《发动机负荷特性》.ppt

§4-2 内燃机的负荷特性
内燃机负荷特性是指发动机转速不变的条件下，其他性能参数（主要是经济性指标）随负荷（油门或节气门开闭）而变化的关系。汽车在实际运行时，除超车、爬坡等运行工况下油门全开外，大部分工况是发动机在中等负荷区工作，车速度增加，燃烧不完全程度增大，ηi下降，而且大负荷时，不完全燃烧及补燃增加，ηi下降较快，ηm则随负荷的增大而增大，ηi、ηm综合作用使得柴油机的be(ge)曲线在中等负荷区变化较为平缓，负荷较低时，ηm小，be较大，高负荷时ηi下降迅速，be也会增大。
整理课件
柴油机的负荷特性与汽油机相比，具有下述特点。
（1）柴油机的最低比油耗较汽油机低，这是由于柴油机的ηi比汽油机高。
（a）柴油机的λ比汽油机大，λ大，燃烧完全，ηi大
（b）柴油机的压缩比比汽油机大，大，膨胀比大，混合膨胀充分，热量利用率高，ηi大
（2）柴油机的比油耗曲线较汽油机平坦，这是由于ηi曲线形状上两种机型的差别造成的（部分负荷下柴油机比汽油机更省油）。
整理课件
二、柴油机各参数随负荷变化的特性分析 —高压电控供油
油门开度%
整理课件
二、柴油机各参数随负荷变化的特性分析 —高压电控供油
整理课件
小结：
从发动机角度， 采用高压供油系统可以改善发动机高负荷区域的经济性。
2. 从经济性匹配使用角度，尽量使用中高负荷率工况，对小负荷工况，在中低转速工况工作。
整理课件
§4-3-5 发动机负荷特性与汽车燃料经济性能的关系
车用发动机的工作负荷变化很大，可以在零到最大值之间变化。汽车在平直路面上行驶，车速基本不变，对应地发动机的转速n基本不变，而其负荷要随路面阻力的变化而变化，另外，汽车的行驶车速，档位也随路面状况、交通情况的不同而不同，所以发动机的转速也是时刻变化着的，这就使得汽车整车的性能分析变得十分复杂。
评价汽车运行经济性能的指标是汽车的百公里油耗值Q100。它与发动机功率Pe，比油耗be以及车速Va之间具有下述关系。
Q100=100Pebe/Va
整理课件
因此，汽车的燃料经济性能不仅取决于发动机的比油耗be的高低，而且与汽车的行驶车速Va以及该车速对应的发动机功率Pe有关。
这里顺便指出，汽车的百公里油耗Q100与发动机的最低比油耗bemin是两个概念。
1）经济性良好的发动机不但要求它的最低比值油耗bemin值小，更重要的是要求在一个较广的范围内be都较低。
2）发动机的有效比油耗指标并不能完全代表汽车的经济性能指标Q100，它们之间还有一个最佳的匹配问题（与汽车底盘参数的匹配）。
整理课件
通过对发动机进行改进，大幅度地降低发动机各负荷特性上的比油耗，汽车的整车燃料经济性能也将得到相应的改善，另一方面，在发动机现有性能条件下，通过对汽车传动系参数与发动机特性之间的合理匹配（即根据关系式Q100=100Pebe/Va，改变汽车车速Va与所对应的汽车发动机功率Pe和be之间的关系），也会达到汽车节能的目标。
汽车使用油耗在很大程度上取决于发动机最经常使用的负荷范围的特性，发动机性能的改进应设法使此区域内油耗得以改善。
整理课件
图4-3为一台汽油机改进前后的负荷特性的对比曲线，由图可以看出，在绝大部分负荷下，改进后的be曲线均低于改进前，因而就发动机本身而言，经济性能得到了明显的改善，但汽车的整车经济性能是否得到改善，则取决于它的常用工况范围所对应的发动机负荷范围，如果是a、b段，则改进后的整车性能反而变差。因而发动机性能的改进并不能确切地反映汽车使用性能的改善，还与汽车的使用条件有关。
整理课件
汽车行驶中档位是经常变化的，因而所对应的发动机转速和功率也时刻在发生变化。一般地，在同一发动机功率下，发动机转速越低，其负荷率越大（因为外特性上Ne随ne的增大而增大，ne低对应的Nemax小，则Ne/Nemax大，即负荷率大），相应的比油耗也就越低，图4-4给出了比油耗与负荷的关系。
整理课件
因此，在发动机的动力性能允许的条件下，尽可能地提高发动机的负荷率，即使汽车运行中所对应的发动机工况点尽可能向发动机的低转速方向移动，是改善汽车燃料经济性能的一项重要措施。
将图4-4所示各负荷特性上的比油耗最低点，用一条光滑的曲线连接起来，就得到了负荷特性上最低油耗点的经济线bemin，发动机功率沿此线变化时的比油耗最低。