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发动机主要性能指标及特性综述摘要:本文是以发动机的性能指标及特性为对象,通过研究了解动力性指标、经济性指标、发动机速度特性、发动机工况与负荷、发动机性能指标分类、发动机调节特性、发动机性能特性、发动机性能指标的校、指示功率、指示燃油消耗率等概念及数据,让我们直观及更方便的的方法了解发动机的性能和特性,使我在维修、检测及提升性能等一些方面能更快更有效。一、发动机主要性能指标:1、动力性指标2、经济性指标3、发动机速度特性4、发动机工况与负荷5、发动机性能指标分类二、发动机特性:1、基本概念2、发动机调节特性3、发动机性能特性4、发动机性能指标的校正三、发动机的指示指标:1、指示功和平均指示压力2、指示功率3、指示燃油消耗率一、发动机主要性能指标1.1、动力性指标(1)有效转矩(T+4)(单位N.m)发动机通过飞轮对外输出的转矩(2)有效功率(Pe表示,单位KW)A、定义:发动机通过飞轮对外输出功率称为发动机的有效功率B、计算公式:(3)发动机产品铭牌A、标定功率和标定转速:发动机产品铭牌上标明的功率及相应的转速称为标定功率和标定转速B、标定功率分类:15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率其中,汽车上常用15分钟功率作为标定功率1.2、经济性指标(1)表示方法:燃油消耗率(2)定义:指发动机每发出1KW有效功率,在1小时内所消耗的燃油质量(g为单位)(3)要求:燃油消耗率越低、燃油经济性越好(4)计算公式:1.3、发动机速度特性(1)定义:发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律(2)来源:发动机台架试验(3)发动机外特性:节气门全开时,台架试验所得到的速度特性称为发动机外特性(4)发动机部分特性:除节气门全开外得到的速度特性称为部分特性(5)发动机外特性曲线图1.4、发动机工况与负荷(1)工况(发动机工作状况):一般用宅的功率与曲轴转速来表征,或也可用负荷与曲轴转速来表示(2)负荷:在某一转速下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(%)1.5、发动机性能指标分类发动机的性能主要有两个指标,一个是功率,一个是扭矩。功率的单位是千瓦或马力,扭矩单位是牛/米通俗的讲,功率反映的是车的绝对速度,或者说它可以跑多快;扭矩反映的是加速度,也就是提速行能。一般来说,功率大的发动机可以跑得很快,达到200、300公里的速度都是可以做到的。扭矩大的发动机提速性能好,加速快,灵活。但有一个共同的特点,就是在表述这两项指标的时候,不能脱离发动机转数,性能高的发动机可以在一个相当宽泛的转数范围内保持高功率和高扭矩。比如说在2800~5500转的范围内,可以保持95%的功率或扭矩。在转数越低的位置出现高扭矩,说明发动机的提速性能越好。根据技术的地运用,发动机的排列也有很多方式,有直列的、水平对置的、V型排列的,W型排列的,还有转子发动机。一般的特点是,直列发动机的扭矩特点比较突出;V型排列的运转稳定、安静,功率好。此外,还可分为自然吸气发动机和增压发动机。增压的又分为涡轮增压和机械增压等下面主要介绍涡轮增压和机械增压方式(一)涡轮增压器(Turbo)涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内?,叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内?,叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加,就可以增加发动机的输出功率了。涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。带“T”发动机保养秘笈发动机经过增压后,零部件的结构需进行相应强化。发动机工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,这使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响,而且还会提高进气温度,因此增压发动机一般都要配备一个进气制冷装置,以降低进气温度,发动机体积和重量也会相应增加。所以从使用、保养方面讲,必须加强发动机的强制保养工作,注意采用正确的操纵方法。使用中应注意以下几点:发动机发动后,特别是在冬季,应让其怠速运转一段时间,以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。所以刚启动后千万不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。发动机长时间高速运转后,应怠速运转3-5min再熄火。发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的高温传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,因此,发动机热机状态下如果突然停机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。特别要防止猛轰几脚油门后突然熄火。要按时清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。发动机机油和滤清器必须保持清洁,防止杂质进入,否则机油润滑能力下降,从而会使涡轮增压器的过早报废。拆卸增压器时,要保持清洁,各管接头一定要用清洁的布堵塞好,防止杂物掉进增压器内,损坏转子。由于增压器经常处于高温下运转,它的润滑油管线因受高温作用,内部机油容易有部分的结焦,这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。因此,润滑油管线在运行一段时间后要进行清洗。经常注意检查增压器的运转情况在出车前、收车后,应检查气道各管的连接情况,防止松动、脱落而造成增压器失效和空气短路进入气缸。当发现机油突然变脏,并且曲轴箱压力迅速升高;机油的过度消耗等现象时,涡轮增压器很可能有故障,必须拆下检修。增压发动机的种类主要有4大类:1.机械增压系统(Supercharger):装置在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。优点:转子的速度与发动机转速是相对应的,所以没有滞后或超前,动力输出更为流畅;缺点:由于它要消耗部分引擎动力,会导致增压效率不高。2.废气涡轮增压系统:利用发动机排出的废气达到增压目的。增压器与发动机无任何机械联系,压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。一般增压压力可达180-200kPa,或300kPa左右,需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。国内轿车1998年开始在排量1.8的奥迪200上运用,以后又有奥迪A6的1.8T、奥迪A41.8T,直至帕萨特1.8T、宝来1.8T。优点:增加效率高于机械增压;缺点:发动机动力输出略滞后于油门的开启,加大油门后一般需要等片刻,稍后发动机会有惊人的动力爆发。3.复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,大功率柴油机上用的较多。复合增压系统发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,但结构过于复杂。4.气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统低速增压性能好、加速性好、工况范围大;但尺寸大、笨重和噪声大。涡轮增压工作原理最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。(二)机械增压(supercharged)机械增压(supercharged)是利用发动机的一部分动力带动增压装置,优点是动力可以得到线性提升,操控比较灵活,缺点是高转速区动力提升有限甚至反而下降,适合大型豪华房车,低转工作的越野车也应该适合。机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴,一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮,间接将曲轴运转的扭力带动增压器,达到增压目的。依构造不同,机械增压会经出现过许多种类,包括叶片式(Vane)、鲁氏(Roots)、温克尔(Wankle)等型式,而活塞运动最早也被认为是一种机械增压,时至今日,则以鲁氏增压器最被广泛使用,更是改装的大热门。鲁氏增压器有双叶与三叶转子两种型式,目前以双叶转子较普遍,其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子,转子之间保有极小的间隙而不直接相连,藉由螺旋齿轮连动,其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连结,转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器,在不需要增压时即放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制以达到省油的目的。机械增压的特征,除了在低转速便可获得增压外,增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例,即机械增压引擎的油门反应随着转速的提高,动力输出随之增强,因此机械增压引擎的操作感觉与自然气极为相似,却能拥有较大的马力与扭力。
本文标题:发动机主要性能指标及特性综述
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