0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

发动机特性是什么 又如何理解发动机特性曲线

工程师邓生 来源:老侯解车 作者:老侯解车 2020-01-16 17:13 次阅读

我们在看一些比较专业的汽车文章时,有时候里面会有“发动机特性”这个概念,还有的会配一张发动机特性曲线图来说明,看得我们这些汽车小白一愣一愣的。那么究竟什么是发动机特性呢?我们又该如何来理解这个发动机特性曲线呢?下面老侯来给大家说说这个问题。

在说明这个问题之前,我们首先来了解几个基本概念。

1、发动机有效功率:发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率。发动机功率是发动机性能最重要的指标,汽车的最高车速就是由发动机功率决定的。通常用大写的字母P来表示。

2、有效转矩:在发动机飞轮上对外输出的转矩称为有效转矩。一般发动机的扭矩越大,它的加速能力和爬坡能力越强。通常用大写的字母M来表示。

3、发动机转速:发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速。发动机转速的高低,关系到单位时间内作功次数的多少。通常用小写的字母n来表示。

4、有效燃油消耗率:发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率。显然,有效燃油消耗率越低,发动机的经济性越好。通常用小写的字母g来表示。

以上这几个参数,是发动机重要的性能指标,可以用来表示发动机的工作状况,简称工况。它们之间有如下的关系:

P=M*n/9550

由于汽车发动机的工况变化范围很大,所以这几个参数也可以在很大的范围内变化,而研究它们之间的变化规律,可以找出提高发动机动力性和经济性的有效途径。这就是所说的发动机特性。

所谓的发动机特性,是指发动机的性能指标随发动机调整情况和运转工况而变化的规律。表示其变化规律的曲线称为发动机特性曲线。一般发动机有速度特性、负荷特性、调整特性、万有特性这几个特性。由于柴油机和汽油机有很大的区别,所以它的特性曲线也有所不同。下面我们以最常见的汽油机分别来说说这几个特性。

一、汽油机的速度特性

所谓的速度特性,是指在发动机点火系统和燃油供给系统调整到最佳的条件下,在节气门开度不变时,发动机的有效功率、有效扭矩、有效燃油消耗率随发动机转速而变化的关系。表述上述关系的曲线称为速度特性曲线。当节气门全开时的速度特性称为发动机的外特性,它表示发动机的最高性能;节气门部分开启时的速度特性称为发动机部分特性。部分特性曲线位于外特性曲线之下,有无限多条。由于汽车发动机经常在部分负荷下工作,所以研究部分特性曲线更有实际意义,一般发动机要做出标定功率的90%、75%、50%、25%的速度特性。

那么我们如何来解读这个速度特性曲线呢?

1、有效扭矩曲线的变化趋势:随着发动机转速的增加,有效扭矩逐渐增大,当出现最大扭矩后逐渐下降,且下降程度越来越大,整个曲线呈中间高、两边低的中凸形状。

汽油机的扭矩曲线主要取决于进入气缸的混合气的数量。而转速变化会直接影响发动机的充气系数。转速低了进气惯性不足,转速高了进气阻力增加,所以转速过高或过低都会导致发动机扭矩下降。对于传统的固定配气相位的配气机构来说,只能保证发动机在某一个转速区间内有最佳的充气系数,这就是我们常说的发动机最佳工作区间。而使用了可变配气正时机构的发动机可以在更大的范围内调整最佳充气系数,所以这样的发动机有更高的性能。另外,发动机转速越高,机械效率越低,功率损失增加,有效扭矩也会随之下降。这就是有效扭矩曲线呈中间高、两边低的原因。

一般来说,有效扭矩曲线中间突起部分越高越平缓,表示发动机的扭矩特性越好,最大扭矩持续的转速范围越宽,说明发动机的持续加速能力越好,这种发动机的操纵性越好,汽车越好驾驭。如果在低速时便拥有较大的扭矩,表明汽车的起步性能比较好;如果在中高速时才拥有较大扭矩,那它可能是一台高速性能的发动机,在高速行驶时特性较佳。

在这里要特别说一下增压发动机和自然吸气发动机的扭矩曲线的区别。现在越来越多的车型搭载涡轮增压发动机,大家在驾驶这样的车型时,都会有一个感觉:在发动机转速较低时,汽车动力较差;在转速上升到某一个数值时,汽车的动力突然增加,并且这个动力会平稳的维持一段时间;如果转速超过了某一个数值,汽车的动力又会突然的下降。这其实就是由于涡轮的介入与退出导致的,在涡轮的介入与退出的瞬间,发动机的充气系数会有非常明显的变化,导致发动机的扭矩剧烈变化,所以它的扭矩曲线呈现阶梯状。而自然吸气发动机就不会有这样的状况,它的扭矩变化是非常平顺的,扭矩曲线也是一条相对平直的曲线。

2、有效功率曲线的变化趋势:由于发动机有效功率与有效扭矩以及转速成正比,即P=M*n/9550。所以当转速增加时,由于有效扭矩和转速同时增加,所以有效功率增加的很快;直到有效扭矩达到最大值时,由于M的下降使有效功率P上升缓慢;随着转速的继续增加,有效功率达到最大值,随后由于有效扭矩M的下降影响超过了转速n上升的影响,所以有效功率也随之下降。所以发动机的有效功率曲线是一条较为陡峭的上升曲线,只是在末端略有下降。

3、有效燃油消耗率曲线的变化趋势:由于发动机转速的增加使每小时燃油消耗量增加,但是发动机在中等负荷及转速的条件下,机械效率是最高的,此时供给的可燃混合气也是经济型的,燃烧效率最高,因此发动机在中等负荷及转速的条件下有些燃油消耗率最低,有效燃油消耗率的曲线就呈一种两边高、中间低的下凹形状。这也就是很多人说的汽车以中等速度行驶最省油的原因。

二、汽油机的负荷特性

所谓的发动机负荷特性是指在发动机转速不变的条件下,燃油经济性指标随发动机负荷而变化的关系。由于汽油机的负荷调节方式是“量调节”,即控制进入发动机的混合气的数量多少,所以研究负荷特性,可以了解在各种负荷条件下发动机的经济性,从而确定在何种负荷率下发动机的经济性最好。(所谓的负荷率,是指发动机在一定转速下实际发出的功率与节气门全开时的最大功率之比的百分数。可以近似的看成节气门的开度)。在特性曲线图上有每小时燃油消耗量曲线和燃油消耗率曲线。

1、每小时燃油消耗量曲线的变化趋势:汽油机转速一定时,每小时耗油量主要取决于节气门的开度和混合气的成分,随着节气门开度的加大,进气量增加,虽然混合气浓度会降低,但耗油量会迅速增加。当节气门接近全开时,混合气开始加浓,耗油量上升的趋势更快。

2、燃油消耗率的变化趋势:当发动机空转时,输出功率为零,机械效率为零,所以燃油消耗率趋于无穷大;随着节气门开度的加大,输出功率增加,换气损失下降,机械效率上升,燃油消耗率下降很快,在某一开度时达到最低点;当节气门开度继续增大,接近于全开时,混合气开始加浓,不完全燃烧增加,燃料消耗率又随之增大。总体来说就是:燃油消耗率曲线上升的越慢越好,最低值越低越好。

三、汽油机的调整特性

发动机的性能指标随调整情况而变化的关系称为调整特性。对于汽油机来说,主要有点火提前角调整特性和燃料调整特性,即改变点火提前角和燃油标号,发动机的功率和扭矩也会发生一定的变化。对于现在的电控燃油喷射发动机来说,点火提前角是自动控制的,无需调整,所以点火提前角调整特性已经名存实亡了;燃料调整特性主要是指发动机使用不同标号的汽油,动力性和经济性都会有一定的变化,一般来说,使用的汽油标号越高,发动机的动力性和经济性越好。

四、汽油机的万有特性

发动机的速度特性和负荷特性只能反映发动机在某一个工况下的发动机性能,但是发动机在实际运行中工况变化范围是非常大的,因此为了综合评价发动机在各种工况下的性能,人们引入了万有特效的概念。万有特性曲线就是将发动机的多条性能曲线综合在一张坐标图上,全面的描述发动机的各种性能。如下图所示,横坐标表示发动机转速,纵坐标表示扭矩或者平均有效压力,图中的各条曲线表示的是等油耗率曲线和等功率曲线。

从万有特性曲线图上,可以看出发动机在任何转速与负荷下的运行关系,并可进行经济性分析。最内层的等油耗率曲线相当于最经济的区域,曲线越向外,表示发动机的经济性越差。若等油耗率曲线在横坐标方向较大,则表明发动机在转速变化较大而负荷变化较小的情况下工作时,经济性较好;若在纵坐标方向较长,则表明发动机在负荷变化较大而转速变化较小的情况下运行时,燃油消耗率较小。对于普通的车用发动机,希望最经济的区间最好位于万有特性曲线的中间位置,并使燃油消耗率曲线在横坐标方向长一些,使常用转速和负荷曲线落在最经济的区域。

以上是对汽油发动机特性的分析。对于柴油发动机来说,同样也有这四种发动机特性,但是柴油发动机在较低的转速下就可以实现大扭矩输出,同时燃油经济性也较好,所以它的特性曲线比汽油发动机更合理。

对于我们普通的车主来说,最有意义的是速度特性和万有特效。从速度特性曲线上我们可以看出发动机的最高性能,同时也能看出发动机最大扭矩的工作区间,从而确定汽车的换档转速;从万有特性曲线上可以看出发动机的经济性,同时也能看出发动机最经济的工作区间,我们在开车时经常让发动机在这个区间内工作,就可以实现节油的效果。

责任编辑:wv

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 发动机
    +关注

    关注

    33

    文章

    2473

    浏览量

    69289
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    气密测试解决方案---汽摩发动机

    应用背景发动机作为汽车和摩托车最关键的心脏部位,整体的安全性可想而知,作为汽车、摩托车发动机最必要的一环---气密性检测也是各个发动机生产厂家最为关注的关键点。检测产品1、缸体、缸盖、缸头以及
    的头像 发表于 11-26 01:06 135次阅读
    气密测试解决方案---汽摩<b class='flag-5'>发动机</b>

    三、四、六、八缸发动机NVH特性详解

    三、四、六、八缸发动机NVH特性详解。  
    的头像 发表于 11-16 11:45 236次阅读
    三、四、六、八缸<b class='flag-5'>发动机</b>NVH<b class='flag-5'>特性</b>详解

    ECU与发动机噪音的关系

    在汽车威廉希尔官方网站 不断进步的今天,发动机的性能和效率成为了衡量汽车品质的重要标准。然而,随着消费者对驾驶体验的要求日益提高,发动机噪音也成为了影响驾驶舒适性的关键因素。 ECU的工作原理 ECU通过接收
    的头像 发表于 11-05 10:27 227次阅读

    全柴发动机和云内发动机哪个好

    全柴发动机和云内发动机各有其优势和特点,选择哪个更好主要取决于具体的应用场景、性能需求以及预算等因素。以下是对两款发动机的综合比较: 全柴发动机 优势 : 可靠性高 :全柴
    的头像 发表于 09-23 14:37 2022次阅读

    直喷发动机和电喷发动机的区别

    直喷发动机和电喷发动机是现代汽车发动机的两种主要燃油喷射威廉希尔官方网站 。这两种威廉希尔官方网站 各有优势和特点,它们在提高燃油效率、减少排放和提升驾驶性能方面都发挥着重要作用。 直喷发动机(Direct In
    的头像 发表于 09-23 11:36 342次阅读

    电控发动机的优点与工作原理

    随着汽车工业的不断发展和科技的进步,电控发动机逐渐成为现代汽车的核心部件。电控发动机以其高精度控制、高效能燃烧、低排放等优点,受到广泛关注和青睐。本文将对电控发动机的优点和工作原理进行详细的阐述,旨在为读者提供全面的了解和认识。
    的头像 发表于 06-20 11:33 979次阅读

    发动机电子控制系统的优点有哪些?

    发动机电子控制系统,也被称为发动机管理系统(Engine Management System,简称EMS),是一种利用电子威廉希尔官方网站 对发动机运行进行实时监控和控制的系统。它通过收集各种传感器信号,对
    的头像 发表于 06-17 10:25 916次阅读

    发动机实现闭环反馈的主要元件是

    发动机闭环反馈系统是一种先进的控制威廉希尔官方网站 ,它通过实时监测发动机的运行状态,自动调整发动机的工作参数,以实现最佳的性能和最低的排放。这种系统的主要元件包括传感器、执行器、控制器和反馈回路。 1. 传感器
    的头像 发表于 06-17 10:15 544次阅读

    提升发动机热效率的方法有哪些?

    发动机的热效率,是指发动机有效功率的热量与单位时间所消耗燃料的热量比值。简单来理解就是燃油燃烧后产生的能量有多少转变成了汽车的驱动力。
    发表于 02-29 14:31 985次阅读
    提升<b class='flag-5'>发动机</b>热效率的方法有哪些?

    等离子发动机的原理 等离子发动机最大推力是多少

    等离子发动机原理: 等离子发动机是一种利用电磁力将离子加速并喷射出来产生推力的发动机。它主要包括等离子体产生器、离子加速器和喷嘴等组成。下面将详细介绍等离子发动机的工作原理。 生成等离
    的头像 发表于 02-14 18:18 5588次阅读

    发动机故障灯亮是什么原因 发动机故障灯闪烁是什么问题

    发动机故障灯亮是指车辆的发动机故障检测系统发现了某种问题,并通过点亮仪表盘上的故障灯来提醒驾驶员。当发动机故障灯亮起时,驾驶员应立即停车并查找问题的原因。下面将详细介绍一些常见的导致发动机
    的头像 发表于 02-05 10:11 1650次阅读

    发动机故障灯亮是什么原因 发动机管理系统主要由哪三个组成

    发动机故障灯亮的原因可以有很多。下面是一些常见的原因: 机械故障:当发动机的某个部件发生故障时,例如气缸工作不正常、气门失效、摩擦片磨损等,发动机管理系统会检测到这些问题,并点亮故障灯。 电气故障
    的头像 发表于 01-25 10:12 724次阅读

    飞机发动机盘点:飞机发动机类型有哪几种

    涡轮喷气发动机是目前大多数商用客机和军用飞机所使用的发动机类型。它通过压缩空气、加入燃料并点燃,产生高速喷射的燃气来产生推力。这种发动机通常具有高推力和高效率,能够满足大型客机的动力需求。
    的头像 发表于 01-15 15:02 6659次阅读

    发动机内部构造解析

    现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。机体组是发动机的支架,是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。气缸盖用来封闭气缸顶部,并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。
    的头像 发表于 01-08 10:33 742次阅读
    <b class='flag-5'>发动机</b>内部构造解析

    汽车发动机:六冲程发动机工作原理

    普通的四冲程发动机把3/4的能量以热能的形式散发掉了。六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。
    发表于 12-27 11:39 847次阅读
    汽车<b class='flag-5'>发动机</b>:六冲程<b class='flag-5'>发动机</b>工作原理