作業(yè)四按氣缸壓力及溫度變化特點柴油機的燃燒過程分為幾段？各階段的主要影響因素是什么？柴油機的主要有害尾氣排放物有哪些？他們的產生條件是什么？思考題：從混合氣形成特點，限制柴油機最高轉速的主要原因是什么？基于高壓噴射的現代車用柴油機燃油供給系統(tǒng)有哪些？各自有何優(yōu)缺點？第七章發(fā)動機的特性7-1概述7-2發(fā)動機的負荷特性7-3發(fā)動機的速度特性7-4發(fā)動機的萬有特性§7-1概述

一、發(fā)動機工況指發(fā)動機運行狀態(tài)，常用轉速n和負荷表示。轉速：表征發(fā)動機的工作頻率擋位&車速；負荷：表征發(fā)動機對外做功能力加速踏板：Ttqpme

發(fā)動機輸出功率：PeTtq

n功率相同，工況不同燃燒過程不同性能不同研究發(fā)動機特性的目的：評價發(fā)動機性能，為正確選用動力源提供依據；為進一步改進發(fā)動機性能提供有效途徑。研究方法：性能指標隨發(fā)動機工況變化特性來研究根據工作機械不同，發(fā)動機工況分類為三種：1.恒速工況：發(fā)動機轉速始終保持不變；功率隨負荷變化。發(fā)電用發(fā)動機2.線工況：Pe=f(n)的工況，螺旋槳工況。

Pen3點工況排灌恒速3.面工況：Pe和n都相對獨立變化，無約束關系。

如汽車：

n取決于車輛行駛速度；

Pe取決于行駛阻力阻力和道路情況。二、發(fā)動機的臺架試驗基礎：振幅≯0.05~0.1mm測功器：測轉矩油耗儀：測油耗轉速表冷卻系統(tǒng)排放分析儀b）62122232425261、測功器：測轉矩和n

分類：測功器吸收功的原理不同：分為水力測功器、平衡式直流電力測功器和電渦流測功器三種。水力測功器：水在渦流室內旋轉水摩擦力作用下外殼擺動與Ttq成正比的角度測Ttq

轉子外殼電力測功器：轉子在定子磁場中轉動切割磁力線感應電流其磁場與定子磁場作用電磁力矩Ttq

電渦流測功器：利用渦電流效應將發(fā)動機輸出功電能熱能。能量吸收部分：制動器轉子和定子組成。轉子定子：外殼、渦流環(huán)和勵磁線圈。外殼、渦流環(huán)、空氣隙和轉子構成磁路。原理：勵磁線圈供電產生磁力線轉子旋轉渦流槽和空氣隙處磁力線密度變化渦流環(huán)內產生感應電形成電渦流與磁場作用電磁轉矩。調節(jié)勵磁電流電渦流強度。渦流電路有電阻損耗電能渦流環(huán)發(fā)熱。

轉子外緣渦流槽

2、油耗儀：測量一定時間內所消耗量的燃料量

67容積法：測量消耗一定容積Vf燃油所需要的時間t(s)。質量法：測量消耗一定質量m的燃油所需要的時間t。

天平量瓶3、排放物的測量常用的排放分析儀：日本HORIBA多組分排放氣體分析儀；AVL多功能排放分析儀。測量內容：CO、HC、NOx、CO2、O2等氣體煙度：用波許煙度計或不透光煙度計來測量微粒：全稀釋風道精確測量設備昂貴。分流稀釋風道：過濾秤重法，測量過濾紙上的顆粒重量進行分析。三、發(fā)動機特性的分析方法

使用特性：性能指標隨運行工況變化的特性調整特性：性能指標隨調整參數變化的特性分析式：經濟性im動力性cim,1/a7-2發(fā)動機的負荷特性負荷特性定義：n不變，經濟性隨負荷的變化規(guī)律。負荷：指發(fā)動機對外界做功能力；因n=const汽油機：Pe

Ttqpme，及節(jié)氣門開度等；柴油機：Pe

Ttqpme，及空燃比等。經濟性：指燃油消耗率be和每小時燃油消耗量B分析式：一、汽油機的負荷特性

負荷，節(jié)氣門開度，進氣量（Pi

），A/F不變，殘余廢氣系數；所以，i，m

be=K3/(im

);大負荷時:加濃A/F=12.5，燃燒不完全，i

，使be。imbeB停止氧傳感器反饋控制be變化歷程分析：二、柴油機負荷特性負荷噴油量Δb，Pe，空氣量不變，A/F質調節(jié)不完全燃燒i

；中小負荷區(qū)：影響不大；大負荷區(qū)：A/F的，使i；m

變化規(guī)律與汽油機相同負荷，m

；

當miMax時，beMinbe變化歷程分析：三、汽油機/柴油機負荷特性區(qū)別1）因負荷調節(jié)方式不同：量調和質調i隨負荷變化規(guī)律相反。2）汽油機油耗隨負荷變化曲線比柴油機陡經濟性對負荷變化敏感。3）柴油機油耗曲線緩慢、寬，又低。結論：柴油機這種紙調節(jié)方式的經濟性比汽油機量調節(jié)

方式好；且較適應負荷的變化。7-3發(fā)動機的速度特性速度特性定義：在正常工作條件下，負荷一定，性能指標隨n的變化規(guī)律。正常工作條件：冷卻水溫Tw、潤滑條件正常，點火時期、a調節(jié)最佳。性能指標動力性：Pe、Ttq

n

經濟性：be

n

排放性：NOx，HC，COn速度特性分類：根據不同負荷條件：分為外特性和部分速度特性1、外特性歷程分析：

代表各轉速下的最大做功能力。節(jié)氣門全開時，性能隨轉速的變化規(guī)律；只有一條線。(vim)max時

TtqMax(vmax)TtqbePeTtqnMax時

PeMax(im)max時

beMin倒流n<n1n1流損n>n1n<n2額定

分析式：一、汽油機的速度特性負荷時，隨n，節(jié)流損失，c

；Ttq(v)峰值隨負荷，向低速區(qū)移動。小負荷時，Ttq隨n變化曲線更陡；Pemax/Ttqmax點向低速方向移動。負荷時，r，i隨n變化陡；泵損，且Pmnm，be隨n變化曲線更陡，且，同時bemin點向低速區(qū)移動。2、部分速度特性：節(jié)氣門開度固定在某一部分開度時，性能隨n的變化規(guī)律。柴油機進入氣缸的是純空氣，輸出轉矩的大小，主要取決于每循環(huán)實際噴油量g。分析式：二、柴油機的速度特性1）全負荷速度特性（外特性）油量調節(jié)機構：由機械位置式數字化定義全負荷速度特性：在各n下已確定的最大噴油量條件下，發(fā)動機性能指標n變化特性。

各n下的最大噴油量標定：考慮各n下的最大轉矩和允許的煙度排放限定值確定來確定。取小值

電控化后，噴油量獨立設定，不受機械式噴油泵供油速度特性影響。因此，基于c特性，由目標轉矩特性設定最大噴油量。c在高速區(qū)易增壓，但低速時增壓程度不夠為提高低速轉矩噴油量。外特性上循環(huán)噴油量變化特性如圖Pe歷程：由PeTtqn，Pe隨n，開始TtqnPe陡，后隨n，Ttq，Pe緩慢。be歷程：im=Max時，beMin

但因i變化不大，所以be隨轉速變化平緩柴油機經濟性好的原因之一。Ttq歷程Δg受限于c特性PebeTtq2）部分速度特性數字化控制后，部分負荷速度特性將噴油量固定在小于最大噴油量的任一值上時，性能隨n的變化規(guī)律。很多條曲線。負荷對c無影響，部分負荷，噴油量，空燃比；過稀i

igm氣流n,促進混合隨負荷，A/Fn過高，后燃，i1）適應系數轉矩儲備系數：只表示不換檔條件下爬坡能力、克服短期超載能力取決于發(fā)動機轉矩的外特性曲線形狀tq相同，外特性曲線不同，克服外界阻力能力不同TtqmaxTtqn轉速儲備系數:額定轉速最大轉矩點轉速三、汽油機/柴油機速度特性比較適應系數：

兼顧tq和n對發(fā)動機克服外界阻力能力的影響因柴油機轉矩隨轉速變化特性平緩

2）最高轉速汽油機：c=f(n)變化陡高速區(qū)Ttq迅速降低，功率曲線陡所以限制最高轉速；柴油機：c=f(n)變化緩慢功率曲線緩慢最高轉速很高柴油機限速是很重要的問題必設限速MAP3）經濟性：柴油機：高，am>1.2i柴>i汽；質調節(jié)無進氣節(jié)流，c和i隨n變化平坦；柴油機使用轉速范圍比汽油機低be變化緩慢汽油機：負荷越小，n進氣損失，be7-4萬有特性特點：在pme~n的平面坐標上，同時表示多種性能1、萬右特性的制取方法：負荷特性法1）制取負荷特性2）萬有特性坐標3）將負荷特性上的等油耗線移到萬有特性坐標上。計算機技術發(fā)展：實驗數據處理提供方便。如MATLAB或ORING等可自動處理成萬有特性非增壓增壓npme經濟區(qū)經濟區(qū)車用發(fā)動機要求經濟區(qū)沿n方向越寬越好COHCNOx萬有特性上排放特性相互間、與經濟區(qū)相矛盾2、萬有特性的分析AB經濟區(qū)：橫向疏密程度：對轉速的敏感性縱向疏密程度：對負荷的敏感性比較A、B兩點性能：汽油機：負荷特性

節(jié)氣門開度：A>B

c：A>B

m：A>B余廢氣系數r：A<B

i：A>B柴油機：

c：A=Bm：A>Br：A<B

i：A<B

a：A<BABAB柴油機：

c：A>B