当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第五章：运行特性与整车匹配 > 5.3 发动机速度特性 > Video
同学们好
这一节课我们学习
发动机的速度特性
若汽油机保持节气门开度不变
或者柴油机保持
油量调节杆位置
也就是喷油量不变
而各工况又在最佳调整状态时
发动机的性能指标和
特性参数随转速的变化规律
我们称之为发动机的速度特性
其中额定工况对应的是
全负荷速度特性曲线
又叫外特性速度曲线
它决定了汽车的最大动力性能
低于额定工况
所对应的速度特性曲线称为
部分负荷速度特性曲线
又叫部分特性曲线
我们首先讨论汽油机的
速度特性曲线
测定汽油机的速度特性曲线时
除了保持节气门开度不变之外
各工况须调整到最佳点火提前角
过量空气系数则要按
理想值来制备
此外水温 油温 油压等
应保持正常稳定的状态
由式（5-3）到式（5-5）可知
汽油机的有效功率
转矩和燃料消耗率等性能指标
随转速的变化
取决于指示效率
机械效率 过量空气系数
充量系数随转速的变化
要分析汽油机的速度特性
我们就必须先画出
这四个参数随转速的变化规律
首先来看指示效率的
变化规律 如图a所示
指示效率曲线具有中间平坦
两边略低的特点
在转速较低时
缸内气流减弱
火焰传播速度降低
同时漏气和散热损失增大
导致指示效率的下降
而在转速较高的时候
燃烧所占的曲轴转角增大
等容度降低
燃烧进行的不充分
导致指示效率的降低
这些影响在小负荷时
会变得更加明显
而中等负荷时
混合气处在偏稀的燃烧氛围下
氧气充足
燃烧较好
指示效率较高
图b所示机械效率曲线的
总趋势都是随转速上升而下降
我们在第3章对此已作了详细分析
主要是随转速上升
摩擦损失 附件消耗 泵气损失等
均大幅度增加的缘故
小负荷小节气门开度时
除整体上因负荷减小
而使机械效率下降外
也因充量系数随转速上升
更加急剧减小
致使同转速下的负荷降得更低
从而使曲线变得更陡
图c所示充量系数曲线
总体上随转速上升而下降
节气门减小时
更是急剧减小
充量系数的变化规律
在第4章中已作了充分说明
图d所示过量空气系数曲线
总体上随转速上升而略有增加
因为气流加强
燃烧速度加快
空燃比可以更稀
对早期未装三效催化器的汽油机
中负荷为经济混合气
过量空气系数保持偏稀
在1.05～1.10范围
小负荷要浓一些
大负荷则适当加浓为
功率混合气
如图所示
对现代加装氧传感器和
三效催化器的汽油机
在相当宽广的负荷范围内
保持过量空气系数等于1
也就是理论空燃比的水平
有了各种负荷
在这里取全 中 小
三种节气门开度条件下
各特性参数的变化曲线
在此基础上进行叠加
最终形成如图所示的
汽油机速度特性曲线
转矩曲线主要受充量系数
和机械效率的影响
在某一较低转速下存在着最大值
然后随转速上升而快速下降
部分负荷特性曲线
则随节气门开度的减小
而急剧降低
功率曲线正比于转矩乘以转速
所以先随转速的上升而增大
到一定转速后
转矩的下降率高于转速的上升率
导致功率的降低
在外特性线上的这一转折点
就是汽油机的最大功率值
汽油机往往把该最大功率点
设为额定工况点
指示燃料消耗率与
指示效率成反比
所以它的速度曲线呈中间平坦
两头较高的趋势
有效燃料消耗率与
指示效率和机械效率的乘积成反比
在指示燃料消耗率曲线上添加
机械效率的影响
会使有效燃料消耗率曲线的
弯曲程度变大
随着节气门开度的减小
弯曲程度会进一步加大
接下来
我们讨论位置控制式
如直列泵 分配泵
燃油喷射系统柴油机的
速度特性曲线
并与汽油机的速度特性曲线
进行对比
测定柴油机的速度特性曲线时
除保持油量调节杆位置
或喷油量不变外
各工况须调整到各自的
最佳供油提前角
此外水温 油温 油压等参数
应保持正常稳定的状态
由式（5-7）到式（5-9）可知
柴油机的速度特性取决于
循环喷油量
指示效率和机械效率三个参数
我们先来分析这三个参数
随转速的变化规律
循环喷油量
这里用gb表示
它的曲线随转速上升而增加
根据柱塞式喷油泵的供油原理
在油量调节杆位置不变时
由于燃料流经
进 回油孔存在“节流效应”
也就是说柱塞供油有效行程
随转速升高而增加
这意味着循环供油量
随转速上升而增加
只有在很高转速时
曲线才会转平
小负荷时循环供油量上升的
斜率有所加大
指示效率曲线与汽油机的相似
呈两头低 中间略凸的形状
低速时
喷射压力减小
缸内气流减弱
对混合气形成及燃烧不利
再加上传热损失增多
等因素的影响而使指示效率下降
高速时
因喷油及燃烧持续角加大
以及充量系数下降
循环喷油量上升致使
过量空气系数变浓
使得指示效率降低
机械效率曲线仍保持
随转速上升而下降的特点
因柴油机无节气门损失
各负荷条件下机械效率的
变化趋势都大致相同
负荷越大
机械效率越高
有了全 中 小三种负荷条件下
各特性参数的变化曲线
在此基础上进行叠加
最终形成如图所示的
柴油机速度特性曲线
转矩速度特性线
因循环喷油量及
机械效率线有
相反变化的趋势
而总体上变化较平坦
指示效率的影响虽不大
但可使两端加大一些下垂量
总体上看低速有上升趋势
小负荷时上升加剧
而高速略为下降
大负荷时下降多一些
功率线随转速上升而增大
由于转矩线较平坦
所以可达到的最大功率点
远离最高使用转速
换句话说
高于标定转速时
功率仍持续加大
没有类似汽油机的
最高功率点拐点
指示燃料消耗率线
为指示效率线的一个反向变化
变化比较平坦
有效燃料消耗率线则是
在指示燃料消耗率基础上
作了机械效率的修正
随转速上升而上翘度加大
最后我们对汽油机和柴油机的
速度特性曲线进行比较
如图所示
汽油机转矩线总体上
向下倾斜较大
小负荷时倾斜更大
而柴油机转矩线
总体变化平坦
小负荷时甚至上扬
这种差别引起了
两种机型配套汽车
存在动力性和运转稳定性的差异
总的来说
汽油机速度特性
更符合汽车的动力性和使用要求
对柱塞泵式柴油机
其速度特性需要校正
和调速才能满足汽车的
动力性和使用要求
而对现代电控高压共轨柴油机
可以直接控制喷油量
喷油时刻和喷油次数
来满足柴油机速度特性
对动力性和运行稳定性的要求
汽油机有效功率外特性曲线
存在最大点
一般将额定功率点
设在有效功率最大点附近
而柴油机可达到
最大点的转速很高
所以额定点并非
该特性线的极值点
柴油机有效燃料消耗率曲线
要比汽油机的
有效燃料消耗率线平坦
小负荷时更是如此
关于汽油机和柴油机的
速度特性曲线分析及其对比
就介绍到这里
同学们 再见
-0.1 总论
--Video
-0.2 车用发动机的种类
--Video
-1.1 示功图及其测取
--Video
-1.2 四冲程发动机示功图分析
--Video
-1.3 二冲程发动机示功图分析
--Video
-1.4 性能指标分类与循环指示功
--Video
-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
--Video
-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
--Video
-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
--Video
-2.1 燃料的分类
--Video
-2.2 汽油、柴油的炼制
--Video
-2.3 汽油的理化特性
--Video
-2.4 柴油的理化特性
--Video
-2.5 燃料构成与理化特性
--Video
-2.6 汽油、柴油质量标准
--Video
-2.7 燃料与发动机工作模式
--Video
-2.8 工质主要热力参数
--Video
-2.9 燃烧热化学
--Video
-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
--Video
-3.1 热力过程与热机循环的简化
--Video
-3.2 理论循环分类及循环热效率
--Video
-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
--Video
-3.4 工质对循环热效率的影响
--Video
-3.5 真实循环对热效率的影响
--Video
-3.6 机械损失的构成
--Video
-3.7 机械损失的测量方法
--Video
-3.8 机械效率的影响因素
--Video
-3.9 发动机的能量分配与转化效率
--Video
-3.10 发动机的节能途径与技术
--Video
-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
--Video
-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
--Video
-4.2 配气相位对发动机性能的影响
--Video
-4.3 充量系数的解析式
--Video
-4.4 进气阻力对充量系数的影响
--Video
-4.5 其他因素对充量系数的影响
--Video
-4.6 充量系数的速度特性
--Video
-4.7 压力波及其传播特性
--Video
-4.8 单缸机的进排气动态效应
--Video
-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
--Video
-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
--Video
-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
--Video
-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
--Video
-5.1 发动机运行工况
--Video
-5.2 发动机特性曲线分类
--Video
-5.3 发动机速度特性
--Video
-5.4 发动机负荷特性
--Video
-5.5 发动机全特性
--Video
-5.6 发动机外特性与整车动力性
--Video
-5.7 发动机全特性与整车经济性
--Video
-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
--Video
-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
--Video
-6.1 燃烧现象及其分类
--Video
-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
--Video
-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
--Video
-6.4 均质混合气中的火焰传播
--Video
-6.5 液体燃料的雾化
--Video
-6.6 油滴的蒸发与燃烧
--Video
-6.7 示功图与燃烧放热率
--Video
-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
--Video
-7.2 柴油机燃烧放热规律
--Video
-7.3 柴油机燃油喷射系统
--Video
-7.4 柴油机喷油过程
--Video
-7.5 柴油机缸内气流运动
--Video
-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
--Video
-7.7 柴油机混合气形成方式
--Video
-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
--Video
-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
--Video
-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
--Video
-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
--Video
-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
--Video
-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
--Video
-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
--Video
-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
--Video
-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
--Video
-9.2.1 NO的生成机理
--Video
-9.2.2 CO和HC的生成机理
--Video
-9.2.3 PM和Soot的生成机理
--Video
-9.3 有害排放物生成的影响因素
--Video
-9.4 汽油机机内净化技术
--Video
-9.5 柴油机机内净化技术
--Video
-9.6 汽油机后处理技术
--Video
-9.7 柴油机后处理技术
--Video
-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
--Video
-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
--Video
-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
--Video
-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
--Video
-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
--Video
-10.6 天然气发动机
--Video
-10.7 氢燃料发动机
--Video
-10.8 二甲醚发动机
--Video
-10.9 甲醇发动机
--Video
-10.10 乙醇发动机
--Video
-10.11 生物柴油发动机
--Video
-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
