第五节发动机主要性能指标与特性 一、发动机主要性能指标:有动力性指标(有效转矩、有效功率、 转速等)和经济性指标(燃油消耗率)。 1、有效转矩:发动机通过飞轮对外输出的转矩,以T表示,单位 为Nm。 2、有效功率:发动机通过飞轮对外输出的功率。以P表示,单位 为kW。 · ·t 60103950(kW)(1-1) 式中:n曲轴转速,r/min 3、有效燃油消耗率:发动机每发出1kW有效功率,在1h内所消耗 的燃油消耗质量,以b。表示,单位为g/(kWh)。 (四冲程汽油机一般为270~325g/(kWh),四冲程柴油机一般 为190~238g/(kWh)。) B 10°(g/kWh) (1-2) e
第五节 发动机主要性能指标与特性 一、发动机主要性能指标：有动力性指标（有效转矩、有效功率、 转速等）和经济性指标（燃油消耗率）。 1、有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩，以Te表示，单位 为·m。 2、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率。以Pe表示，单位 为kW。 ( ) 9550 10 60 2 3 kW n T n P T e e e = = − 式中：n——曲轴转速，r/min 3、有效燃油消耗率：发动机每发出1 kW有效功率，在1h内所消耗 的燃油消耗质量，以be表示,单位为 g/（kW·h）。 （四冲程汽油机一般为270325 g/（kW·h） ，四冲程柴油机一般 为190238 g/（kW·h）。） 3 10 ( / ) e e B b g kW h P = （1-1） （1-2）
发动机主要性能指标可在发动机测功器台架上试验 测定: 试验时保持一定油门开度,同时用测功器对发动机 施加一定的阻力矩,用转速表测出发动机转速,低于 所需转速则减小阻力矩,反之则加大阻力矩,当发动 机转速稳定在所需转速时,即阻力矩与发动机输出有 效转矩相等时,测量发动机转速和发动机有效转矩, 用油耗仪测出发动机单位时间内的耗油质量B,根据式 (1-1)换算出发动机有效功率P。,根据式(1-2)换 算出发动机有效燃油消耗率b
发动机主要性能指标可在发动机测功器台架上试验 测定： 试验时保持一定油门开度，同时用测功器对发动机 施加一定的阻力矩，用转速表测出发动机转速，低于 所需转速则减小阻力矩，反之则加大阻力矩，当发动 机转速稳定在所需转速时，即阻力矩与发动机输出有 效转矩相等时，测量发动机转速和发动机有效转矩， 用油耗仪测出发动机单位时间内的耗油质量B，根据式 （1-1）换算出发动机有效功率Pe ，根据式（1-2）换 算出发动机有效燃油消耗率be
二、发动机速度特性:指油门开度一定时,发动机的有效功率、有效转矩和有效 燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。 (1)发动机全负荷速度特性(又称为发动机外特性):指油门全开时,发动机 的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。发动机 最高工作转速时的全负荷有效功率为额定功率,相应转速为额定转速,为发动机 铭牌功率和转速。 (2)发动机部分负荷速度特性:指油门部分开启时,发动机的有效功率、有效 转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。 (3)发动机工况:一般是用它的功率与曲轴转速来表征,有时也用负荷和曲轴 转速来表征。 (4)发动机负荷:发动机在某一转速下的负荷,就是当时发动机发出的功率与 同一转速下所可能发出的最大功率之比。注意,不要把负荷与功率混淆, 50%负荷不是指油门开启一半开度,而是指此转速下发动机输出功率是油门全开 时发动机输出功率的一半。 汽油发动相外特性(b)汽油发动机部分负荷速度特性
二、发动机速度特性：指油门开度一定时，发动机的有效功率、有效转矩和有效 燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。 （1）发动机全负荷速度特性（又称为发动机外特性）：指油门全开时，发动机 的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。发动机 最高工作转速时的全负荷有效功率为额定功率，相应转速为额定转速，为发动机 铭牌功率和转速。 （2）发动机部分负荷速度特性：指油门部分开启时，发动机的有效功率、有效 转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。 （3）发动机工况：一般是用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷和曲轴 转速来表征。 （4）发动机负荷：发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与 同一转速下所可能发出的最大功率之比。 注意，不要把负荷与功率混淆， 50%负荷不是指油门开启一半开度，而是指此转速下发动机输出功率是油门全开 时发动机输出功率的一半。 Te Pe be Te Pe be （a）汽油发动机外特性 （b）汽油发动机部分负荷速度特性
汽油机与柴油机速度特性的区别 汽油机速度特性曲线表明:发动机输出的有效转矩随转 速增加而逐渐下降,原因是节气门的节流作用使发动机的充 气效率下降,气缸内进气量减少,尤其是部分节气门开度时。 因此,发动机输出功率随转速增加而增大到极值后迅速下降, 不会发生“飞车”现象。 柴油机没有节气门的进气节流作用,转速一定时,气缸 内进气质量就一定,改变负荷的大小靠改变每循环喷油量的 多少,柴油机速度特性曲线表明:发动机输出的有效转矩随 转速增加而变化平缓。因此,发动机输出功率随转速增加 直在增大,只是前面增加迅速,后面平缓,因此,一旦喷油 泵柱塞卡滞在大油门位置而发动机外界负载卸去时,发动机 转速将大幅度上升,直到发动机冒黑烟,排气管烧红,飞轮 飞出伤人等严重事故发生,此谓柴油机的“飞车”现象
三、汽油机与柴油机速度特性的区别： 汽油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转 速增加而逐渐下降，原因是节气门的节流作用使发动机的充 气效率下降，气缸内进气量减少，尤其是部分节气门开度时。 因此，发动机输出功率随转速增加而增大到极值后迅速下降， 不会发生“飞车”现象。 柴油机没有节气门的进气节流作用，转速一定时，气缸 内进气质量就一定，改变负荷的大小靠改变每循环喷油量的 多少，柴油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随 转速增加而变化平缓。因此，发动机输出功率随转速增加一 直在增大，只是前面增加迅速，后面平缓，因此，一旦喷油 泵柱塞卡滞在大油门位置而发动机外界负载卸去时，发动机 转速将大幅度上升，直到发动机冒黑烟，排气管烧红，飞轮 飞出伤人等严重事故发生，此谓柴油机的“飞车”现象
第六节内燃机产品名称和编号规则 、国标GB725-82规定如下 1、按所用燃料命名,如柴油机、汽油机等。 举例: 2、型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成 1、6135Q柴油机 3、型号由四部分组成 2、1E65FM汽油机 首部 中部 后部 尾部 135 系列代号區数符号‖行程符缸径符号 换 号,E‖(以气缸 同一系列产 标志 表示二‖直径的 品区分符号 符号 冲程, 数表 气缸排列形式符号无符号示) 表示四 结构特征符号用途特征符号 符号含义 冲程 符号‖结构特征‖符号」用途 无符号直列及单缸卧式 无符号水冷符号通用型 V V型 F风冷Q汽车用」 P 平卧型 z增压M摩托车用
第六节 内燃机产品名称和编号规则 一、国标GB725-82规定如下： 1、按所用燃料命名，如柴油机、汽油机等。 2、型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 3、型号由四部分组成： 首部 中部 系列代号 换代 标志 符号 缸数符号 气缸排列形式符号 符号 无符号 V P 含 义 直列及单缸卧式 V型 平卧型 缸径符号 （以气缸 直径的 数表 示）结构特征符号 符号 无符号 F Z 结构特征 水 冷 风 冷 增 压 用途特征符号 符号 无符号 Q M 用途 通用型 汽车用 摩托车用 后部 尾部 同一系列产 品区分符号 6 135 Q 行程符 号，E 表示二 冲程， 无符号 表示四 冲程 1、6135Q柴油机 2、1E65FM汽油机 举例：
第一章复习题 1.四冲程汽油机通常由哪些机构与系统组成?它们各有什么作 用? 2.四冲程柴油机经过哪四个活塞行程完成一个工作循环?期间, 曲轴旋转了几周?配气凸轮轴旋转了几周?喷油泵凸轮轴旋 转了几周? 3.二冲程汽油机曲轴旋转几周完成一个工作循环?期间,第 活塞行程的定义是什么?包括哪些过程?第二活塞行程的定 义是什么?包括哪些过程? 4.飞轮的作用是什么?二冲程汽油机的飞轮与四冲程汽油机的 飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大?多缸机的飞轮与单缸机的 飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大? 5.内燃机压缩比的定义是什么?选择汽油机压缩比的主要依据 是什么?选择柴油机压缩比的主要依据是什么?汽油机的压 缩比与柴油机的压缩比为何不一样?
第一章 复习题 1. 四冲程汽油机通常由哪些机构与系统组成？它们各有什么作 用？ 2. 四冲程柴油机经过哪四个活塞行程完成一个工作循环？期间， 曲轴旋转了几周？配气凸轮轴旋转了几周 ？喷油泵凸轮轴旋 转了几周？ 3. 二冲程汽油机曲轴旋转几周完成一个工作循环？期间，第一 活塞行程的定义是什么？包括哪些 过程？第二活塞行程的定 义是什么？包括哪些 过程？ 4. 飞轮的作用是什么？二冲程汽油机的飞轮与四冲程汽油机的 飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大？多缸机的飞轮与单缸机的 飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大？ 5. 内燃机压缩比的定义是什么？选择汽油机压缩比的主要依据 是什么？选择柴油机压缩比的主要依据是什么？汽油机的压 缩比与柴油机的压缩比为何不一样？
5.什么是汽油机爆燃现象?有哪些危害?什么是汽油机表面点 火现象?有哪些危害? 6.汽油机与柴油机在可燃混合气形成方式与点火方式上有何不 同?他们所用的压缩比为何不一样? 7.四冲程汽油机和四冲程柴油机在总体构造上有哪些主要不同? 8.比较二冲程汽油机与四冲程汽油机动力性能、燃油经济性能 HC排放的优劣,并说明原因 9.汽油机型号1E65FM和TJ376Q如何表示发动机的基本参数和特 征? 10.什么是发动机的速度特性?什么是发动机的外特性?
5. 什么是汽油机爆燃现象？有哪些危害？什么是汽油机表面点 火现象？有哪些危害？ 6. 汽油机与柴油机在可燃混合气形成方式与点火方式上有何不 同？他们所用的压缩比为何不一样？ 7. 四冲程汽油机和四冲程柴油机在总体构造上有哪些主要不同？ 8. 比较二冲程汽油机与四冲程汽油机动力性能、燃油经济性能、 HC排放的优劣，并说明原因 。 9. 汽油机型号1E65FM和TJ376Q如何表示发动机的基本参数和特 征？ 10. 什么是发动机的速度特性？什么是发动机的外特性？
第二章曲柄连杆机构 第一节概述 曲柄连杆机构的作用: 1、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动; 2、将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。 、组成:机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组 、工作特点:高温、高压、高速、化学腐蚀。 四、受力分析: 1、气体作用力:在作功行程强 中,气体作用力F作用在活塞 顶上,传到活塞销上,分解为 Fn2,分力Fn1沿连杆传 到曲柄销上,并可分解为F和」r 垂直于曲柄的分力F对曲 轴中心形成转矩T,推动曲轴 旋转;分力F2则将活塞压向气 缸的左侧。 (1)作功行程 图2-1气体压力作用情况示意图
第二章 曲柄连杆机构 第一节 概述 一、曲柄连杆机构的作用： 1、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动； 2、将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。 二、组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。 三、工作特点：高温、高压、高速、化学腐蚀。 四、受力分析： 1、气体作用力：在作功行程 中，气体作用力Fp作用在活塞 顶上，传到活塞销上，分解为 Fp1 、 Fp2，分力Fp1沿连杆传 到曲柄销上，并可分解为FR和 FS，垂直于曲柄的分力FS对曲 轴中心形成转矩Ttq，推动曲轴 旋转；分力Fp2则将活塞压向气 缸的左侧。 （1）作功行程 图2-1 气体压力作用情况示意图
(1)活塞在上半行程时的惯性力(2)活塞在下半行程时的惯性力 图2-2往复惯性力和离心力作用情况示意图 2、往复惯性力与离心力:活塞加速度:在上止点前后活塞加速度是正值,往 复惯性力朝上;在下止点前后活塞加速度是负值,往复惯性力朝下。如图 (2-2) 偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转,产生旋转惯 性力,其方向沿曲柄半径向外 曲轴转速愈高,往复惯性质量和旋转惯性质量愈大,则往复惯性力与离 心力愈大,惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈(轴承)受周期性变 化的附加负荷,加快磨损。若不加以平衡,惯性力传到气缸体外,引起发动 机的振动
2、往复惯性力与离心力：活塞加速度：在上止点前后活塞加速度是正值，往 复惯性力朝上；在下止点前后活塞加速度是负值，往复惯性力朝下。如图 （2-2）。 偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯 性力，其方向沿曲柄半径向外。 曲轴转速愈高，往复惯性质量和旋转惯性质量愈大，则往复惯性力与离 心力愈大，惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈（轴承）受周期性变 化的附加负荷，加快磨损。若不加以平衡，惯性力传到气缸体外，引起发动 机的振动。 （1）活塞在上半行程时的惯性力 （2）活塞在下半行程时的惯性力 图2-2往复惯性力和离心力作用情况示意图
x=xr f xr x =r(I-cosa (1一cQs2a 180 360q 上止点 90 下止点 上止点 Vn=rar sin2 60 i= jI+ju JI = ro"cos< 90 70 260