汽油机速度特性分析-发动机原理与汽车理论

汽油机节气门（加速踏板）开度固定不动，其有效功率Pe、转矩Ttq、燃油消耗率be、每小时燃油消耗量B等随转速变化的关系称为汽油机速度特性。

当汽油机节气门保持全开时所测得的速度特性称为汽油机外特性。当节气门部分开启时所测得的速度特性称部分速度特性。由于节气门的开启可以无限变化，所以部分速度特性曲线有无数条，而外特性曲线只能有一条。图4.8所示为汽油机外特性曲线。

图4.8　汽油机外特性曲线

一、外特性曲线

1.转矩Ttq曲线分析

Ttq随转速n的变化决定于ηit、ηm、φc/φa随n的变化。ηit、ηm、φc的变化趋势如图4.9所示。在节气门开度一定时，φa值基本不随转速而变化，汽油机Ttq大小主要决定于φc随n的变化，φc是在某一中间转速时最大，这是因为在此转速下能最好地利用惯性进气，当转速低于或高于此转速时，φc都将降低。

指示热效率ηit的变化是在某一中间转速略为凸起，在较低转速下，因缸内气流扰动减弱，火焰传播速度降低，散热及漏气损失增加，使ηit降低；当转速高时，燃烧所占的曲轴转角大，燃烧效率低，也使ηit下降。

不过它的变化比较平坦，对Ttq影响较小。转速增加，消耗于机械损失的功增加，因此ηm随转速上升而下降。综合而言，当转速由低速开始上升时，由于φc、ηit上升，Ttq有所增加，对应于某一转速时，Ttq达最大值。转速继续提高，由于ηm、φc同时下降，因此Ttq随转速升高而较快地下降，即Ttq曲线变化较陡。

2.功率Pe曲线分析

当转速从很低值增加时，由于Ttq和转速同时增加，Pe=Ttqn/9 550迅速上升；直至转矩达最高点后，再继续提高转速，则Pe上升逐渐缓慢，至某一转速后Ttqn达最大值，Pe达到最大值；若转速再上升，由于Ttq的降低已超过转速上升的影响，所以功率Pe反而下降。

3.燃油消耗率be曲线分析

综合ηit、ηm的变化（图4.9），be在某一中间转速时最低，当转速高于此转速时，则因ηit、ηm同时下降而be上升。当转速低于此转速时，因ηit上升弥补不了ηm的下降，be亦增加。(www.xing528.com)

图4.9　汽油机ηit、ηm、φc及Pm随n变化的关系

汽油机外特性是在节气门全开时测得的，曲线上每一点表示它在此转速下的最大功率及转矩，代表发动机最高动力性能。根据试验条件不同，外特性可分为两种。

（1）发动机仅带维持运转所必需的附件（如不带风扇、气泵或空滤器以及消声器等附件），所输出的校正有效功率称为总功率。我国发动机特性数据多属这一种。

（2）试验时发动机带全套附件，所输出的校正有效功率称为净功率或使用外特性。

显然，后者功率较低而油耗较高。

现代车用汽油机由于各种新技术和控制的优化，外特性曲线已有较大的变化，例如多气门技术、可变气门正时技术的应用进一步优化了低速性能，总的趋势是在一个较低的转速达到峰值转矩，然后维持一定的转速范围（不再只是最大点），最后有所下降。

二、部分速度特性曲线

汽车大部分时间是在部分负荷下工作，随着节气门关小，节流损失增大，进气终了的压力pa下降，从而引起φc下降；随着转速提高，φc下降的速度更快。因此，节气门开度越小，转矩Ttq随转速增加而下降得越快，最大转矩点及最大功率点均向低转速方向移动，如图4.10所示。

图4.10　汽油机的速度特性

1—全负荷；2—75％负荷；3—50％负荷；4—25％负荷