第六章 发动机特性
§6-1 发动机工况和性能指标分析式
一 发动机工况
在绪论中我们已经介绍过工况的概念。有效功率Ne 和转速n 决定了发动机的工作运行情况。
工况 — Ne ，转速n 。
发动机的工况分为点工况、线工况和面工况。
二 发动机性能指标分析式
1 p k e v
i m =1ηαηη
2 M k e v
i m =2ηαηη
3 N k n e v
i m =3ηαηη
4
g k e i m
=4
1
ηη 5 G k n T v
=5ηα
§6-2 发动机速度特性
发动机节气门开度 （ 或油门开度 ） 不变，发动机性能指标随转速n 变化的关系。
如：汽车爬坡或阻力变化时, 节气门 （ 或油门 ） 开度不变, n 随外界负荷的变化而变化。外界负荷大, n ↓, 外界负荷小, n ↑, 这时发动机沿速度特性工作。
一 汽油机的速度特性 （一） 定义
汽油机节气门开度固定不变，汽油机性能指标随转速n变化的关系。
外特性（全负荷的速度特性）—节气门全开（100% ）, 测得的速度特性。
部分速度特性—节气门固定在部分开启位置, 测得的速度特性。
（二）外特性曲线
1 Me曲线
M k
e v
i m
=2η
α
ηη
n↑→?g↑→α↓（不多）
M k
e v i m
=2'ηηη
（1）ηv—n↑→气流惯性↑→ηv↑；n↑↑→节流损失↑→ηv↓。
（2）ηi—n↑→气流运动↑→混合气形成改善→ηi↑；
n↑↑→燃烧时间↓，燃烧恶化→ηi↓。
（3）ηm—n↑→ηm↓。
（4）Me —低速时: ηv↑
n↑→ηi↑使Me变化不大, 略有↑；
ηm↓
高速时: →ηv↓
n↑→ηi↓使Me ↓↓。
ηm ↓
2 Ne 曲线
低速时: n ↑ → Me ↑ （ 不大 ）, 但 Ne ∝ Me ↑ ? n ↑ → Ne ↑↑； 高速时: n ↑ → Me ↓ → Ne ↑ （ 不大 ）。 3 g e 曲线
g k e i m
=41
ηη
低速时: n ↑ → ηi ↑，ηm ↓，ηi ↑大于ηm ↓ → g e ↓ （ 不大 ）；
高速时: n ↑ →
ηi ↓，ηm ↓ → g e ↑↑。
有一个g e ,min 对应的n, 整个曲线变化不大。
4 G T 曲线
G k n T v
=5ηα
低速时: n ↑ → ηv ↑，n ↓ → G T ↑ （ 不大 ）； 高速时: n ↑ →
ηv ↓，n ↑↑ → G T ↑↑。
G T 曲线先缓后陡。
（三） 外特性的意义
1 后备功率
后备功率大, 爬坡、加速性好。
但后备功率过大, 则常用工况在低负荷区, 经济性差。
图中A点，后备功率为零。
2 最大Me 时的n
最大Me时的n越低, 克服外界阻力能力越强。
A、B发动机的M e,max相同，但A机M e,max所对应的n比B机低。当外界阻力矩为R1时，A、B两机均在n1下稳定运转。当外界阻力矩增大至R2时，B机发出最大扭矩在n2B下稳定运转，此时A机则在n2A下稳定运转。当外界阻力矩再增大至R3时，A机发出最大扭矩在n3A下稳定运转，而B机无法克服外界阻力矩，只能熄火。
二柴油机的速度特性
（一）定义
油量调节机械（油门拉杆或齿条）位置固定不动, 柴油机性
能指标随转速n变化的关系。
外特性（全负荷的速度特性）—油量调节机构固定在标定
功率循环油量位置时, 测得的速度特性。
部分速度特性—油调节机构固定在小于标定功率循环供油位
置时, 测得的速度特性。
（二） 标定功率
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, 根据我国情况, 国家标准规定了发动机标定功率分为下列四级
1 15分钟功率 — 允许发动机连续运转15分钟的最大有效功率。
2 1小时功率 — 允许发动机连续运转1小时的最大有效功率。
3 12小时功率 — 允许发动机连续运转12小时的最大有效功率。
4 持续功率 — 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相应的转速。
车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的两种作为铭牌功率。作为特性实验时, 应把两种标定功率的外特性全做出来。 国家规定：
车用柴油机, 除作外特性外, 还应作标定功率的90%, 75%, 50%, 25%的部分速度特性实验。
一般柴油机只作外特性就可以了。
时间越短, 功率值应越大。如：15分钟功率比12小时功率大。
（三） 外特性曲线
1 Me 曲线
M k e v
i m =2ηα
ηη （1） ηv — n ↑ →
ηv ↑；n ↑↑ → ηv ↓。
（2） ?g — n ↑ → ?g ↑ （ 油泵速度特性 ）。 （3） α — n ↑ → ?g ↑，ηv ↓ → α↓。 （4） ηi — n ↑ → ηi ↑；n ↑↑ → 燃烧时间↓，α↓ → ηi ↓。
（5） ηm — n ↑ →
ηm ↓。
（6） Me — ηi ?ηm ↓, ηv ↓ 不如 α↓ 快, ηαv ↓
↓
↑
M k e =?↑?↓2 → 使曲线平缓。 2 Ne 曲线
N M n e e ∝?
Me 曲线平缓 — Me 基本是常数，则
n ↑ → Ne ↑ — 几乎是成直线关系。 3 g e 曲线
g k e i m
=31
ηη
低速时: n ↑ → ηi ↑，ηm ↓ → g e ↓ （ 不大 ）； 高速时: n ↑ →
ηi ↓，ηm ↓ → g e ↑↑。
有一个g e ,min 对应的n, 整个曲线变化不大。
4 G T 曲线
G k n T v
=5ηα
低速时: n ↑ → ηv ↑，α↓ → G T ↑↑； 高速时: n ↑ →
ηv ↓，α↓ → G T ↑↑。
整个G T 曲线较陡。
（四） 扭矩储备系数 μ 和适应性系数 K
μ=-?M M M e e
e max 100%
K M M e e
=max
μ↑, K ↑ → n ↓时, Me ↑快 → 不换档情况下, 克服短期超载能力强。
§6-3 发动机负荷特性
一 汽油机的负荷特性
转速n 不变，发动机的经济性指标随负荷变化的关系。
如: 在不换档情况下，汽车上坡时加大油门，下坡时关小油门，而维持发动机转速n 不变，这时发动机沿负荷特性工作。
（一） 定义
转速n 不变，汽油机的经济性指标随负荷 — 节气门开度变化的关系。
（二） 特性曲线
1 g e 曲线
g k e i m
=4
1
ηη
负荷↑ → 节气门开度↑ → ηm ↑, ηi ↑ → g e ↓↓ — 曲线陡。
负荷↑↑ → 为发出最大功率 α < 1, 燃烧不完全 → g e ↑。 2 G T 曲线 负荷↑ → G T ↑
负荷↑↑，开度70～80%时→化油器中省油器（或多腔分动化油器的副腔）开始起作用, 使混合气变浓, α = 0.8～0.9 →G T↑↑。
二柴油机的负荷特性
（一）定义
转速n不变，柴油机的经济性指标随负荷—油门开度变化的关系。
（二）特性曲线
1 ηi，ηm曲线
负荷↑→?g↑→α↓→燃烧完全程度↓→ηi↓。
负荷↑ → ?g ↑ →N i ↑ , N m 基本不变 → ηm m
i N N =-↑
↑1。
2 g e 曲线
g k e i m
=4
1
ηη
负荷↑ → ?g ↑ →
ηm ↑↑，ηi ↓ → g e ↓。
负荷↑↑ → ?g ↑↑ → α↓↓ → 燃烧恶化 → ηm ↑，ηi ↓↓ → g e ↑。
若负荷↑↑ → 冒黑烟、积炭↑, 发动机过热, 故障↑, 寿命↓。
3 g e 曲线上的特征点 1点 — g e min 。
2点 — 排黑烟, 冒烟界限点。 标定功率的选择：
车用柴油机 — 定在冒烟界限处，即2点。 拖拉机柴油机 — 定在冒烟界限2点以内。 3点 — N e max 点。
过3点 — G T ↑↑，g e ↑↑ → N e ↓。
选择气道、燃烧室结构, 调整燃料供给系统, 常以负荷特性作为标准。
三 汽油机与柴油机负荷特性曲线分析
1 同一n 下：
（1） g e ,min ↓ → 经济性好。
（2） 曲线平缓 — 负荷变化较广时, 能保持较好的经济性。 柴油机比汽油机g e ,min 低, 且曲线平缓。
所以，柴油机的经济性比汽油机的好。
2 从负荷特性曲线可知, 小负荷时, g e↑。
所以，在功力性满足的前提下, 不宜装功率过大的发动机, 以求g e↓—避
免大马拉小车。
3 全面评价经济性, 应作出不同n下的许多负荷特性曲线—万有特性曲线。
§6-4 发动机万有特性
一特性曲线
外特性曲线—A－B－C
－D。
A：调速手柄最大位置，外界阻
力矩R = 0，
最高空转转速点。
B：发动机标定功率点，?g max。
C：最大p e或Me 点, 由此可得
扭矩储备系
数μ和适应性系数K。
D：外特性上最低稳定转速点。
最低空转点—怠速点, 图中未标出。
二曲线的制取
（一）等g e曲线—作图法
1 在p e －n 图上画出A －B －C －D 外特性曲线 — 等g e 曲线不能超出此范围。
2
p e －n 图上的p e 纵坐标与g e －p e 图上的p e 纵坐标比例尺必须相同。
3 在g e －
p e 图上做出数条负荷特性曲线，做g e ,1直线 — 等g e 曲线与这些负
荷特性曲线相切、相交于一点或两点。从相切、相交点引平行线至p e －n 图。
从
p e －n 图上的相应n 点引垂直线与平行线相交。用光滑曲线连接p e －n 图
上的这些交点，即为万有特性曲线的等g e ,1曲线。
（二） 等N e 曲线 — 解析法
N p V i n
k p n e e h e =
?=?-302103 p N k n
e e
=
取一个Ne 值, 可以做出一条
p f n e =()曲线 — 等Ne 曲线，
再取一个Ne 值, 又可以做出一条等Ne 曲线… 等Ne 曲线为一组双曲线。
三 分析
1最内层的等g e 曲线相当于最经济的区域。曲线越向外, g e 越大。
2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, g e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, g e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。
3 若万有特性不能满足使用要求, 则需调机或重新选机。
§6-5 发动机调速特性
一装调速器的必要性
为防止高速飞车和低速熄火。
二全程式调速器
在整个发动机工作范围内，调整扭矩特性。
（一）工作原理
调速飞球在推力盘上的导向槽中滚动, 两球始终相触, 右边推力盘没有左右向移动, 只有转动。共有12个飞球, 一边6个, 一共3付。
1 当发动机在某一转速n 下运行时, 飞球受离心力作用, 对推力盘有一正压力, 水平方向分力与弹簧力相平衡, 油门拉杆固定在推力盘5上, 转速就稳定在这 种状态下。
n ↑ → 小球受离心力作用加大, 对推力盘的正压力加大当外界负荷↓ → 使推 力盘5带动油门拉杆向左移动 → 供油量?g ↓，转速就稳定在这一新的状态 下。
n ↓ → 供油量?g ↑。
2 调速手柄1调整弹簧2的预紧力 → 弹簧力平衡点变化 → 调速器起作用的转 速值改变。一定的预紧力对应于一定的转速范围。因此，在整个发动机工作范 围内，均可调整扭矩特性。
调速手柄受到怠速螺钉8和限速螺钉9的限制, 也就限制了柴油机的最高和最 低稳定转速。
1.调速手柄
2.调速弹簧
3.固定螺母
4.油量调节拉杆
5.推力盘
6.调速飞球
7.油调节螺钉
8.怠速螺钉
9.限制螺钉
（二） 特性曲线
n 1 — R 1大, M g e 1,max ? n 2 — R 2小, M g e 2,? n 3 — R 3= 0 , M g e ,min ,30=?
μ、K 调速较大, 多用于拖拉机上。
三 两极式调速器
为防止高速飞车和低速熄火。
（一） 工作原理
1 控制怠速转速, n ↓ → ?g ↑，不致过低而造成熄火。
n↓→受软弹簧S1作用，W下行→带动1点下行→ 2为支点，由杠杆原理
3点左移→ 4点左移，由4’点? 4点→ 5为支点，6点右移→由6’点?
6点→?g↑→ n回升, 不致熄火。
n↑→ W上行, 当W接触到硬弹簧S2后, 由于S2力大, 使W停止上行, ?g不
再↓, →调速器失去作用, 发动机按外特性稳定运转。
2 限制飞车, n↑→?g↓，不致过高而造成飞车。
n↑↑→离心力大于S1和S2联合预紧力，W↑→带动1点上行→ 3点右行
→ 4点右行→ 6点左行→?g↓→ n回降, 不致飞车。
5点的左右移动取决于发动机的负荷, 负荷↑→ 5点右移。
（二）特性曲线
Me曲线头段和末段调速器起作用曲线的作用点取决于弹簧S1和S2的预紧力，调速器本身不用换档。因此，中段曲线为柴油机的外特性曲线。
四调速器的工作指标
（一）调速率δ
1 稳定调速率δ1
δ121
=
-n n n
n 1— 突变前发动机的稳定转速； n 2— 突变后发动机的稳定转速； n — 发动机的标定转速。
反应Me 曲线陡缓程度。
δ1小 → Me 曲线陡 → 转速回复到稳定点的能力强。
规定：农灌及工程机械 要求：δ1 < 8 % 汽车、拖拉机 δ1≤ 10 % 发电机 δ1< 5 %
2 瞬时调速率δ2
δ231
=
-n n n
n 1— 外界阻力突变前发动机的稳定转速；
n 3— 外界阻力突变时发动机的最大或最小瞬时转速； n — 发动机的标定转速。
表示n 波动的大小
δ2大 → 转速波动大, 易游车。
一般δ2 ≤ 10～12%；发电机 δ2 < 5%
（二） 不灵敏度 ε
ε=-n n n
21
''
n 1'
— 负荷↑ 时, 调速器开始起作用的转速； n 2'
— 负荷↓ 时, 调速器开始起作用的转速；
n — 平均转速。
ε=R
E
E — 推力盘上的推力；R — 推力盘上的摩擦力。
ε 取决于摩擦力。
ε↑ → 转速稳定性差；ε↑↑ → 调速器失灵, 易飞车。 n ↓ → ε↑
一般：ε ≤ 1.2 ～2%；转速低时, ε ≤ 10～13%。
§6-6 大气修正
大气温度t ↑
大气压力p ↓ 吸入气缸内干空气量↓ → Ne ↓, g e ↑
我国标准：t = 25 [ ℃ ]；p = 100 [kpa ]；1=w p [kpa ]。其中p w — 该地饱和蒸汽
压力。
换算方法：
功率校正系数以是用来求得发动机在C5.2条规定的标准大气状态下的功率。
e e N a N ?=0,
式中0,e N —— 校正功率（即标准大气状态下的功率）；
a —— 校正系数；
e N —— 实测功率（试验功率）。
试验大气状态：
（1）温度：点燃式发动机：288 K≤T≤308 K ；柴油机：283 K≤T≤313 K
（2）气压：80kPa≤ρs≤110 kPa
一、自然吸气式或增压点燃式发动机校正系数a a
62
.02
.129899??
?
?????? ??=T p a s a
式中：w s p p p -= —— 试验时干空气压；T ——试验时进气温度，[K]。
试验室应满足的条件：07.193.0<若超过此限值，在试验报告中应给出所得到的校正系数值，并精确地说明试验状态（温度和压力）。
二、柴油机的校正系数d a
?=?d d a a
式中：?a —— 大气因子；?m —— 每种发动机型式和调整的特性参数。
（一）大气因子?a
此因子指出环境状况（压力、温度和湿度）对发动机吸入空气的影响。大气因子公式随发动机型式不同而不同。 1 自然吸气和机械增压发动机：
7
.029899??
?
??????? ??=?T p a s
2 装或不装进气中冷的涡轮增压式发动机：
5
.17
.029899??
? ????
??
? ??=?T p a s （二）发动机因子?m
4.1036.0-=?c q m
式中：r q q c /= —— 校正的比排量循环供油量；q —— 比排量循环供油量， [mg/L .cycle]；r —— 压缩机出口与压缩机进口的压力比（对于自然吸气式发动机r = 1）；
c q 值在40～65[mg/L .cycle]之间时，此公式有效；在c q 值低于40 [mg/L .cycle]时，∫m 可取恒定值0.3；在c q 值高于65 [mg/L .cycle]时，∫m 可取恒定值1.2。
试验室应满足的条件：1.19.0<若超过此限值，在试验报告中应给出所得校正系数值，并精确地说明试验状态（温度和压力）。
发动机第七章答案
1、研究发动机特性的意义是什么 答：发动机的特性是发动机性能的综合反映，在一定条件下，发动机性能指标或特性参数随各种可变因素的变化规律就是发动机的特性。研究发动机的特性是为了分析发动机在不同工况下运行的动力性能指标、经济性能指标、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标等。 2、分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 答：（1）汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 （2）汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系较小。 （3）汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 3、对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 答：（1）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。（2）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低很多。 （3）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽。汽油机则不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 4、衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些汽油机、柴油机有什么区别 答：（1）指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数μ，μ、KT值大表明随着转速的降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期超载能力强。 （2）区别：汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好；因此，一般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计的调速器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要调速，避免超速。 5、什么是发动机的万有特性汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点万有特性曲线常用于哪几个方面 答：（1）万有特性：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要再一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能都表达发动机多参数的特性称为万有特性。 （2）特点： 汽油机的万有特性的特点：a）最低油耗率偏高，并且经济区域偏小；b）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的油耗率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况；c）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等油耗率线，转速愈高愈废油。 柴油机的万有特性的特点：1）最低油耗偏低，并且经济区域较宽；2）等耗油率曲线在高、低速均布收敛，变化比较平坦；3）相对汽车变速工况的适应性好。 （3）应用：a）可以根据被动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线，选配特性曲线与其相近或者相似的发动机。 b）根据等转矩Ttq、等排气温度Tr、等最高爆发压力曲Pz曲线，即可以准确地确定发动机最高、最低允许使用的负荷限制线。
第8章 发动机特性知识点(1)
第8章发动机特性知识点 一、选择 发动机的工况变化取决于其所带动的工作机械的（） A、运转情况 B、功率情况 C、速度情况 D、传动情况 发动机的外特性是一种（） A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 汽车发动机的工况变化范围在转速、功率坐标图上是（） A、一个点 B、一条直线 C、一条曲线 D、一个平面 按运行工况特点分类，汽车发动机的工况属于（） A、点工况型 B、线工况型 C、面工况型 D、体工况型 发动机的外特性曲线有（） A、4条 B、3条 C、2条 D、1条 发动机的工况变化取决于工作机械的（）。 A、运转情况 B、功率 C、速度 D、扭矩 在发动机试验装置中，（）是发动机试验台架的基本设备。 A、发动机 B、试验台 C、测功机 D、测量系统 万有特性是把发动机的性能参数看作是工况参数的（）函数。 A、一元 B、二元 C、三元 D、四元 按运行工况特点分类，汽车拖拉机发动机的工况属于（）。 A、点工况型 B、线工况型 C、面工况型 D、体工况型 发动机的外特性属于（）。 A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 小型车用柴油机一般装有（）调速器。 A、两速 B、全速 C、定速 D、综合 万有特性图中，最内层的区域是（）。 A、功率最高区域 B、油耗最小区域 C、转矩最大区域 D、转速最小区域 二、判断 只有当发动机转矩大于工作机械转矩时，两者才能在一定转速下稳定工作。[ ] 两极式调速器不仅在最高和最低转速时起调速作用，在中间转速也起调速作用。[ ] 由于车用发动机的功率和转速独立地在很大范围内变化，故其工况是面工况。[ ] 万有特性图中，最内层的区域是最经济区域。[ ] 由于柴油机没有节气门，所以柴油机没有外特性。[ ] 只要两台发动机的转矩储备系数和最大功率时转速相同，则它们克服阻力的潜力也相同。
第七章发动机台架性能实验
第七章 发动机台架性能实验 §7-1 测量与计算参数 一 测量参数 1 转速n — 数字式转速表 [ r/min ]。 2 油耗 — 容积式油耗仪 — 测量消耗 100 [ ml ] 油所用时间 t [s]。 3 测功器读数P — 测功器 [ kgf ]。 二 计算参数 1 扭矩M e M P e =07162. [ kgf ·m ] 其中P — 测功器读数 [ kgf ] 2 有效功率N e N M n P n P n e e =?=?=?7162071627162 0001.... [ Ps ] 其中0.7162 [ m ] — 测功器常数，即测功器定子杆长。 3 有效比油耗g e g N t e e =???3600100γ [ g / Ps ·h ] 其中100 [ ml ] 所用时间 t [s]。 100t — 每秒耗油量 [ ml/s ]。 100t γ — 每秒耗油量 [ g/s ]。 γ — 燃油比重 [ g /ml ] （ 汽油: γ = 0.72 [ g/ml ] ）。 3600100??γt — 每小时耗油量 [ g/h ]。 g t N e e =???36001001γ — 每马力小时耗油量 [ g/Ps ·h ]。 4 每小时耗油量G T G t T =??36100.γ [ kg/h ]。 §7-2 参数的测量 一 转速n （一） 机械式转速表 方便, 但误差大。
（二）数字式转速仪 1 磁电式测速传感器 它由磁性材料制成的带齿旋转轮1 和内有永久磁铁的感应线圈组成。永久 磁铁距齿轮顶端间距为0.5～1 [ mm ]。 轮1随被测轴旋转, 每当1个齿通过感 应线圈时, 感应线圈就会输出一个电脉 冲信号。若轮1有60个齿, 则被测轴每转一周, 感应线圈就送出60个脉冲信号。若此时将电子计数器的计数时间定为 1 [ s ], 则在电子计数器上显示的数据即 为被测轴的转速[ r/min ]。因为当旋转 轮上仅有一个齿时, 电脉冲讯号的频率 为f n 060 =[1/s], n —被测轴转速。而 当旋转轮上齿数为60个时, 则此时电脉冲频率为 f n n =?= 60 60[ 1/s ] 磁电式测速传感器应用非常广泛。其结构简单, 易于制作和安装。缺点是产生电脉冲波型不规则, 干扰信号的振幅随转速的提高而增大, 当其达到一定值后, 可能引起电子计数器的误计。 2 电子计数器 电子计数器接受测速传感器送来的脉冲信号, 并对脉冲信号进行放大、整形、控制、记数显示等。其原理见图。 （1）放大整形器—用以将传感器送来电脉冲信号幅值放大, 并对其不规则图形整型为稳定方波。 （2）主门—当控制端加有时基信号时, 主门打开允许脉冲信号通过并送至计数器。而当控制端没有时基信号时, 则主门不开, 计数器不计数。 （3）主振荡器—用以产生振荡信号。 （4）分频器—将振荡信号变成时基信号, 以显示一定时间间隔内的脉冲数。 如: 1 [ s ] 一个时基信号波。
发动机第十一章-启动系统
为了使静止的发动机进入工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动曲轴旋转，发动机才能自动地进入工作循环。发动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自动怠速运转的全过程，称为发动机的起动过程。 完成起动所需要的装置叫起动系 第一节 起动系统概述 第二节 起动机 第三节 减速起动机和永磁起动机 思考题 １、为什么发动机低温起动困难？为使发动机在低温下迅速可靠地起动，常采用哪些辅助起动装置？ ２、起动机的直流电动机由哪些基本部分构成？ ３、车用起动机为什么采用串激直流电动机？ ４、为什么必须在起动机中安装离合机构？常用的起动机离合机构有哪几种？ ５、试述滚柱式单向离合器的结构及工作原理。 ６、为什么电磁操纵式起动机的电磁开关必须有吸引和保持两个线圈？
第一节 概述 发动机起动时，必须克服气缸内被压缩气体的阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件之间的摩擦阻力，克服这些阻力所需的力矩称为起动转矩。 能使发动机顺利起动所必需的曲轴转速，称为起动转速。车用汽油发动机在温度为0～20℃时，最低起动转速一般为30～40r/min。为了使发动机能在更低的温度下迅速起动，要求起动转速不低于50～70r/min。若起动转速过低，压缩行程内的热量损失过多，气流的流速过低，将使汽油雾化不良，导致气缸内的混合气不易着火。 对于车用柴油机的起动，为了防止气缸漏气和热量散失过多，保证压缩终了时气缸内有足够的压力和温度，还要保证喷油泵能建立起足够的喷油压力，使气缸内形成足够强的空气涡流，要求的起动转速较高，可达150～300r/min，否则柴油雾化不良，混合气质量不好，发动机起动困难。此外，柴油发动机的压缩比较汽油机大，因此起动转矩也大，所以起动柴油发动机所需要的起动机功率也比汽油机大。 一、起动方式 发动机常用的起动方式有人力起动、电力起动机起动和辅助汽油机起动等多种形式。 1)人力起动即手摇起动或绳拉起动。其结构十分简单，主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的起动，或在有些装用中、小功率汽油发动机的车辆上作为后备起动装置。手摇起动装置由安装在发动机前端的起动爪和起动摇柄组成。 2)辅助汽油机起动 起动装置的体积大、结构复杂，只用于大功率柴油发动机的起动。 3)电力起动机起动 以电动机作为动力源。当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转时产生的电磁转矩通过飞轮传递给发动机的曲轴，使发动机起动。电力起动机简称起动机。它以蓄电池为电源，结构简单、操作方便、起动迅速可靠。目前，几乎所有的汽车发动机都采用电力起动机起动。 二、起动预热 １、进气预热装置 为了改善发动机的起动性能，一些化油器式发动机的进气道上装有进气预热装置，它在进气温度或冷却水的温度低于一定值时通电，使进气管中的空气迅速加热，以利于发动机起动和混合气燃烧。进气预热装置一般由电混合气预热器、进气预热温控开关、进气预热继电器等组成。 中、小功率柴油发动机常用冷起动预热装置的进气预热器。起动发动机时，接通预热器开关后，电热丝通
发动机第七章答案
1、研究发动机特性的意义是什么？ 答：发动机的特性是发动机性能的综合反映，在一定条件下，发动机性能指标或特性参数随各种可变因素的变化规律就是发动机的特性。研究发动机的特性是为了分析发动机在不同工况下运行的动力性能指标、经济性能指标、排放指标以及反映工作过程进行的完善程度指标等。 2、分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。 答：（1）汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 （2）汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系较小。 （3）汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。 3、对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。 答：（1）柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。（2）汽油机的有效功率外特性线的最大值点，一般在标定功率点；柴油机可以达到的最大值点的转速很高，而标定点要比其低很多。 （3）柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区的转速范围很宽。汽油机则不同，其油耗曲线的翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济区的转速范围越来越窄。 4、衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些？汽油机、柴油机有什么区别？答：（1）指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数μ，μ、KT值大表明随着转速的降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期超载能力强。 （2）区别：汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好；因此，一般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计的调速器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要调速，避免超速。 5、什么是发动机的万有特性？汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点？万有特性曲线常用于哪几个方面？ 答：（1）万有特性：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要再一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能都表达发动机多参数的特性称为万有特性。 （2）特点： 汽油机的万有特性的特点：a）最低油耗率偏高，并且经济区域偏小；b）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的油耗率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况；c）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等油耗率线，转速愈高愈废油。 柴油机的万有特性的特点：1）最低油耗偏低，并且经济区域较宽；2）等耗油率曲线在高、低速均布收敛，变化比较平坦；3）相对汽车变速工况的适应性好。 （3）应用：a）可以根据被动的工作机械的转速和负荷的运转规律的特性曲线，选配特性曲线与其相近或者相似的发动机。 b）根据等转矩Ttq、等排气温度Tr、等最高爆发压力曲Pz曲线，即可以准确地确定发动机最高、最低允许使用的负荷限制线。
发动机特性曲线
161 161 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、螺旋桨图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性）
162 162 特性等。 11.1.2 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。由曲线可见，随着供油提前角θ的改变， 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时，应注 意按照使用说明书要求，检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的，它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机，则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-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 图11-3 柴油机供油提前角调
第七章 特性
第七章柴油机特性 第一节概述 一、船舶柴油机的工况 柴油机在不同条件下运转的功率与转速称柴油机运转工况。 船舶柴油机的运转工况及工作特点： (1)发电机工况。柴油机转速保持恒速而运转功率随航行条件或船舶耗电量 而变。 电力传动的主机和发电柴油机均按此工况运转。 (2)螺旋桨工况。在稳定运转时，柴油机的功率与转速按三次方关系变化。 即有效功率Pe=Cn3(C一常数)。 如直接驱动定距桨的柴油主机。 (3)面工况(其他工况)。功率与转速之间没有一定的关系。 在某一定转速时可有不同的运转功率， 或在某一定运转功率时可有不同的转速。 如驱动调距桨的柴油主机，在不同螺距时运转； 定距桨船舶在不同的航行条件运转，如(污底，重载与轻载，海面状态) 驱动应急救火泵，应急空压机的柴油机等。 二、柴油机特性及研究柴油机特性的目的 1．柴油机特性 柴油机主要性能指标：p e、Pe、Me、ηe、b e、ηm、Pi、ηi、p i、b i、 柴油机工作参数：n、p k、p z、t r、n k、t T、α、 柴油机主要性能指标与工作参数随运转工况变化的规律称柴油机特性。 2．研究柴油机特性的目的 (1)评价柴油机的性能。判断柴油机的动力性、经济性、可靠性和使用 的可能性等； (2)确定柴油机的工况。决定柴油机在船舶条件下的极限允许使用范 围，选择最佳工作点，使柴油机具有较好的工 作性能；
(3)分析影响特性的因素。以便找到改善发动机特性的途径； (4)检测柴油机的状态。判断出柴油机运转中的技术状态，以便进行调 整与检修。 三、柴油机特性分类 根据功率公式Pe=C·p e·n·i，可决定柴油机三类特性： (1)速度特性：p e不变(即固定喷油泵油量调节机构)，Pe与n间的变化规律。 (2)负荷特性：n不变，改变p e来改变Pe (3)推进特性：p e与n同时改变，且Pe＝Cn3。 第二节速度特性 速度特性——柴油机的有效功率与其转速间变化规律。 速度特性只能在制造厂试验台上测定的。 速度特性本质上反映出柴油机所具有的潜在的最大工作能力。 根据喷油泵油量调节机构固定位置的不同，柴油机的速度特性可分为： 全负荷、超负荷和部分负荷速度特性。 一、全负荷速度特性（处特性） 油量调节机构固定在标定供油位置(在标定转速n b发出标定功率Pe)。 全负荷速度特性测定方法如下： (1)柴油机空车运行，通过调速器逐渐增速至标定转速n b，并稳定运转； (2)逐加负荷(通过水力测功器)，使柴油机输出功率达到标定功率P b，然后 固定此油门(即全负荷标定油门)，并与调速器脱开。测量该运转点的有关性能参数与运转参数并记录。图7-2-1 6ESDZ75/160B型柴油机的全负荷速度特性
