第七章摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性2/4/20231摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

汽車(chē)行駛時(shí)，由于車(chē)速與行駛阻力不斷變化，則發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷亦相應(yīng)變化，以適應(yīng)汽車(chē)的需要。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的改變，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程也會(huì)發(fā)生變化。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同使用條件下具有不同的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。2/4/20232摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工況一、工況發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，簡(jiǎn)稱(chēng)工況。工況以功率Pe和轉(zhuǎn)速n來(lái)表示，此功率、轉(zhuǎn)速應(yīng)該與發(fā)動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的工作機(jī)械要求的功率、轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩與工作機(jī)械消耗的扭矩相等時(shí)，兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作。2/4/20233摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、發(fā)動(dòng)機(jī)特性發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。性能指標(biāo)調(diào)整情況運(yùn)轉(zhuǎn)工況調(diào)整特性性能特性特性用曲線表示稱(chēng)為特性曲線，它是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種簡(jiǎn)單、方便、必不可少的形式。2/4/20234摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理三、發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與工作過(guò)程的關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效指標(biāo)通常用平均有效壓力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油消耗率b、每小時(shí)耗油量B表示。這些指標(biāo)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程參數(shù)的關(guān)系可以推導(dǎo)如下。2/4/20235摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

式中ηv——充量系數(shù)；ρo——大氣狀態(tài)下空氣密度（kg/m3）；Vs——?dú)飧坠ぷ魅莘e（m3）；α——過(guò)量空氣系數(shù)；hu——燃料低熱值（kJ/kg）；Lo——理論空氣量（kg/kg）。每循環(huán)放熱量Q（kJ）為

2/4/20236摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理根據(jù)平均有效壓力pme（kPa）的定義式中We——每循環(huán)有效功（kJ）；ηe——有效熱效率。式中ηit——指示熱效率；ηm——機(jī)械效率。2/4/20237摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理功率扭矩（汽油機(jī)）燃油消耗率小時(shí)耗油量2/4/20238摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)一、試驗(yàn)臺(tái)裝置基本組成、裝配關(guān)系、固定、支承2/4/20239摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、制動(dòng)測(cè)功裝置—測(cè)功器1.水力測(cè)功器2/4/202310摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理2.平衡式電力測(cè)功器3.電渦流測(cè)功器2/4/202311摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理三、耗油率的測(cè)量1.容積法充油2/4/202312摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理測(cè)量2/4/202313摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理測(cè)量消耗容積v的燃油所用時(shí)間t2/4/202314摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

燃油消耗量按下式計(jì)算式中V—球泡容積（mL）；Pe—發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率（kW）;ρf—燃油密度（g/mL）；t—消耗容積V的燃油所用時(shí)間（s）。小時(shí)耗油量耗油率2/4/202315摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理2.質(zhì)量法油箱供油2/4/202316摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理充油2/4/202317摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理測(cè)量2/4/202318摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理燃油消耗量按下式計(jì)算式中t——消耗m（g）燃油所需時(shí)間（s）；Pe——消耗m（g）燃油時(shí)測(cè)量的有效功率（kW）；B——小時(shí)耗油量（kg/h）；be——有效燃油消耗率[g/（kW·h）]。2/4/202319摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。若駕駛員將油門(mén)踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽車(chē)行駛速度也會(huì)改變，上坡時(shí)汽車(chē)速度逐漸降低，下坡時(shí)速度增加，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)即沿速度特性工作。2/4/202320摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

一、汽油機(jī)的速度特性（1）速度特性：汽油機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度固定不動(dòng)，其有效功率Pe、扭矩Ttq、、燃油消耗率b、每小時(shí)消耗油量B等隨轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系。（2）測(cè)取：發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。測(cè)取前，應(yīng)將點(diǎn)火提前角及化油器調(diào)整完好；測(cè)取時(shí)，應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤(rùn)滑油溫度在最佳狀態(tài)。

2/4/202321摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)速度特性稱(chēng)為外特性。節(jié)氣門(mén)部分打開(kāi)時(shí)的速度特性稱(chēng)為部分負(fù)荷速度特性。由于節(jié)氣門(mén)的開(kāi)啟可以無(wú)限變化，所以部分負(fù)荷速度特性曲線有無(wú)數(shù)條，而外特性曲線只能有一條。

2/4/202322摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（一）外特性曲線1．扭矩曲線變化趨勢(shì)隨著轉(zhuǎn)速n的增加，扭距Ttq逐漸增大，出現(xiàn)最大扭距Ttqmax后逐漸下降，且下降程度越來(lái)越大。曲線呈上凸形狀。

2/4/202323摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理根據(jù)公式可見(jiàn)，Ttq隨n的變化取決于指示熱效率ηi、機(jī)械效率ηm、充氣效率ηv與過(guò)量空氣系數(shù)α隨n的變化。2/4/202324摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（1）在節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，過(guò)量空氣系數(shù)φat可視為常數(shù)。

（2）充氣效率ηv在某一中間轉(zhuǎn)速時(shí)最大。因?yàn)橐欢ǖ呐錃庀辔粌H對(duì)一種轉(zhuǎn)速最適合，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流慣性。其余轉(zhuǎn)速時(shí)ηv均降低，曲線為上凸形。

2/4/202325摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（3）指示熱效率ηit轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態(tài)較差，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停峒奥鈸p失增加，ηit較低，轉(zhuǎn)速高時(shí)，燃燒過(guò)程所占曲軸轉(zhuǎn)角較大，燃燒在較大容積下進(jìn)行，ηit也較低。但變化比較平坦，對(duì)Ttq影響較小。

2/4/202326摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（4）機(jī)械效率ηm轉(zhuǎn)速增加，消耗于機(jī)械損失功增加。因此，隨轉(zhuǎn)速升高，機(jī)械效率ηm明顯下降。

2/4/202327摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

綜合作用的結(jié)果是；當(dāng)轉(zhuǎn)速由低開(kāi)始上升時(shí)，ηv，ηit同時(shí)增加的影響大于ηm下降的影響，使Ttq增加，對(duì)應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時(shí)，Ttq達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，由于ηv、ηit、ηm均下降，因此Ttq隨轉(zhuǎn)速升高而較快的下降，即Ttq曲線變化較陡。2/4/202328摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

2．功率變化趨勢(shì)Pe=Ttq?n/9550當(dāng)轉(zhuǎn)速由低逐漸升高時(shí)，由于Ttq、n同時(shí)增加Pe增加很快。在達(dá)到最大扭距轉(zhuǎn)速ntq后，再提高轉(zhuǎn)速，由于Ttq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉(zhuǎn)速時(shí)Ttq?n達(dá)最大值。此后，再增加轉(zhuǎn)速，由于扭距下降超過(guò)轉(zhuǎn)速上升的影響，Pe反而下降。2/4/202329摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

3．燃油消耗率變化趨勢(shì)b=k3/ηitηmb在某一中間轉(zhuǎn)速當(dāng)ηitηm達(dá)到最大值時(shí)出現(xiàn)最低值。當(dāng)轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于ηm上升彌補(bǔ)不了ηit的下降，使b增加。轉(zhuǎn)速較此轉(zhuǎn)速高時(shí)ηit、ηm均較低，b也增加。2/4/202330摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（二）部分負(fù)荷速度特性

隨著節(jié)氣門(mén)的關(guān)小，節(jié)流損失增大，充氣效率減小，使部分負(fù)荷速度特性的Pe、Ttq低于外特性值。且轉(zhuǎn)速越高，充氣效率減小的越多，因此，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度越小，隨轉(zhuǎn)速增加，扭距、功率曲線下降得越快，并使最大扭矩及最大功率點(diǎn)向低速方向移動(dòng)。

2/4/202331摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的75%左右時(shí)，耗油率曲線位置最低。超過(guò)75%開(kāi)度，混合氣較濃，存在燃燒不完全現(xiàn)象，耗油率曲線位置較高，低于75%開(kāi)度時(shí)，殘余廢氣相對(duì)增多，燃燒速率下降，使ηit降低，耗油率曲線位置也高，且開(kāi)度越小，耗油率曲線位置越高。2/4/202332摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理負(fù)荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效壓力Pme表示）的變化關(guān)系。當(dāng)汽車(chē)以一定的速度沿阻力變化的道路行駛時(shí)，就是這種情況。此時(shí)必須改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)來(lái)調(diào)整有效扭矩，以適應(yīng)外界阻力矩的變化，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變。第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性2/4/202333摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽油機(jī)負(fù)荷特性分析

（一）燃油消耗率曲線

由公式b=k3/ηitηm可知，燃油消耗率b的變化取決于ηit、ηm的變化。ηit、ηm隨負(fù)荷的變化如圖所示。

2/4/202334摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

一、汽油機(jī)負(fù)荷特性1.負(fù)荷特性：當(dāng)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，每小時(shí)耗油量B、燃料消耗率b隨負(fù)荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。2.測(cè)取：發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。測(cè)取前應(yīng)將化油器、點(diǎn)火提前角調(diào)整完好；測(cè)取時(shí)應(yīng)按規(guī)定保持冷卻水溫度、潤(rùn)滑油溫度在最佳狀態(tài)。3.汽油機(jī)靠改變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，改變進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化。其負(fù)荷的調(diào)節(jié)方法稱(chēng)為“量調(diào)節(jié)”。2/4/202335摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（1）ηi轉(zhuǎn)速一定，負(fù)荷增加，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度加大，殘余廢氣相對(duì)減少，熱負(fù)荷增加，從而改善了燃油霧化、混合條件，使燃燒速度加快，散熱損失相對(duì)減少，ηi增加。負(fù)荷增至大負(fù)荷，加濃裝置工作，ηi下降。

2/4/202336摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（2）ηm

ηm隨負(fù)荷的增加而迅速增加。原因是轉(zhuǎn)速一定而負(fù)荷增加時(shí)，機(jī)械損失功率Pm變化不大，指示功率Pi成正比增加，使ηm=1—（Pm/Pi）增加。2/4/202337摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)（Pe=0）時(shí)，指標(biāo)功率完全用于克服機(jī)械損失，即Pi=Pm，則ηm=0，耗油率b為無(wú)窮大。隨負(fù)荷（節(jié)氣門(mén)開(kāi)度）增大，由于ηi、ηm同時(shí)上升，使耗油率曲線迅速下降。當(dāng)ηiηm達(dá)到最大值出現(xiàn)最低耗油率bmin后，隨節(jié)氣門(mén)逐漸增至全開(kāi)，化油器加濃裝置參加工作，供給最大功率混合氣，燃燒不完全現(xiàn)象增加，ηi下降，使耗油率又有所增加。2/4/202338摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（二）每小時(shí)耗油量B曲線B節(jié)氣門(mén)開(kāi)度：開(kāi)度，量混合氣成分：除怠速、全負(fù)荷時(shí)較濃外，大部分情況變化不大B幾乎隨節(jié)氣門(mén)開(kāi)度呈線性變化。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度增大至化油器加濃裝置參加工作后，B上升得更快一些。2/4/202339摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整特性發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況而變化的關(guān)系稱(chēng)調(diào)整特性。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門(mén)和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，功率和燃油消耗率隨點(diǎn)火提前角變化的關(guān)系。1、點(diǎn)火調(diào)整特性制取混合氣成分調(diào)整特性2、燃油調(diào)整特性曲線歷程

2/4/202340摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理第五節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性

萬(wàn)有特性是以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以扭矩Ttq或平均有效壓力Pme為縱坐標(biāo)，在圖上畫(huà)出許多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性。2/4/202341摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理一、萬(wàn)有特性的制取根據(jù)各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線，用作圖法可以得到萬(wàn)有特性。

（一）等燃油消耗率曲線1.將不同轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性轉(zhuǎn)換為以平均有效壓力PME或Ttq為橫坐標(biāo)、燃油消耗率b為縱坐標(biāo)的負(fù)荷特性，并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。2.

在萬(wàn)有特性圖的橫坐標(biāo)上，以一定比例標(biāo)出轉(zhuǎn)速數(shù)值。縱坐標(biāo)Pme的比例應(yīng)與負(fù)荷特性Pme的比例相同。從b=230g/（kW·h）處引一垂線，與各種轉(zhuǎn)速的b曲線有兩個(gè)（或一個(gè)）交點(diǎn)。再?gòu)慕稽c(diǎn)處引水平線，與從萬(wàn)有特性橫坐標(biāo)相應(yīng)轉(zhuǎn)速處引出的垂線相交，將交點(diǎn)連成圓滑的曲線，即得到一定燃油消耗率時(shí)的等燃油消耗率曲線，其余b時(shí)的等燃油消耗率曲線作法相同。2/4/202342摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（二）等功率曲線根據(jù)公式Pe=kPmen，可畫(huà)出等功率曲線，是一組雙曲線。

（三）邊界線將外特性中的Ttq~n畫(huà)在萬(wàn)有特性上，構(gòu)成邊界線。

2/4/202343摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、萬(wàn)有特性的應(yīng)用分析1.由萬(wàn)有特性可以方便地查到發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Ttq、n）工作時(shí)的Pe、b、Pme，發(fā)動(dòng)機(jī)在任何點(diǎn)（Pe、n）工作時(shí)的Ttq、b、Pme以及發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。2.等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用經(jīng)濟(jì)性有很大影響。2/4/202344