以推导如下。如下。1.发动机工况特点发动机工况特点发
8、动机工况发动机工况每循环加热量每循环加热量Q(kJQ(kJ)为为 一充气效率一充气效率;一大气状态下空气密度一大气状态下空气密度(kg/m(kg/m3 3););工作容积工作容积(m(m3 3););过量空气系数；过量空气系数；燃料低热值；燃料低热值；理论空气量理论空气量(kg(kgkg).kg).VSooVhQL2.过程参数的推导过程参数的推导VoSVhoL发动机工况发动机工况根据平均有效压力根据平均有效压力 (kPakPa)定义定义式中式中 每循环有效功每循环有效功(KJ)(KJ)；有效热效率。有效热效率。mePeemessWQPVVeWeevoiimeomvmvoohhpkLL 2.过程
9、参数的推导过程参数的推导发动机工况发动机工况式中式中 指示热效率；指示热效率；机械效率。机械效率。im11200mesveimP V nipkn20.0314mesvtqimip VTK4veeBb pkn633.6110eeimbkh式中式中 K1,K2,k3,K4K1,K2,k3,K4比例常数比例常数2.过程参数的推导过程参数的推导发动机工况发动机工况 上述公式将发动机重要性能指标与工作过上述公式将发动机重要性能指标与工作过程主要参数联系起来。程主要参数联系起来。发动机特性种类很多，其中主要有发动机特性种类很多，其中主要有负荷负荷特性特性、速度特性速度特性、调速特性调速特性、烟度特性烟度特
10、性、排排放特性放特性和和噪声特性噪声特性等。等。2.过程参数的推导过程参数的推导发动机工况发动机工况 负荷特性负荷特性是指发动机转速不变，其经济性指是指发动机转速不变，其经济性指标随负荷而变化的关系，以曲线表示，则称为标随负荷而变化的关系，以曲线表示，则称为负负荷特性曲线荷特性曲线，当汽车以一定的速度沿阻力变化的，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转矩，以适应外界阻力矩的变机油门来调整有效转矩，以适应外界阻力矩的变化，保持发动机转速不变。化，保持发动机转速不变。二、发动机的负荷特性二、发动机的负荷特
11、性 当汽油机保持某一转速不变，而当汽油机保持某一转速不变，而逐渐改变节气门开度逐渐改变节气门开度(同时调节测功器同时调节测功器负荷，如改变水力测功器水量，以保负荷，如改变水力测功器水量，以保持转速不变持转速不变)，每小时耗油量，每小时耗油量B B和耗油和耗油率率b be e随功率随功率p pe e(或转矩或转矩T Ttqtq，平均有效压，平均有效压力力p pmeme)变化的关系称为变化的关系称为汽油机负荷特性汽油机负荷特性。1.汽油机的负荷特性汽油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性由式由式 可知，可知，b be e 的变化取决于的变化取决于 和和 的变化。随着负荷增加，节气门的开度加
12、大，气缸内残的变化。随着负荷增加，节气门的开度加大，气缸内残余废气量相对减少，燃烧速度增加，而且由于相对热损余废气量相对减少，燃烧速度增加，而且由于相对热损失减少及燃料汽化条件改善，均使失减少及燃料汽化条件改善，均使 增大，当转速一定，增大，当转速一定，负荷增加时，机械损失功率负荷增加时，机械损失功率p pm m变化不大，而指示功率变化不大，而指示功率p pi i随随负荷成比例加大，因此负荷成比例加大，因此 迅速增加。迅速增加。变化关系如图所示。发动机空转时，其指示功率完变化关系如图所示。发动机空转时，其指示功率完全消耗在内部损失上，即全消耗在内部损失上，即 ,此时此时bebe为无穷为无穷大。
13、大。1.汽油机的负荷特性汽油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性633.6110eeimbkhii1mmipp mim,0immpp 逐渐增大节气门开度，由于逐渐增大节气门开度，由于 同时上升，同时上升，b be e迅迅速下降。当节气门开度增至全开度的速下降。当节气门开度增至全开度的8080左右，为了保证左右，为了保证最大功率，化油器中的省油器最大功率，化油器中的省油器(或多腔分动化油器中的副或多腔分动化油器中的副腔腔)起作用、供给起作用、供给0.8-0.90.8-0.9的浓混合气，燃烧不完全，的浓混合气，燃烧不完全，下降，使下降，使 b be e又重新上升。又重新上升。当汽油机转速一
14、定时，每小时燃料消耗量当汽油机转速一定时，每小时燃料消耗量B B主要决定主要决定于节气门开度和混合气成分。节气门开度由小逐渐加大时，于节气门开度和混合气成分。节气门开度由小逐渐加大时，充入气缸的混合气量逐渐增多，充入气缸的混合气量逐渐增多，B B也随之增加，直至混合也随之增加，直至混合气成分变浓后气成分变浓后B B上升更快一些上升更快一些(图中曲线变陡）。图中曲线变陡）。m1.汽油机的负荷特性汽油机的负荷特性ii发动机的负荷特性发动机的负荷特性曲线 mi 负荷 节气门开度 曲线陡 负荷 为发出最大功率 1,燃烧不完全 633.6110eeimbkhbebebebebebe1.汽油机的负荷特性汽
15、油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性4veeBb pkn每小时耗油量每小时耗油量B B曲线曲线负荷负荷 B 负荷负荷，开度开度707080%80%时时 化油器中省油器（或多腔分动化化油器中省油器（或多腔分动化油器的副腔）开始起作用油器的副腔）开始起作用,使混合气使混合气变浓变浓,=0.8=0.80.9 0.9 B B主要取决于节气门开度和混合气成分主要取决于节气门开度和混合气成分1.汽油机的负荷特性汽油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性2.柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性 当柴油机保持某一转速不变，而移动喷油泵齿条或当柴油机保持某一转速不变，
16、而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量拉杆位置，改变每循环供油量b b时，时，B B、bebe随随p pe e(或或T Ttqtq、p pmeme)变化的关系即变化的关系即柴油机负荷特性柴油机负荷特性。2.柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性633.6110eeimbkhbebe曲线发动机的负荷特性发动机的负荷特性6135Q柴油机负荷特性柴油机负荷特性1-90%负荷负荷 2-75%负荷负荷 3-55%负荷负荷2.柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性发动机的负荷特性发动机的负荷特性 不完全燃烧及补燃增加，指示热效率不完全燃烧及补燃增加，指示热效率 下降较快，下降较快，致使致使b be e升高。当供
17、油量增到点升高。当供油量增到点2 2的位置时，排气冒黑烟，的位置时，排气冒黑烟，达国家法规规定的烟度限值，继续加大供油量已为公害达国家法规规定的烟度限值，继续加大供油量已为公害所不允许，而且柴油机大量冒黑烟，活塞、燃烧室会积所不允许，而且柴油机大量冒黑烟，活塞、燃烧室会积炭，发动机过热将容易引起故障，影响其寿命。因此，炭，发动机过热将容易引起故障，影响其寿命。因此，非增压高速柴油机使用中的最大功率，受法规规定的烟非增压高速柴油机使用中的最大功率，受法规规定的烟度限值限制。度限值限制。2.柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性i发动机的负荷特性发动机的负荷特性一般发动机一般发动机只测标定转速下的负荷特
18、性，对于汽车发动机，由于只测标定转速下的负荷特性，对于汽车发动机，由于工作时转速经常变化，需要测定不同转速下的负荷特性。工作时转速经常变化，需要测定不同转速下的负荷特性。负荷特性负荷特性是发动机的基本特性，用以评价发动机工作的经济性。是发动机的基本特性，用以评价发动机工作的经济性。特别对于柴油机，由于它容易测定，在性能调试过程，如选择气特别对于柴油机，由于它容易测定，在性能调试过程，如选择气道、燃烧室结构，调整燃油喷射系统等，常用负荷特性作为比较道、燃烧室结构，调整燃油喷射系统等，常用负荷特性作为比较标准。标准。3.发动机的负荷特性发动机的负荷特性发动机负荷特性发动机负荷特性 汽油机柴油机负荷
19、特性曲线的区别：汽油机柴油机负荷特性曲线的区别：(1)(1)柴油机负荷特性曲线比较平坦，经济性好于汽油机；柴油机负荷特性曲线比较平坦，经济性好于汽油机；(2)(2)柴油机最低耗油率也低于汽油机。柴油机最低耗油率也低于汽油机。表明柴油机在全负荷和较宽广的负荷变化范围内经济性好于汽油机。表明柴油机在全负荷和较宽广的负荷变化范围内经济性好于汽油机。发动机性能指标随转速变化的关系称为发动机性能指标随转速变化的关系称为速度速度特性特性。驾驶员将油门踏板位置保持一定，由于道路驾驶员将油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车行驶速度也会改变上坡时汽车阻力不同，汽车行驶速度也会改变上坡时汽车速度逐渐降低，
20、下坡时速度增加，这时发动机即速度逐渐降低，下坡时速度增加，这时发动机即沿速度特性工作。沿速度特性工作。三、发动机的速度特性三、发动机的速度特性 汽油机外特性汽油机外特性是在节气门全开时测得，曲线上每一点表是在节气门全开时测得，曲线上每一点表示它在此转速下的示它在此转速下的最大功率及转矩值最大功率及转矩值，所以代表发动机最高，所以代表发动机最高动力性能，所有汽油机均须作外特性曲线。动力性能，所有汽油机均须作外特性曲线。外特性因试验条外特性因试验条件不同而有两种：发动机仅带维持运转所必需的附件时所件不同而有两种：发动机仅带维持运转所必需的附件时所输出的校正有效功率称总功率。输出的校正有效功率称总功
21、率。例如，试验时可不装风扇、例如，试验时可不装风扇、打气泵或空滤器以及消声器等附件打气泵或空滤器以及消声器等附件(各国标准均有规定各国标准均有规定)。我。我国发动机特性数据多属这一种。国发动机特性数据多属这一种。试验时发动机带全套附件试验时发动机带全套附件时所输出的校正有效功率称净功率或使用外特性。时所输出的校正有效功率称净功率或使用外特性。显然，后显然，后者功率较低而油耗较高。汽车发动机标定功率又称为额定功者功率较低而油耗较高。汽车发动机标定功率又称为额定功率率(JB 3743(JB 374384)84)，它是制造厂根据发动机具体用途在规定的，它是制造厂根据发动机具体用途在规定的额定转速下所
22、规定的功率。额定转速下所规定的功率。1.汽油机的速度特性汽油机的速度特性发动机的速度特性发动机的速度特性外特性曲线：外特性曲线：根据四个公式可得根据四个公式可得到节气门全开时转矩、到节气门全开时转矩、功率、油耗随工作过程功率、油耗随工作过程主要参数的变化关系。主要参数的变化关系。右图就是汽油机外特性右图就是汽油机外特性曲线。曲线。1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性20.0314mesvtqimip VTKTtq曲线1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性Ttq曲线1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性Pe曲线11200mesveimP V
23、 nipkn 转速变化高于转速变化高于 的变化，所以有效功率一般始的变化，所以有效功率一般始终随转速的增加而增加，只有到很高转速时，稍有下降。终随转速的增加而增加，只有到很高转速时，稍有下降。vim1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性633.6110eeimbkh1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性1)外特性曲线外特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性部分负荷速度特性曲线部分负荷速度特性曲线:汽车大部分时间是在部分汽车大部分时间是在部分负荷下工作，随着节气门关小，负荷下工作，随着节气门关小，节流损
24、失增大，进气终了的压节流损失增大，进气终了的压力力papa下降，从而引起下降，从而引起 下降；下降；随着转速提高，随着转速提高，下降的速度更下降的速度更快快(参看第二章参看第二章)。因此，节气。因此，节气门开度愈小，转矩门开度愈小，转矩T Teqeq随转速增随转速增加而下降得愈快，最大转矩点加而下降得愈快，最大转矩点及最大功率点均向低转速方向及最大功率点均向低转速方向移动。移动。2)部分负荷速度特性曲线部分负荷速度特性曲线汽油机的速度特性汽油机的速度特性vv1-全负荷全负荷 2-75%负荷负荷 3-50%负荷负荷 4-25%负荷负荷 喷油泵的油量调节机构喷油泵的油量调节机构(油门拉杆或齿条油门
25、拉杆或齿条)位置固定不动，柴位置固定不动，柴油机性能指标油机性能指标(主要是主要是p pe e、T Ttqtq、B B、b bt t)随转速随转速n n变化的关系称为变化的关系称为柴柴油机速度特性油机速度特性。当油量调节机构固定在标定当油量调节机构固定在标定(或称额定或称额定)功率循环供油量位置功率循环供油量位置时，测得的速度特性为标定功率速度特性，习惯上亦称外特性。时，测得的速度特性为标定功率速度特性，习惯上亦称外特性。2.柴油机的速度特性柴油机的速度特性柴油机的速度特性柴油机的速度特性转矩转矩T Ttqtq曲线：曲线：在柴油机中，每循环充气量的大小在柴油机中，每循环充气量的大小(即即 的大
26、小的大小)只不过提供只不过提供产生多大转矩的可能产生多大转矩的可能,在各种转速下究竟能发出多大转矩，主要在各种转速下究竟能发出多大转矩，主要取决于每循环供油量取决于每循环供油量b b的多少。因此，柴油机转矩曲线的变化的多少。因此，柴油机转矩曲线的变化趋势，很大程度上决定于每循环供油量趋势，很大程度上决定于每循环供油量b b随转速变化的情况。随转速变化的情况。V 对于非增压发动机来说对于非增压发动机来说,最大功率要受到平均有效压力和转最大功率要受到平均有效压力和转速两方面的限制。一台发动机的功率究竟标定多大才适合速两方面的限制。一台发动机的功率究竟标定多大才适合,这要这要根据发动机特性和具体用途
27、、使用特点及寿命和可靠性要求而人根据发动机特性和具体用途、使用特点及寿命和可靠性要求而人为确定为确定,根据我国情况根据我国情况,国家标准规定了发动机标定功率分为下国家标准规定了发动机标定功率分为下列四级：列四级：（1 1）1515分钟功率分钟功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1515分钟的最大有效功分钟的最大有效功率。率。（2 2）1 1小时功率小时功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1 1小时的最大有效功率。小时的最大有效功率。（3 3）1212小时功率小时功率 允许发动机连续运转允许发动机连续运转1212小时的最大有效功小时的最大有效功率。率。（4 4）持续功率）持续功率 允
28、许发动机长期连续运转的最大有效功率。允许发动机长期连续运转的最大有效功率。每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的两种及每台发动机都应按用途在铭牌上标明上述四种功率的两种及相应的转速。相应的转速。车用车用 常用常用1515分钟分钟,1,1小时或小时或1212小时功率中的两种作为铭小时功率中的两种作为铭牌功率。作为特性实验时牌功率。作为特性实验时,应把两种标定功率的外特性全做出来。应把两种标定功率的外特性全做出来。1）标定功率速度特性曲线）标定功率速度特性曲线柴油机的速度特性柴油机的速度特性式式 可以定性地写成可以定性地写成 的变化趋的变化趋势如图所示。势如图所示。20.0314mesvt
29、qimip VTK2tqimTkbimb1）标定功率速度特性曲线）标定功率速度特性曲线柴油机的速度特性柴油机的速度特性国家规定：国家规定：车用柴油机车用柴油机,除作外特性外除作外特性外,还应作标定功率的还应作标定功率的90%,90%,75%,50%,25%75%,50%,25%的部分速度特性实验。的部分速度特性实验。一般柴油机只作外特性就可以了。一般柴油机只作外特性就可以了。20.0314mesvtqimip VTK1）标定功率速度特性曲线）标定功率速度特性曲线柴油机的速度特性柴油机的速度特性11200mesveimP V nipkn633.6110eeimbkh4veeBb pkn1）标定功
30、率速度特性曲线）标定功率速度特性曲线柴油机的速度特性柴油机的速度特性AudiAudi100100增压柴油机外特性增压柴油机外特性 随着油量调节机构固随着油量调节机构固定位置的减小，循环供油定位置的减小，循环供油量减小，但量减小，但b b随随n n的变化的变化趋势基本相似，亦是随趋势基本相似，亦是随n n的的增加而上，所以柴油机部增加而上，所以柴油机部分特性分特性T Ttqtq的变化基本与外的变化基本与外特性上特性上T Ttqtq平行，即随转速平行，即随转速变化不大。变化不大。2）部分速度特性）部分速度特性柴油机的速度特性柴油机的速度特性 6135型柴油机部分速度特性190%负荷 275%负荷
31、355%负荷 汽车拖拉机经常会遇到像爬坡这样汽车拖拉机经常会遇到像爬坡这样阻力突然增大的情况，阻力突然增大的情况，为减少换档次数，要求发动机的转矩随转速的降低而增加。为减少换档次数，要求发动机的转矩随转速的降低而增加。例例如当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的如当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的转矩仍感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而能转矩仍感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而能发出更大转矩、以克服爬坡阻力。拖拉机负荷变化更大，任何土发出更大转矩、以克服爬坡阻力。拖拉机负荷变化更大，任何土壤表面的起伏以及土壤组织的不均，都可能引起短期
32、超负荷的情壤表面的起伏以及土壤组织的不均，都可能引起短期超负荷的情况。因此，要求发动机转矩有适应这种变化的能力。况。因此，要求发动机转矩有适应这种变化的能力。3.发动机的转矩特性发动机的转矩特性dtdVmGiVACGfriTiDtog215.21发动机的速度特性发动机的速度特性根据汽车理论公式，汽车的驱动方程根据汽车理论公式，汽车的驱动方程 要充分表明发动机的动力性能，除给出标定功率及其相应的要充分表明发动机的动力性能，除给出标定功率及其相应的转速外，还要同时考虑发动机的转矩特性，从而引入转矩储备系转速外，还要同时考虑发动机的转矩特性，从而引入转矩储备系数数和适应性系数和适应性系数K K的概念
33、的概念.max100%tqtqtqTTT1）转矩储备系数）转矩储备系数发动机的转矩特性发动机的转矩特性maxtqtqTkTtqTmaxtqT式中式中 一外特性曲线上的最大转矩（一外特性曲线上的最大转矩（N Nm m)；一标定工况一标定工况(或最大功率或最大功率)时的转矩时的转矩(N Nm m)。或或K K值大，随着转速的降低，转矩增加较快，从而在不换值大，随着转速的降低，转矩增加较快，从而在不换档的情况下，爬坡能力、克服短期超载能力强。档的情况下，爬坡能力、克服短期超载能力强。汽油机汽油机值在值在10103030范围范围K K值值1.21.21.41.4可以满足汽车可以满足汽车的使用要求的使用
34、要求.柴油机转矩曲线乎坦，若不予以校正，则柴油机转矩曲线乎坦，若不予以校正，则值在值在5 51010范围，范围，K K值只有值只有1.051.05左右，难以满足汽车拖拉机的工作左右，难以满足汽车拖拉机的工作需要。需要。标定工况(或最大功率)时的转速n1与最大转矩时的转速n2之比称转速储备系数。它的大小也影响到克服阻力的潜力。转速储备系数越大，发动机克服阻力的潜力越强，可以减少换挡。转速储备系数 汽油机：1.152.0 柴油机：1.52.02）转速储备系数）转速储备系数发动机的转矩特性发动机的转矩特性 为了防止柴油机的负荷超过冒烟限值，在喷油泵为了防止柴油机的负荷超过冒烟限值，在喷油泵的油量调节
35、机构上均有触止装置，限制每循环的最大的油量调节机构上均有触止装置，限制每循环的最大供油量。这个最大供油量的调整，必须在最大工作转供油量。这个最大供油量的调整，必须在最大工作转速工况下进行。如下图的速工况下进行。如下图的A A点，以避免在其它转速下点，以避免在其它转速下超过冒烟界限供油量。冒烟界限时超过冒烟界限供油量。冒烟界限时b b随随n n变化的关系变化的关系如图的曲线如图的曲线1 1，它相当于不同转速下的负荷特性上冒，它相当于不同转速下的负荷特性上冒烟界限的连线，其变化趋势与烟界限的连线，其变化趋势与i i随随n n的变化近似的变化近似(每每一点一点大致相同大致相同)。发动机的转矩特性发动
36、机的转矩特性3）柴油机转矩校正）柴油机转矩校正 曲线曲线2 2是未经校正的标定功率供是未经校正的标定功率供油量曲线。可以看出，由于油泵速油量曲线。可以看出，由于油泵速度特性的影响，曲线度特性的影响，曲线2 2在转速降低在转速降低时空气得不到充分利用，使按充气时空气得不到充分利用，使按充气量来计算可能发出的转矩没能发挥量来计算可能发出的转矩没能发挥出来，而且它的变化趋势也不适应出来，而且它的变化趋势也不适应汽车拖拉机对转矩储备的要求。上汽车拖拉机对转矩储备的要求。上述问题的产生是由油泵速度特性造述问题的产生是由油泵速度特性造成的，因此，柴油机中部采用油量成的，因此，柴油机中部采用油量校正装置来改
37、造外特性转矩曲线。校正装置来改造外特性转矩曲线。3）柴油机转矩校正）柴油机转矩校正发动机的转矩特性发动机的转矩特性油量校正装置对循环供油量油量校正装置对循环供油量b b的影响的影响 1-1-冒烟极限冒烟极限 2-2-未校正的标定功率供油未校正的标定功率供油 量曲线量曲线 3-3-用弹簧矫正器的供油量曲线用弹簧矫正器的供油量曲线 4-4-带阀式校正器的供油量曲线带阀式校正器的供油量曲线油量校正装置的作用是：油量校正装置的作用是：当发动机在标定工况下工作时，如果转速当发动机在标定工况下工作时，如果转速因外界阻力矩不断增加而下降，则喷油泵能自因外界阻力矩不断增加而下降，则喷油泵能自动增加循环供油量，
38、以增大低速时的转矩，提动增加循环供油量，以增大低速时的转矩，提高转矩储备系数。高转矩储备系数。有两种校正方法：有两种校正方法：出油阀式校正机构；附加在调速器上出油阀式校正机构；附加在调速器上的弹簧校正机构。的弹簧校正机构。3）柴油机转矩校正）柴油机转矩校正发动机的转矩特性发动机的转矩特性l出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。l出油阀的下部
39、呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。快增大，压力迅速减小，停喷迅速。3）柴油机转矩校正）柴油机转矩校正发动机的转矩特性发动机的转矩特性出油阀校正机构有出油阀校正机构有如下两种类型：如下两种类型：（1 1）可变出油阀减
40、压）可变出油阀减压容积容积（2 2）可变出油阀减压）可变出油阀减压作用作用3）柴油机转矩校正）柴油机转矩校正发动机的转矩特性发动机的转矩特性1如图所示。图如图所示。图a a为没有校正作用的一般出油阀，在出油阀尾部为没有校正作用的一般出油阀，在出油阀尾部开有四条直切槽，燃油的流通截面不变；图开有四条直切槽，燃油的流通截面不变；图b b为有校正作用的为有校正作用的出油阀结构。在出油阀尾部开出四条锥形切槽，燃油流通截出油阀结构。在出油阀尾部开出四条锥形切槽，燃油流通截面向上逐渐减小；图面向上逐渐减小；图c c为开有节流小孔为开有节流小孔(横向小孔横向小孔)的校正出油的校正出油阀结构。当柴油机转速增高
41、时，图阀结构。当柴油机转速增高时，图a a所示减压容积不变而图所示减压容积不变而图b b、c c中，由于变截面通道或节流小孔的节流作用增强，在出中，由于变截面通道或节流小孔的节流作用增强，在出油阀落座过程中，提早起减压作用，使实际减压行程加大，油阀落座过程中，提早起减压作用，使实际减压行程加大，相当于减压容积增加。当出油阀回座后，油管残余压力较低。相当于减压容积增加。当出油阀回座后，油管残余压力较低。下一次供油时，必须以供油量中的一部分来填补此增加的减下一次供油时，必须以供油量中的一部分来填补此增加的减压容积所造成的压力降低，实际上是减少了喷油量。因此，压容积所造成的压力降低，实际上是减少了喷
42、油量。因此，随转速升高，喷油量减少。随转速升高，喷油量减少。（1）可变出油阀减压容积）可变出油阀减压容积出油阀校正机构出油阀校正机构加大一般出油阀减压环带凸缘和出油阀座内孔的间隙加大一般出油阀减压环带凸缘和出油阀座内孔的间隙（一般为（一般为0.0250.0250.076mm0.076mm）或在减压环带上削出一个小）或在减压环带上削出一个小平面，可使不同转速时的减压作用不同。当减压环带进平面，可使不同转速时的减压作用不同。当减压环带进入阀座后，泵端高压腔压力急剧下降，此时由于存在间入阀座后，泵端高压腔压力急剧下降，此时由于存在间隙，低压油腔也可能有一些燃油回流到此从而削弱了隙，低压油腔也可能有一
43、些燃油回流到此从而削弱了高压腔的减压作用。转速愈低，由于间隙节流作用相对高压腔的减压作用。转速愈低，由于间隙节流作用相对减小，出油阀落座时间相对增长，回流的燃油愈多，减减小，出油阀落座时间相对增长，回流的燃油愈多，减压作用愈弱，从而使高压油管残余压力升高，喷油量增压作用愈弱，从而使高压油管残余压力升高，喷油量增加。加。（2）可变出油阀减压作用）可变出油阀减压作用出油阀校正机构出油阀校正机构校正前后油量的变化如图所示。校正前后油量的变化如图所示。实线表示校正后油泵速度特性，实线表示校正后油泵速度特性，虚线为没有校正时的油泵速度虚线为没有校正时的油泵速度特性。可见，出油阀校正机构特性。可见，出油阀
44、校正机构变化不规律，喷油延迟比普通变化不规律，喷油延迟比普通出油阀大，这对选择供油提前出油阀大，这对选择供油提前器不利；又因加工误差等原因，器不利；又因加工误差等原因，给多缸喷油泵各缸均匀性的调给多缸喷油泵各缸均匀性的调整带来困难，故目前采用并不整带来困难，故目前采用并不普遍。普遍。出油阀校正机构出油阀校正机构（3）出油阀校正分析）出油阀校正分析可变减压容积出油阀的供油速度特性（应用轴针式喷油器）可变减压容积出油阀-标准出油阀 烟度标准取决于视觉允许的排烟界限，这个界限是人烟度标准取决于视觉允许的排烟界限，这个界限是人为的，各国根据自己的交通情况、柴油机制造水平、环境为的，各国根据自己的交通情
45、况、柴油机制造水平、环境保护政策等许多因素综合考虑确定。烟度标准与它的测量保护政策等许多因素综合考虑确定。烟度标准与它的测量方法紧密联系。方法紧密联系。不同测量方法的主要区别在于：不同测量方法的主要区别在于：采用何种测量仪器；采用何种测量仪器；测量时柴油机处于何种工况。测量时柴油机处于何种工况。测量仪器分两种：透光式烟度计测量仪器分两种：透光式烟度计;滤纸式烟度计滤纸式烟度计四、发动机的烟度特性四、发动机的烟度特性1 1）透光式烟度计工作原理：）透光式烟度计工作原理：1.测量仪器测量仪器发动机的烟度特性发动机的烟度特性 在一定长度烟路在一定长度烟路A A的一端装有固定发射光的一端装有固定发射光
46、源的灯泡源的灯泡5 5，光源通过透镜变成一道平行光线。，光源通过透镜变成一道平行光线。烟路另一端装一个硒光电池烟路另一端装一个硒光电池1 1作为光电传感器，作为光电传感器，当烟路中烟的浓度不同时，光线通过它后当烟路中烟的浓度不同时，光线通过它后,明明暗程度也不相同，光电传感器感应出的电流也暗程度也不相同，光电传感器感应出的电流也不同。此电流经电路放大，传至相应刻度的表不同。此电流经电路放大，传至相应刻度的表头或数字显示器。当烟路内通过清洁的空气时，头或数字显示器。当烟路内通过清洁的空气时，表头刻度为表头刻度为0 0，全黑时为，全黑时为100100，中间各值作均匀，中间各值作均匀分度或对数分度。
47、分度或对数分度。透光式姻度计可以记录烟度瞬时值，适合透光式姻度计可以记录烟度瞬时值，适合测定变工况时的排烟浓度，但由于排气中油雾测定变工况时的排烟浓度，但由于排气中油雾及水气同样对通过的光线有吸收作用，故测量及水气同样对通过的光线有吸收作用，故测量结果有时不稳定，也不能将黑、白、蓝烟区别结果有时不稳定，也不能将黑、白、蓝烟区别开，另外，其结构、操作较复杂，造价较高。开，另外，其结构、操作较复杂，造价较高。透光式烟度计已被国际标准定为标准烟度计。透光式烟度计已被国际标准定为标准烟度计。工作原理：工作原理：从柴油机排气管中抽出一定容量的从柴油机排气管中抽出一定容量的废气，使之通过一张白色滤纸，废气
48、中废气，使之通过一张白色滤纸，废气中的碳烟存留在滤纸上将滤纸染黑；然的碳烟存留在滤纸上将滤纸染黑；然后用光电仪测定滤纸的染黑度即代表排后用光电仪测定滤纸的染黑度即代表排气烟度。滤纸染黑度由气烟度。滤纸染黑度由0 010R(10R(波许波许)表表示，规定白色滤纸的示，规定白色滤纸的R R值为值为0 0，全黑滤纸，全黑滤纸的的R R值为值为1010。从。从0 01010之间均匀分度。滤之间均匀分度。滤纸性能和取样容积是影响测量值的主要纸性能和取样容积是影响测量值的主要因素。因素。这种烟度计最好只用来测量稳定工这种烟度计最好只用来测量稳定工况的烟度值，对变工况很容易产生误差，况的烟度值，对变工况很容
49、易产生误差，因此要严格控制取样时间。但它操作方因此要严格控制取样时间。但它操作方便成本低廉，测量结果重复性好。便成本低廉，测量结果重复性好。2）滤纸式烟度计（）滤纸式烟度计（Bosch烟度计）烟度计）测量仪器测量仪器a a全负荷烟度测量方法全负荷烟度测量方法它规定柴油机在全负荷稳定运它规定柴油机在全负荷稳定运转时，自最低转速至额定转速转时，自最低转速至额定转速之间，选取之间，选取6 67 7个转速进行烟个转速进行烟度测量。其中包括最大转矩转度测量。其中包括最大转矩转速和最大功率转速，最低转速速和最大功率转速，最低转速是指是指4545额定转速或额定转速或1000r1000rminmin中较高的一
50、个，这样可得一中较高的一个，这样可得一条烟度曲线，如图所示。条烟度曲线，如图所示。2.测量方法测量方法发动机的烟度特性发动机的烟度特性b b自由加速烟度测量方法自由加速烟度测量方法 发动机处于怠速工况发动机处于怠速工况(离合器处于接合位置、油门踏板离合器处于接合位置、油门踏板位于松开位置；装机械式或半自动变速器时，选择器在停车位于松开位置；装机械式或半自动变速器时，选择器在停车或空挡位置或空挡位置)，将油门踏板迅速踏到底，维持数秒钟后松开。，将油门踏板迅速踏到底，维持数秒钟后松开。由油门开始动作时测烟度，测量整个加速过程中所产生的黑由油门开始动作时测烟度，测量整个加速过程中所产生的黑烟烟 。它
