实验四 发动机特性测量(汽油机速度特性)

一、实验目的要求：

1. 掌握汽油机速度特性的实验方法

2. 测取车用汽油机的有效功率Pe、转矩Tat、每小时耗油量、燃油消耗率在节气门开度不变时随转速n变化的曲线。

3．评定汽油机的动力性能。 二、实验仪器设备：

EY-28B汽油机 7.5kW电涡流测功器 三、实验分析： 汽油机速度特性：

汽油机速度特性表示有效功率Pe（千瓦）、扭矩Tat（牛顿米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。发动机的速度特性是在测功试验台架上测出的。保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。按照一定转速间隔依

次进行上述步骤。就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。

当汽油机节气门完全开启的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗

量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。外特性只有一条，其余位置时的速度特性称为部分速度特性，部分速度特性则有许多条。

外特性曲线分析： 1.扭矩曲线变化趋势：

随着转速n的增加,扭距Ttq逐渐增大,出现最大扭距Ttqmax后逐渐下降,且下降程度越来越大.曲线呈上凸形状。 根据公式Tat=K2ηi, ηmηv∕α

可见,Tat随n的变化取决于指示热效率ηi机械效率ηm,充气效率ηv与过量空气系数α随n的变化.

(1)在节气门开度一定时,过量空气系数α可视为常数.

(2)充气效率ηv在某一中间转速时最大.因为一定的配气相位仅对一种转速最适合,此转速下能最好地利用气流惯性.其余转速时ηv均降低,曲线为上凸形. (3)指示热效率ηi

转速低,进气流速低,紊流减弱,使雾化,混合状态较差,火焰传播速度降低,散热及漏气损失增加,ηi较低,转速高时,燃烧过程所占曲轴转角较大,燃烧在较大容积下进行,ηi也较低.但变化比较平坦,对Ttq影响较小. (4)机械效率 ηm 转速增加,消 耗于机械损失功增加.因此,随转速升高,机械效率ηm明显下降.

综合作用的结果是;当转速由低开始上升时,ηv,ηi同时增加的影响大于ηm下降的影响,使Ttq增加,对应于某一转速时,Ttq达到最大值.转速继续增加,由于ηv,ηi,ηm均下降,因此Ttq随转速升高而较快的下降,即Ttq曲线变化较陡.

2.功率变化趋势：

根据公式Pe=Ttq n/9550

当转速由低逐渐升高时,由于Ttq,n同时增加Pe增加很快.在达到

最大扭距转速ntq后,再提高转速,由于Ttq有所下降,使Pe上升缓慢.某一转速时Ttq n达最大值.此后,再增加转速,由于扭距下降超过转速上升的影响,Pe反而下降.

3.燃油消耗率变化趋势：

根据公式b=k3/ηiηm

b在某一中间转速当ηiηm达到最大值时出现最低值.当转速较此转速低时,由于ηm上升弥补不了ηi的下降,使b增加.转速较此转速高时ηi,ηm均较低,b也增加.

4.部分负荷速度特性：

随着节气门的关小,节流损失增大,充气效率减小,使部分负荷速度特性的 Pe,Ttq低于外特性值.且转速越高,充气效率减小的越多,因此,节气门开度越小,随转速增加,扭距,功率曲线下降得越快,并使最大扭矩及最大功率点向低速方向移动.

当节气门开度的75%左右时,耗油率曲线位置最低.超过75%开度,混合气较浓,存在燃烧不完全现象,耗油率曲线位置较高,低于75%开度时,残余废气相对增多,燃烧速率下降,使ηit降低,耗油率曲线位置也高,且开度越小,耗油率曲线位置越高。

四、实验步骤：

1. 起动测功器，再起动汽油机，调节测功器负荷和油门大小，使汽油机暖机，在热状态稳定时准备进行测量。

2. 逐步开大节气门同时增加测功器负荷，到节气门开度达到最大位置后，将节气门位置固定，在转速达到标定转速并稳定运转后，由组长发出指令，测量记录发动机转速、测功器读数、耗油量、耗油经历时间、冷却水进出水温、机油温度、机油压力等数据。在第一点数据测量完毕后，节气门开度不变，继续增加测功器负荷，使转速降低，每隔150r/min为一个测量点，依次重复上述过程。要求测点不

少于8点，且包括最大转矩转速。

3. 外特性实验结束后，松开并调节节气门开度，测取部分速度特性，节气门开度可按标定功率的百分比或节气门开度的百分比来确定，其方法同上所述。 五、实验报告：

1. 将记录及计算结果填入表格。

2. 在方格纸上绘制以转速n为横坐标，以有效功率Pe、转矩Ttq、燃油消耗率be、每小时耗油量B、排温tr为纵坐标的外特性曲线或部分速度特性。

3. 在外特性曲线上指出最大功率、最大转矩和最低燃油消耗率的数值及对应转速。

4. 计算转矩储备系数和转矩适应性系数，标出该机的使用转速范围。 思考题：

1.试述汽油机转矩Ttq曲线的变化历程？

2.为何汽油机不用调速器也能在各种工况（包括怠速条件）下稳定工作？