紅興隆北雁現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)

紅興隆農(nóng)墾農(nóng)業(yè)機(jī)械化、北大荒雁窩島集團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，向全國農(nóng)機(jī)行業(yè)的各位領(lǐng)導(dǎo)同仁致敬。

你現(xiàn)在的位置：農(nóng)機(jī)通首頁>>農(nóng)機(jī)博客>>紅興隆北雁現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)>>迪爾系列板塊>>

第11章發(fā)動機(jī)特性收藏

第11章發(fā)動機(jī)特性

內(nèi)容提要

1.發(fā)動機(jī)特性與特性曲線的含義、分類與意義

2.發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)特性的含義、分類與曲線

3.發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性

4.發(fā)動機(jī)速度特性

5. 發(fā)動機(jī)萬有特性

6. 發(fā)動機(jī)調(diào)速特性

7. 發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)的校正

11.1基本概念

全面了解發(fā)動機(jī)在所有工況下的性能指標(biāo)的變化，對合理使用、檢查與維修發(fā)動機(jī)，都有很強(qiáng)的適用價(jià)值。

11.1.1 發(fā)動機(jī)特性與特性曲線

圖11-1 發(fā)動機(jī)特性曲線

（Audi 2.4L5氣門V6汽油機(jī)外特性）

1．發(fā)動機(jī)特性發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況及運(yùn)轉(zhuǎn)情況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機(jī)特性。發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)主要有功率、轉(zhuǎn)矩、燃料消耗率、排氣溫度、排氣煙度等；調(diào)整情況主要指柴油機(jī)的供油提前角、汽油機(jī)的點(diǎn)火提前角、發(fā)動機(jī)燃料等可調(diào)因素對發(fā)動機(jī)性能的影響；運(yùn)轉(zhuǎn)情況一般指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等。

2．特性曲線為了直觀顯示發(fā)動機(jī)的特性，常以曲線形式表示，稱為發(fā)動機(jī)特性曲線。圖11-1為Audi（奧迪） 2.4L四缸5氣門汽油機(jī)的外特性曲線。

3.發(fā)動機(jī)特性分類

發(fā)動機(jī)特性分調(diào)節(jié)特性和性能特性兩大類。

（1）調(diào)節(jié)特性指發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)隨調(diào)節(jié)情況而變化的關(guān)系。如柴油機(jī)的供油提前角調(diào)節(jié)特性、汽油機(jī)的點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)特性、汽油機(jī)的燃料調(diào)節(jié)特性等。

（2）性能特性指內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的關(guān)系。如負(fù)荷特性、速度特性、調(diào)速特性、萬有特性、螺旋槳特性等。

圖11-2 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺

1-發(fā)動機(jī) 2-數(shù)顯水溫表 3-數(shù)顯油壓表 4-數(shù)顯排溫表 5-油門執(zhí)行器 6-轉(zhuǎn)速表 7- 負(fù)荷表 8-水門執(zhí)行器 9-水溫傳感器 10-油壓傳感器 11-排溫傳感器 12-氣缸壓力傳感器 13-油壓傳感器 14-針閥升程儀 15-電荷放大器 16-電荷放大器 17-霍爾針閥傳感器 18-示波器 19-水力測功器 20-轉(zhuǎn)角信號發(fā)生器 21-電荷放大器 22-Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換板 23-微機(jī) 24-打印機(jī) 25-顯示器

11.1.2 發(fā)動機(jī)特性的制取

發(fā)動機(jī)特性需在專門的試驗(yàn)臺（俗稱發(fā)動機(jī)臺架）上進(jìn)行，圖11-2顯示了帶水力測功器的試驗(yàn)臺的基本組成。它可以模擬發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況，使其在要求的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下工作，并可以同步測量發(fā)動機(jī)在各種工況下的功率、燃料消耗、廢氣排放、氣缸壓力等性能參數(shù)。

發(fā)動機(jī)特性試驗(yàn)，國家已有標(biāo)準(zhǔn)，需按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)定的條件下進(jìn)行。

11.2 發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)特性

發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)特性對發(fā)動機(jī)的正確調(diào)整、使用與維修關(guān)系密切，值得重視。

11.2.1 柴油機(jī)供油提前角調(diào)節(jié)特性

圖11-3 柴油機(jī)供油提前角調(diào)節(jié)特性曲線

它是指在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定和油量控制機(jī)構(gòu)（如噴油泵的供油拉桿）位置一定條件下，其功率、燃料消耗率等性能指標(biāo)隨供油提前角變化而變化的關(guān)系。

圖11-3為柴油機(jī)供油提前角調(diào)節(jié)特性曲線。由曲線可見，隨著供油提前角θ的改變，發(fā)動機(jī)的功率與燃料消耗率也隨著變化。對應(yīng)于**大功率和**小燃料消耗率的供油提前角即為**佳供油提前角。發(fā)動機(jī)使用維修時(shí)，應(yīng)注意按照使用說明書要求，檢查調(diào)整發(fā)動機(jī)靜態(tài)**佳供油提前角。

**佳供油提前角是隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化的，它一般由供油提前角自動調(diào)節(jié)裝置來控制。對于電控柴油機(jī)，則由ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)工況精確控制。

11.2.2 汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)特性

它是指在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度一定條件下，其功率、燃料消耗率等性能指標(biāo)隨點(diǎn)火提前角變化而變化的關(guān)系。

φ_α-過量空氣系數(shù) α-空燃比

圖11-4 汽油機(jī)燃料調(diào)整特性曲線

點(diǎn)火提前角調(diào)整特性曲線形式與柴油機(jī)類似（圖11-3），可將θ視為點(diǎn)火提前角。可見，隨著點(diǎn)火提前角的改變，發(fā)動機(jī)的功率與燃料消耗率也隨著變化。對應(yīng)于**大功率和**小燃料消耗率的點(diǎn)火提前角即為**佳點(diǎn)火提前角。

11.2.3 汽油機(jī)的燃料調(diào)節(jié)特性

是指在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定，節(jié)氣門開度一定條件下，其功率、燃料消耗率等性能指標(biāo)隨混合氣濃度而變化的關(guān)系。

圖11-4為汽油機(jī)燃料調(diào)節(jié)特性曲線。由圖可見，隨著混合氣濃度的改變，發(fā)動機(jī)的功率與燃料消耗率也隨著變化。對應(yīng)于過量空氣系數(shù)約1.15處，燃料消耗率**低，稱此時(shí)的混合氣為經(jīng)濟(jì)混合氣；而對應(yīng)于約0.93處，發(fā)動機(jī)平均有效壓力**大，動力性能**高，稱此時(shí)的混合氣為功率混合氣。汽油機(jī)應(yīng)根據(jù)工況變化，自動調(diào)整其混合氣濃度在**佳值工作?；推魇桨l(fā)動機(jī)靠化油器進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)則靠電控燃油噴射系統(tǒng)精確調(diào)節(jié)控制。

11.3 發(fā)動機(jī)性能特性

與汽車發(fā)動機(jī)有關(guān)的性能特性主要有發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性、速度特性、萬有特性和調(diào)速特性四種。

11.3.1 發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性

圖11-5 發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性曲線

是指在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)（燃油消耗率、排氣溫度等）隨負(fù)荷（功率、平均有效壓力等）的改變而變化的關(guān)系。相應(yīng)的曲線稱為負(fù)荷特性曲線。它主要被用來評價(jià)發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速一定下，以不同的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性，如汽車以一定的速度沿阻力變化的道路行駛。

發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性曲線如圖11-5所示。由圖可見，隨著負(fù)荷的增加，燃料消耗率開始時(shí)急劇下降，到A點(diǎn)油耗**低。標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的該油耗值被稱為該發(fā)動機(jī)的**低燃油消耗率。但此時(shí)并非發(fā)動機(jī)的**大功率點(diǎn)。

A點(diǎn)后，隨著負(fù)荷的增加，發(fā)動機(jī)功率增大，燃料消耗率又回升。負(fù)荷增加到一定值，發(fā)動機(jī)排氣冒煙超標(biāo)，稱為冒煙界限，發(fā)動機(jī)工作不允許超出冒煙界限。其適宜的工作區(qū)域應(yīng)該在**低油耗點(diǎn)A附近。有的貨車超載運(yùn)行，將導(dǎo)致燃油消耗急劇上升，發(fā)動機(jī)過熱，壽命下降，排氣冒煙嚴(yán)重，污染大氣。還會導(dǎo)致動距離加長，容易出現(xiàn)交通事故，這是不可取的。

為了兼顧發(fā)動機(jī)的動力與經(jīng)濟(jì)性能，標(biāo)定功率點(diǎn)一般定在冒煙界限以內(nèi)與**低燃油消耗點(diǎn)之間，可從座標(biāo)原點(diǎn)引負(fù)荷特性燃油消耗率曲線的切線，交點(diǎn)E即作為發(fā)動機(jī)的標(biāo)定工況點(diǎn)。

實(shí)際發(fā)動機(jī)工作中，往往由于負(fù)荷不足（如汽車載貨量少等），而處于部分負(fù)荷下工作，導(dǎo)致燃料消耗率上升。有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員，就會采取加速滑行法、汽車掛高擋或帶拖車等方法使發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加，從而達(dá)到節(jié)油的目的。

11.3.2 發(fā)動機(jī)的速度特性

速度特性是指當(dāng)燃料供給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（汽油機(jī)的節(jié)氣門或柴油機(jī)噴油泵的油量控制拉桿）位置不變時(shí)，發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)（轉(zhuǎn)矩、功率、燃油消耗率等）隨轉(zhuǎn)速的改變而變化的關(guān)系。對應(yīng)的曲線稱為速度特性曲線。

當(dāng)燃料供給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在全負(fù)荷位置（汽油機(jī)節(jié)氣門全開位置或柴油機(jī)的油量控制拉桿在額定供油量位置）時(shí)，所測得的速度特性稱外特性或全負(fù)荷速度特性。當(dāng)燃料供給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在全負(fù)荷以內(nèi)各位置時(shí)，所測得的速度特性就稱為部分負(fù)荷速度特性。

圖11-6 發(fā)動機(jī)速度特性曲線（YC6108ZQ柴油機(jī)）

汽車的節(jié)氣門不變，上坡或下坡時(shí)，由于外界負(fù)荷的變化，車速將產(chǎn)生相應(yīng)變化就是屬于速度特性工況。

圖11-6為YC6108ZQ柴油機(jī)外特性曲線。從外特性曲線可以看出該發(fā)動機(jī)所能達(dá)到的**大功率、**大轉(zhuǎn)矩、**低燃料消耗率及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，還可以看出在任一轉(zhuǎn)速下所對應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)矩，若要發(fā)揮**大轉(zhuǎn)矩，則應(yīng)該適當(dāng)降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。在圖上還可以看出排氣溫度及煙度隨轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩變化而變化的關(guān)系。

從外特性曲線還可以計(jì)算出發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩儲備系數(shù)φ_tq、轉(zhuǎn)速儲備系數(shù)φ_n和適應(yīng)性系數(shù)φ_ntq

式中 T_emax——外特性曲線上**大轉(zhuǎn)矩（N·m）；

T_eb——標(biāo)定工況轉(zhuǎn)矩（N·m）；

n₁——標(biāo)定轉(zhuǎn)速（r/min）；

n₂——**大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速（r/min）。

1-外特性 2、3、4-部分負(fù)荷速度特性

圖11-7 發(fā)動機(jī)速度特性（汽油機(jī)）

φ_tq、φ_n和φ_ntq表征了發(fā)動機(jī)的短期超載能力。當(dāng)汽車爬坡，如不換擋，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速就會下降，從外特性曲線上看，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩會增加，以克服外界阻力。φ_tq、φ_n和φ_ntq越大，不換擋克服外界阻力的能力就越強(qiáng)。

汽油機(jī)φ_tq、φ_n和φ_ntq值較大，分別可達(dá)1.2～1.4、1.5～3.8和1.8～5.3；而柴油機(jī)（非增壓）外特性的轉(zhuǎn)矩曲線較為平坦，φ_tq、φ_n和φ_ntq值較小，只有1.05、1.5～2.0和1.6～2.1，不能適應(yīng)實(shí)際工作需要，所以柴油機(jī)都安裝有調(diào)速器來進(jìn)行校正。

發(fā)動機(jī)的部分負(fù)荷速度特性曲線隨著汽油機(jī)的節(jié)氣門開度或柴油機(jī)的油量控制拉桿位置的減小，功率和轉(zhuǎn)矩曲線幾乎從外特性平行下移。對汽油機(jī)，負(fù)荷越小，節(jié)氣門開度越小，進(jìn)氣阻力越大，充氣效率下降，使其功率、轉(zhuǎn)矩下降越快，所以部分負(fù)荷速度特性曲線也變得越陡（圖11-7）。

11.3.3 發(fā)動機(jī)的萬有特性

圖11-8 萬有特性曲線（YC6108ZQ柴油機(jī)）

負(fù)荷特性只能分析某一轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)各性能參數(shù)隨負(fù)荷的變化，而速度特性只能分析在某一油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置下的內(nèi)燃機(jī)各性能參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化。實(shí)際上內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷均在很大范圍內(nèi)變化，要分析各工況下發(fā)動機(jī)的性能就需要許多張圖形，很不方便，亦不清晰。能在一張圖上表示發(fā)動機(jī)各性能參數(shù)與轉(zhuǎn)速、負(fù)荷之間的相互關(guān)系就稱為萬有特性，也稱為多參數(shù)特性，相應(yīng)的曲線稱為萬有特性曲線。

萬有特性曲線可以利用發(fā)動機(jī)各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線來轉(zhuǎn)換作圖。圖11-8為YC6108ZQ四氣門柴油機(jī)萬有特性曲線。圖中虛線為等功率曲線，位于上層的等功率曲線的功率大。實(shí)線為等油耗線，**內(nèi)層的等油耗曲線耗油率**低，為**經(jīng)濟(jì)區(qū)，越往外層，經(jīng)濟(jì)性越差；若等油耗線呈橫向拉長，說明發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速變化較大情況下工作，燃料消耗率變化小，較經(jīng)濟(jì)；若等油耗線呈縱向拉長，說明發(fā)動機(jī)在負(fù)荷變化較大情況下工作，燃料消耗率變化小，較經(jīng)濟(jì)。不同用途的發(fā)動機(jī)對萬有特性曲線有不同的要求。

從圖中可以清楚看到發(fā)動機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下的動力性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)動機(jī)要想獲得**低燃料消耗，可以通過改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。

11.3.4 調(diào)速特性

調(diào)速特性是指柴油機(jī)噴油泵調(diào)速手柄位置一定時(shí)，柴油機(jī)性能參數(shù)（轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速、燃油消耗率等）隨負(fù)荷而變化的關(guān)系。對應(yīng)的曲線稱為調(diào)速特性曲線。它被用來評價(jià)柴油機(jī)帶調(diào)速器以后的實(shí)際工作性能指標(biāo)，還可以用來評價(jià)調(diào)速器的工作性能。

圖11-9 柴油機(jī)調(diào)速特性

圖11-9所示為橫坐標(biāo)是功率的調(diào)速特性曲線。根據(jù)分析需要，調(diào)速特性曲線也可以采用轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為橫坐標(biāo)。

曲線分析可以看到，從標(biāo)定轉(zhuǎn)速（曲線拐彎點(diǎn)）到**高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速這一段的曲線，發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化很大，但轉(zhuǎn)速變化很小，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)噴油泵調(diào)速器起調(diào)速作用的結(jié)果，隨著負(fù)荷增大，自動增加供油量，以維持轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定，所以該段是調(diào)速器的調(diào)速區(qū)段。也有稱特殊的負(fù)荷特性段，因?yàn)樗茴愃朴诎l(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性，只是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速略有變化?？梢詮倪@一段曲線進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析及調(diào)速器工作性能（如穩(wěn)定調(diào)速率等）分析。

從標(biāo)定工況到**大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的曲線，隨著外界負(fù)荷增加，噴油泵調(diào)速器依靠校正功能而變動供油拉桿，少量增加供油量，以滿足發(fā)動機(jī)短時(shí)間超負(fù)荷的需要。所以該段是調(diào)速器的校正區(qū)段。也有稱特殊的速度特性段，因?yàn)樗茴愃朴诎l(fā)動機(jī)的速度特性，只是噴油泵供油拉桿略有移動。

當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到**大，如再增加外界負(fù)荷，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速便急劇下降，噴油泵供油拉桿已經(jīng)無法再移動增加供油量，所以發(fā)動機(jī)按速度特性曲線規(guī)律變化。隨負(fù)荷的增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，功率、轉(zhuǎn)矩下降，耗油率增大。

從調(diào)速特性曲線上可以方便地找到標(biāo)定工況和任一工況下的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩、燃油消耗率等各種動力、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)之間的相互關(guān)系。用以比較不同柴油機(jī)的性能優(yōu)劣，指導(dǎo)人們正確地使用和維修柴油機(jī)。還可以計(jì)算柴油機(jī)的扭矩儲備，以判定發(fā)動機(jī)的短時(shí)超負(fù)荷能力；計(jì)算出穩(wěn)定調(diào)速率，以判斷調(diào)速器的工作性能。

11.4 發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)的校正

11.4.1 性能指標(biāo)校正的必要性

由于大氣狀態(tài)的不同，同一臺發(fā)動機(jī)，在不同地區(qū)測得的性能指標(biāo)就會產(chǎn)生差異。如天津測得某發(fā)動機(jī)功率為68kW，油耗為321g/kW.h。而到拉薩測得的功率變?yōu)?2kW，下降了38％；油耗為429g/kW.h ，上升了34％。

大氣狀態(tài)（大氣壓力、溫度、相對濕度）變化，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工質(zhì)產(chǎn)生變化。當(dāng)大氣壓力下降、溫度升高或相對濕度增大，會導(dǎo)致空氣密度變小，使實(shí)際進(jìn)入氣缸的氧氣量減少，從而使發(fā)動機(jī)功率下降，油耗升高。

試驗(yàn)表明，在海拔150m以上地區(qū)，每升高300m，發(fā)動機(jī)（非增壓）功率下降3.5%；當(dāng)進(jìn)氣溫度在29.4℃以上，每增5.5℃，功率下降2%。

11.4.2 校正方法

根據(jù)GB/T 17692-1999規(guī)定，車用發(fā)動機(jī)凈功率采用以下公式修正

P₀=α×P

式中 P₀——-校正功率（即標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的功率）；

α——-校正系數(shù)（汽油機(jī)用α_a，柴油機(jī)用α_d）；

P——-實(shí)測功率（試驗(yàn)功率）。

標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)是指大氣溫度25℃、大氣壓100kPa、相對濕度60％。

對于汽油機(jī)，可用下式求得校正系數(shù)α_a

發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:46:00 |點(diǎn)擊數(shù)（）