汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第十章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第十章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日機(jī)、車匹配問題：1、對(duì)動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)提出合理選型和配套要求。2、特性曲線在不能滿足要求時(shí)如何進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正的問題：如柴油機(jī)設(shè)置調(diào)速裝置以保證汽車運(yùn)行的安全與可靠就是一個(gè)明顯的例證；發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火和噴油提前裝置，可變配氣相位系統(tǒng)等都是例證。近年來，電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使更多的參數(shù)有了實(shí)時(shí)調(diào)控的可能，出現(xiàn)了多種發(fā)動(dòng)機(jī)的“可變”技術(shù)，這對(duì)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的全面改善有著積極的意義。第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日本篇將重點(diǎn)闡述下述幾個(gè)方面的問題：1）發(fā)動(dòng)機(jī)特性，主要是運(yùn)行特性——速度特性，負(fù)荷特性，全特性的變化規(guī)律；2）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性對(duì)汽車的適應(yīng)性以及汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的合理匹配；3）柴油機(jī)速度特性的調(diào)節(jié)與校正；4）汽、柴油機(jī)的電子控制與管理。第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

發(fā)動(dòng)機(jī)性能與參數(shù)的調(diào)控是熱能動(dòng)力、電子和控制學(xué)科的交叉技術(shù)。本篇并不專門闡述控制與電子學(xué)的理論，也不專門論述各種電子與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，而是從發(fā)動(dòng)機(jī)性能的角度闡述性能與參數(shù)調(diào)控的依據(jù)、基本原理和方法，并進(jìn)一步說明其對(duì)汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。有關(guān)電子與控制的深入問題，可參閱“汽車電子學(xué)”、“控制原理”等專業(yè)書籍。

第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

第十章

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

第一節(jié)

工況、工況平面與功率標(biāo)定

一．發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況

汽車的運(yùn)行狀況是由速度和行駛時(shí)克服的總阻力來表示的。發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況是則由轉(zhuǎn)速和曲軸輸出的功率表示。因此，一個(gè)確定的轉(zhuǎn)速和一個(gè)確定的輸出功率（負(fù)荷）就形成發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)運(yùn)行工況。第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行中，轉(zhuǎn)速和輸出功率保持不變，是為穩(wěn)定工況。發(fā)動(dòng)機(jī)變速、變負(fù)荷動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，如起動(dòng)、加減速以及行駛路面狀態(tài)的變化等，工況隨時(shí)間而變化，是為動(dòng)態(tài)工況。

不論什么工況，在轉(zhuǎn)速確定條件下，輸出功率Pe同輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、平均有效壓力pme成正比，也同汽油機(jī)的節(jié)氣門位置、柴油機(jī)的油量調(diào)節(jié)桿位置和循環(huán)供油量有確定的單值比例關(guān)系。所以發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，既可用輸出功率Pe表示，也可用上述參數(shù)之一來表示。第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日二．工況平面與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域以負(fù)荷和轉(zhuǎn)速為座標(biāo)的平面叫發(fā)動(dòng)機(jī)的工況平面。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作區(qū)域可在這個(gè)平面上表示出來。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)配套工作機(jī)械運(yùn)行的特點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的工作區(qū)域有下面三種情況。1）點(diǎn)工況運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)只在某一固定工況下工作，如圖10-1工況面上的①點(diǎn)。在水庫(kù)或江河上日夜抽水的發(fā)動(dòng)機(jī)，認(rèn)為是按點(diǎn)工況運(yùn)行的。

2）線工況運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)只在工況面上某一確定的線段上工作。常見有兩種情況；一種是發(fā)電機(jī)組、糧食加工、排灌等固定作業(yè)機(jī)組，工作時(shí)都保持在轉(zhuǎn)速變化不大的調(diào)速線上運(yùn)行，如圖10-1工況面上的②線；另一種則是船舶發(fā)動(dòng)機(jī)行駛的工況，由于靠螺旋漿推進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速呈三次方關(guān)系，形成圖10-1工況面上③線所示的螺旋漿工況。第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日3）面工況運(yùn)行汽車、拖拉機(jī)、坦克及工程運(yùn)輸機(jī)械的工作區(qū)域涵蓋了工況平面上某一確定面積，實(shí)現(xiàn)的是面工況運(yùn)行。圖10-1剖面線所包圍的面積為一般汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域，它由下述各條曲線所界定。①上緣a曲線，是各轉(zhuǎn)速時(shí)最大功率（轉(zhuǎn)矩）的限制線，到標(biāo)定點(diǎn)A為止。②右側(cè)b曲線，是各負(fù)荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線。

a、b曲線都是在駕駛員最大加速踏板位置條件下獲得的。對(duì)于汽油機(jī)，a、b曲線都在節(jié)氣門全開時(shí)獲得，稱為速度外特性線；對(duì)于柴油機(jī)，a曲線為校正外特性線，b曲線則是調(diào)速器起作用的調(diào)速特性線。以上各線將在后文詳細(xì)說明。③左側(cè)C曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線。低于此轉(zhuǎn)速時(shí)，由于燃燒波動(dòng)和運(yùn)動(dòng)件慣性過小的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)無法穩(wěn)定工作。第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日④橫座標(biāo)上的d曲線是各個(gè)加速踏板位置下的空轉(zhuǎn)怠速線。此時(shí)動(dòng)力輸出為零，發(fā)動(dòng)機(jī)的指示功率與空轉(zhuǎn)的機(jī)械損失功率相平衡。⑤輸出功率為負(fù)值的e曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)滅火，外力倒拖時(shí)的工況線。此時(shí)倒拖功率與滅火后空轉(zhuǎn)的機(jī)械損失功率相平衡。e曲線當(dāng)然不屬正常工作范圍，它只是在汽車掛擋下長(zhǎng)坡時(shí)起制動(dòng)的作用，維持汽車不再加速而具有某一穩(wěn)定速度。臺(tái)架反拖測(cè)試機(jī)械功率損失時(shí)，也屬此種工況。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工況范圍很廣，常選用幾個(gè)典型工況點(diǎn)的性能指標(biāo)來近似反映全工況面的情況。常用的典型工況為圖10-1上的標(biāo)定工況A、最大轉(zhuǎn)矩工況B、最低穩(wěn)定怠速工況C和最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速工況D。有時(shí)還利用速度外特性上的最低燃油消耗率點(diǎn)和全工況面的最低燃油消耗率點(diǎn)來補(bǔ)充說明問題。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鉻牌和說明書上一般標(biāo)出的就是上述各點(diǎn)的指標(biāo)。第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日三．發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上規(guī)定的最大輸出功率Pemax及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速nn所確定的工況叫做標(biāo)定工況。標(biāo)定工況并不是發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的極限最大功率點(diǎn)，而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)用途、使用特點(diǎn)，綜合考慮其各種性能要求和使用壽命后，人為規(guī)定的一個(gè)限制使用的最大功率點(diǎn)。按國(guó)標(biāo)GB1105.1-07的規(guī)定，標(biāo)定功率可按下述四種方法之一來確定。1）15分鐘功率指發(fā)動(dòng)機(jī)可連續(xù)運(yùn)行15分鐘仍保持正常狀態(tài)的最大有效功率。汽車、摩托車、摩托艇多選用此種方法進(jìn)行標(biāo)定以獲得更大的動(dòng)力性能。2）1小時(shí)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)可正常連續(xù)運(yùn)行1小時(shí)的最大有效功率。適于有較長(zhǎng)時(shí)間重載使用的拖拉機(jī)、工程機(jī)械等發(fā)動(dòng)機(jī)上。第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日3）12小時(shí)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)可正常連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)的最大有效功率。適于連續(xù)長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)左右重載工作的拖拉機(jī)、排灌、電站等發(fā)動(dòng)機(jī)上。4）持續(xù)功率允許發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的有效功率?？捎糜谶h(yuǎn)洋船舶、日夜運(yùn)行的鐵路機(jī)車和排灌，發(fā)電機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)上。同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)配套不同用途機(jī)組時(shí)，其標(biāo)定功率并不一樣。廠家按標(biāo)定功率調(diào)好機(jī)器交付使用。所以不應(yīng)把產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)不變動(dòng)任何調(diào)正位置時(shí)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得的指標(biāo)，誤認(rèn)為是此發(fā)動(dòng)機(jī)所能發(fā)出的最高性能指標(biāo)。第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)特性及其分析方法一．特性、特性曲線及其分類

發(fā)動(dòng)機(jī)特性是指一定條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)與特性參數(shù)隨各種可變因素的變化規(guī)律。此規(guī)律若以曲線表示，則叫做特性曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)特性的范圍很廣泛。從發(fā)動(dòng)機(jī)工作特點(diǎn)來看，有穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性之分；從可變因素的特點(diǎn)來看，則有調(diào)整特性與運(yùn)行特性之別。下面就調(diào)整與運(yùn)行特性進(jìn)行介紹。1）調(diào)整特性

是指發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置（汽油機(jī)為節(jié)氣門開度，柴油機(jī)是油量調(diào)節(jié)桿位置）不變條件下，各種性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)而變化的規(guī)律。汽、柴油機(jī)影響性能的調(diào)整參數(shù)很多，如汽油機(jī)點(diǎn)火提前角、過量空氣系數(shù)φa、柴油機(jī)的噴油提前角、殘余廢氣系數(shù)φr等等。其實(shí)，只要是對(duì)性能有明顯影響，而又能變動(dòng)（實(shí)時(shí)變動(dòng)）的參數(shù)，都可歸入調(diào)整參數(shù)之列，如配氣相位角、氣門升程、進(jìn)氣管長(zhǎng)度乃至壓縮比、渦輪機(jī)噴嘴環(huán)面積等等?？梢娬{(diào)整參數(shù)是一個(gè)涉及面很廣的概念。第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

研究調(diào)整特性的意義在于對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化。從單一性能的角度提要求，均可找出調(diào)整的最優(yōu)值，如汽油機(jī)動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的工況最佳點(diǎn)火提前角就是一例。但從綜合性能的角度來看，單項(xiàng)最優(yōu)未必能保證整體最優(yōu)，一般要折衷選出合適數(shù)值以獲得最佳的匹配。

從發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的歷程來看，對(duì)于一些重要的調(diào)整參數(shù)，早已使用了實(shí)時(shí)調(diào)控的裝置來改善某些性能指標(biāo)。利用化油器調(diào)控過量空氣系數(shù)φa，利用汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速與真空點(diǎn)火提前器以及柴油機(jī)的自動(dòng)供油提前器來調(diào)整點(diǎn)火及噴油提前角就是例證。但是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于大多數(shù)的參數(shù)是無法實(shí)時(shí)調(diào)控的，只能在設(shè)計(jì)時(shí)選用一個(gè)折衷值而已。發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的普及，使得更多參數(shù)有了實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控的可能。這不僅全方位地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，也使調(diào)整特性的研究更具有現(xiàn)實(shí)的意義。在本書的前兩篇中，已經(jīng)對(duì)最重要的一些調(diào)整特性，即點(diǎn)火與供油提前特性、過量空氣系數(shù)調(diào)整特性、廢氣再循環(huán)率等作過詳細(xì)介紹，此處不再贅述。對(duì)于其它參數(shù)進(jìn)行電控調(diào)整的原理和方法，將在下一章中進(jìn)行適當(dāng)介紹。第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日2）工況運(yùn)行特性是指一定條件下發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨工況參數(shù)變化的規(guī)律。在本章中，重點(diǎn)討論的是穩(wěn)定運(yùn)行條件下動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能的基本運(yùn)行特性：速度不變，性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變的負(fù)荷特性；油量調(diào)節(jié)部位不變，性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速而變的速度特性；以及轉(zhuǎn)速和負(fù)荷都變化時(shí)的全特性（萬有特性）等三部份內(nèi)容。上述基本運(yùn)行特性曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車匹配時(shí)綜合評(píng)價(jià)機(jī)組動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能的直觀而方便的工具。通過它們，可以直觀判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)區(qū)域以及輸出動(dòng)力大小的特點(diǎn)，便于確認(rèn)與汽車配套的合理性。通過對(duì)特性曲線的形狀，走向的成因及影響因素的分析，可以指出進(jìn)一步滿足汽車使用要求時(shí)特性曲線改造的方向。第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日二．運(yùn)行特性的分析方法在第一章中，已經(jīng)推導(dǎo)出發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行條件下，有效輸出功率Pe和有效燃油消耗率be的多因素綜合解析式，見式（1-31）、（1-33）?？紤]到發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，上述式中的很多參數(shù)都是常數(shù)，若將各常量用一個(gè)統(tǒng)一的常系數(shù)來表示，則上述式可簡(jiǎn)化。利用上述各式進(jìn)行穩(wěn)態(tài)特性曲線分析時(shí)，先要單獨(dú)分析各因素隨工況參數(shù)的變化規(guī)律和曲線，然后疊加在一起，再分析Pe、be、Ttq和B等指標(biāo)隨工況的變化規(guī)律和走向特點(diǎn)，并指出各單個(gè)因素影響的原因和程度，作為修正特性曲線和選擇性能改進(jìn)措施的依據(jù)。

第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日三．動(dòng)態(tài)特性汽車在市內(nèi)行駛時(shí)動(dòng)態(tài)過程占有很大比例。在動(dòng)態(tài)工況條件下，已不能應(yīng)用上述穩(wěn)態(tài)過程式中的各種參數(shù)值，而且在分析時(shí)還要加上時(shí)間變量，情況十分復(fù)雜。實(shí)用上，一般在底盤測(cè)功機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上，模擬實(shí)際條件進(jìn)行測(cè)試分析，或者進(jìn)行動(dòng)態(tài)過程的模擬計(jì)算。下面以化油器式汽油機(jī)節(jié)氣門由關(guān)閉到全開的加速過程的測(cè)試結(jié)果為例來分析動(dòng)態(tài)過程的一般特點(diǎn)。圖10-2是這一過程中，測(cè)出的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩Ttqd和節(jié)氣門開度等參數(shù)隨時(shí)間的示意變化曲線。為進(jìn)行對(duì)比，還用虛線畫出對(duì)應(yīng)穩(wěn)態(tài)工況時(shí)，轉(zhuǎn)矩Ttq的變化曲線。圖上nd是加速前發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速，是節(jié)氣門開啟所需的時(shí)間。由圖看出：按一定速率開啟節(jié)氣門后，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩Ttqd都要延遲一段時(shí)間才開始上升；節(jié)氣門全開后，仍要經(jīng)歷一段時(shí)間的加速和轉(zhuǎn)矩上升過程，才能再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；此外，加速過程的轉(zhuǎn)矩（或平均有效壓力）要比對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)過程為低，即動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)都有不同程度的下降。第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日出現(xiàn)這些情況的原因可以簡(jiǎn)述如下：1）加速情況下，由于有各種慣性，會(huì)出現(xiàn)各種延遲，也產(chǎn)生機(jī)件的慣性阻力，減少有效動(dòng)力輸出；2）加速情況下，進(jìn)氣系統(tǒng)中充量的慣性以及動(dòng)態(tài)效應(yīng)的變化破壞了正常的流動(dòng)過程，一般會(huì)降低氣缸的充量系數(shù)；3）節(jié)氣門加大過程中，燃料比空氣慣性大，化油器中的燃料流量的增加落后于空氣流量的增加；而進(jìn)氣管中真空度減小，油膜蒸發(fā)條件會(huì)變差，這些都會(huì)使混合氣短時(shí)變稀，嚴(yán)重時(shí)甚而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4）加速情況下，各種機(jī)內(nèi)條件（水溫、油溫、油壓等）都未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；點(diǎn)火提前角等調(diào)整參數(shù)也因機(jī)構(gòu)慣性和動(dòng)態(tài)特點(diǎn)而與穩(wěn)態(tài)工況不符。

以上各種因素的綜合效果使得加速時(shí)轉(zhuǎn)矩Ttqd顯著下降，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩上升的相位也明顯延遲。上述例子充分反映了動(dòng)態(tài)過程的復(fù)雜性和分析的難度。盡管如此，對(duì)動(dòng)態(tài)過程分析的基礎(chǔ)仍然是對(duì)穩(wěn)態(tài)過程的深入理解。所以作為基本內(nèi)容，本章仍以分析穩(wěn)態(tài)過程為主。第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)

速度特性與配套汽車的動(dòng)力性若汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度不變或柴油機(jī)保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變，而各工況又在最佳調(diào)整狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)和特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。這是廣義的速度特性的概念。由于本章重點(diǎn)是分析發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性對(duì)汽車動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能的影響，所以只討論動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的速度特性問題。每一個(gè)油量調(diào)節(jié)位置都對(duì)應(yīng)一條速度特性曲線。標(biāo)定工況位置所決定的為全負(fù)荷速度特性曲線，又叫外特性線；其余的為部份負(fù)荷速度特性線，又叫部份特性線。外特性線表示了發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩。汽車的最大動(dòng)力性能就是由這條特性線所決定。柴油機(jī)的速度特性，特別是外特性，除了直接影響配套汽車的動(dòng)力性外，還與汽車能否安全運(yùn)轉(zhuǎn)密切相關(guān)；而怠速的部分特性線則又與能否穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)，這將在后一章重點(diǎn)討論。前已指出，標(biāo)定工況是人為確定的，也就是說，外特性線可以按照不同配套對(duì)象、不同標(biāo)定工況而改變。如果這條線的形狀和走向不能滿足要求時(shí)，還可以進(jìn)行各種“校正”。第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

一．汽油機(jī)的速度特性

制取汽油機(jī)速度特性曲線時(shí)，除了保持節(jié)氣門開度不變之外，各工況均須調(diào)整到最佳點(diǎn)火提前角，而過量空氣系數(shù)則要按理想值來制備。此外，水溫、油溫、油壓等均應(yīng)保持正常穩(wěn)定的狀態(tài)。第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日1）圖a）指示效率曲線具有中間平坦，兩頭略低的特點(diǎn)。低轉(zhuǎn)速時(shí)，缸內(nèi)氣流減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停瑫r(shí)漏氣及散熱損失均增大，導(dǎo)致下降。高轉(zhuǎn)速時(shí)，燃燒所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，等容度變小，有時(shí)燃燒進(jìn)行不充分，致使也降低。以上影響隨節(jié)氣門減小而加大。2）圖b)機(jī)械效率曲線的總趨勢(shì)都是隨轉(zhuǎn)速上升而下降，這在第三章中已作了詳細(xì)分析，主要是隨轉(zhuǎn)速上升，摩擦損失、附件消耗、泵氣損失等均大幅增大的緣故。低負(fù)荷節(jié)氣門關(guān)小時(shí)，也因泵氣損失的加大和充量系數(shù)的急劇變化而使曲線變得更陡。3）圖c）充量系數(shù)φc曲線總體上隨轉(zhuǎn)速上升而下降。節(jié)氣門減小時(shí)，更是急劇減小。以上規(guī)律在第四章中已作了充分說明。4）圖d)過量空氣系數(shù)φa曲線變化不大，總體上隨轉(zhuǎn)速上升而略有增加，因?yàn)闅饬骷訌?qiáng)，燃燒速度加快，空燃比可以更稀之故。中低負(fù)荷時(shí)為經(jīng)濟(jì)混合氣，中負(fù)荷約保持，低負(fù)荷要濃一些；高負(fù)荷則適當(dāng)加濃為功率混合氣。

以上四組曲線的變化規(guī)律決定了圖10-4上Ttq、Pe、bi和be等指標(biāo)的速度特性曲線的變化趨勢(shì)和特點(diǎn)。第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日1）由式（10-3）及圖10-3可知，轉(zhuǎn)矩Ttq線主要受φc和m的影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而較快下降，轉(zhuǎn)速愈高，降得愈快。部份特性線則隨節(jié)氣門關(guān)小更急劇降低。指示效率對(duì)曲線的影響不大，僅使高、低轉(zhuǎn)速處的Ttq值略為降低。2）功率Pe線按Pe∞Ttqn的關(guān)系，先隨n上升而加大，到一定轉(zhuǎn)速后Ttq的下降率高于n的上升率，Pe轉(zhuǎn)而下降。汽油機(jī)外特性上這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)即Pemax點(diǎn)，一般就是標(biāo)定功率點(diǎn)。節(jié)氣門減小時(shí)各自的最高功率轉(zhuǎn)速必然比標(biāo)定轉(zhuǎn)速低。3）指示燃油消耗率bi與it成反比，故其速度特性線中間平坦，兩頭抬高，可參看圖10-3線。4）有效燃油消耗率。它在bi線基礎(chǔ)上加上m因素，使得隨轉(zhuǎn)速上升上翹幅度加大，油門開度愈小，則彎曲度愈歷害。第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

二．柴油機(jī)的速度特性

制取柴油機(jī)速度特性線時(shí)，除保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變外，各工況均須調(diào)整到各自的最佳供油提前角，此外，水溫、油溫等參數(shù)均應(yīng)保持正常穩(wěn)定的狀態(tài)。前文已提到，油量調(diào)節(jié)桿位置和駕駛員控制的加速踏板位置并不一定成正比。所以保持加速踏板位置不變得到的速度特性線和保持油量調(diào)節(jié)桿位置不變得到的速度特性線有區(qū)別。加速踏板位置不變時(shí)，各轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的油量調(diào)節(jié)桿位置往往已經(jīng)過“校正”或“調(diào)速”而有變動(dòng)。關(guān)于這一點(diǎn)，后文將詳細(xì)說明。由式（10-5）到（10-7）可知，柴油機(jī)的速度特性取決于gb、it、m各值隨轉(zhuǎn)速n的變化規(guī)律。圖10-5上分別作出全、中、小三個(gè)不同油量調(diào)節(jié)桿位置下上述各參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化曲線，然后再疊加合成圖10-6的速度特性線。下面先分析圖10-5中各參數(shù)的變化規(guī)律。第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日1）gb為燃油噴射系統(tǒng)循環(huán)噴油量的速度特性線。根據(jù)傳統(tǒng)柱塞噴油泵的供油原理，在油量調(diào)節(jié)桿位置不變時(shí)，由于進(jìn)、回油孔節(jié)流和燃油漏泄的影響，gb隨轉(zhuǎn)速上升而增加，只有在很高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于噴孔節(jié)流加強(qiáng)的影響，曲線才會(huì)轉(zhuǎn)平或稍許下降。小負(fù)荷時(shí)gb上升的斜率有所加大。2）指示效率曲線與汽油機(jī)相似呈兩頭低中間略凸的形狀。主要因?yàn)榈退贂r(shí)噴射壓力減小，缸內(nèi)氣流減弱，對(duì)混合氣形成及燃燒不利，再加上傳熱損失增多等因素的影響而使下降；高速則因噴油及燃燒持續(xù)角加大，以及φc下降gb上升致使φa加濃而使降低。3）機(jī)械效率曲線仍保持隨轉(zhuǎn)速上升而下降的特點(diǎn)。但因無節(jié)氣門損失，各負(fù)荷條件下的變化趨勢(shì)都大致相同，數(shù)值則有差別。第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日以上三組曲線所疊加合成的圖10-6速度特性線的特點(diǎn)如下。1）Ttq的轉(zhuǎn)矩速度特性線因gb及m線有相反變化的趨勢(shì)而使總體上變化較平坦。it的影響雖不大，但可使兩端加大一些下垂量?？傮w上看，低速有上升趨勢(shì)，小負(fù)荷時(shí)上升加劇；而高速均略為下降，大負(fù)荷時(shí)下降多一些。2）Pe功率線總的是隨n上升而增大。由于Ttq線較平坦，所以可達(dá)到的最大功率點(diǎn)遠(yuǎn)離最高使用轉(zhuǎn)速，圖上看不出來。3)bi指示燃油消耗率線為it線的倒數(shù)，變化平坦。4)be線則是在bi基礎(chǔ)上作了m的修正，隨n上升而上翹度加大。第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

三汽、柴油機(jī)速度特性曲線的對(duì)比對(duì)比圖10-4和圖10-6，可以看出汽、柴油機(jī)速度特性的主要區(qū)別是，1）汽油機(jī)Ttq轉(zhuǎn)矩線總體上向下傾斜較大，低負(fù)荷時(shí)傾斜更大；而柴油機(jī)Ttq線總體變化平坦，低負(fù)荷時(shí)甚而上揚(yáng)。這一下一上的差別，引起了這兩種機(jī)型配套汽車時(shí)動(dòng)力和運(yùn)行穩(wěn)定性的巨大差異。這一點(diǎn)正是后一章討論的重點(diǎn)。2）汽油機(jī)Pe外特性線的最大值點(diǎn)，一般就是標(biāo)定功率點(diǎn)；而柴油機(jī)可達(dá)到的最大值點(diǎn)的轉(zhuǎn)速很高，所以標(biāo)定點(diǎn)并非該特性線的極值點(diǎn)。3）柴油機(jī)be燃油消耗率曲線要比汽油機(jī)線平坦，低負(fù)荷時(shí)更是如此。第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

四．發(fā)動(dòng)機(jī)速度外特性對(duì)汽車動(dòng)力性能的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整車動(dòng)力性能最主要的影響因素。

1.汽車動(dòng)力性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車動(dòng)力性能由下述三方面指標(biāo)加以評(píng)定。1）汽車的最高穩(wěn)定行駛速度。是指在良好水平的標(biāo)準(zhǔn)路面上汽車能達(dá)到的最高行駛速度。2）汽車在上述路面上滿載時(shí)的最大爬坡能力，也就是克服阻力保持穩(wěn)速的最大能力。3）汽車在上述路面上原地起步換到最高擋，加速到一定距離或速度所需的時(shí)間，以及按一定要求的超車加速時(shí)間。第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日（1）最高車速與最大行駛坡度的確定（2）加速時(shí)間的確定

2、外特性曲線的動(dòng)力適應(yīng)性與特性校正（自學(xué)）第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日五．提高汽車動(dòng)力性能的措施從總體上看，提高汽車的動(dòng)力性能無非從三方面著手，即：提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能；降低整車的行駛阻力；完善發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車及其傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配。提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能就是本書前兩篇所講述的主要內(nèi)容；降低整車的行駛阻力則是汽車?yán)碚摻滩牡谝徽碌闹饕獌?nèi)容，包括降低自重、選用低滾動(dòng)阻力的子午線輪胎、汽車外形流線型化以及降低風(fēng)阻等。從完善機(jī)、車配套和選擇的角度看，要重視下面幾個(gè)問題。

（1）

選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)（2）配套合適的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（3）汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的合理匹配（自學(xué)）

（第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)

負(fù)荷特性、全特性與配套汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變時(shí)，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的規(guī)律叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。汽車在阻力變化的路面上保持等速行駛，以及發(fā)電、排風(fēng)、排灌等發(fā)動(dòng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速均在很小范圍內(nèi)變動(dòng)（調(diào)速器起作用），可認(rèn)為近似按負(fù)荷特性運(yùn)行。負(fù)荷特性曲線的橫座標(biāo)是負(fù)荷，一般用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性（燃油消耗率be）

在分析發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)，由于實(shí)際使用工況范圍很廣，不是一個(gè)點(diǎn)、一條線就能概括清楚的，所以宜在燃油消耗率be的全特性（萬有特性）上進(jìn)行加權(quán)分析。全特性是指負(fù)荷和轉(zhuǎn)速都變化時(shí)性能參數(shù)的變化規(guī)律。若在以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷為自變量的三元座標(biāo)上來表示，此規(guī)律就是性能指標(biāo)的特性曲面。全特性實(shí)質(zhì)上是全工況面內(nèi)，速度特性與負(fù)荷特性的綜合，用以分析多工況的性能最為合適。

第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日一．汽油機(jī)的負(fù)荷特性制取汽油機(jī)負(fù)荷特性曲線時(shí)除保持轉(zhuǎn)速不變外，各工況均須調(diào)到最佳點(diǎn)火提前角和保持理想的過量空氣系數(shù)，并按規(guī)定保持水溫、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力等參數(shù)為最佳數(shù)值。第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日二．柴油機(jī)的負(fù)荷特性制取柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，各工況供油提前角均調(diào)為最佳值，油溫、油壓、水溫均保持最佳狀態(tài)。由于柴油機(jī)是負(fù)荷質(zhì)調(diào)節(jié)，負(fù)荷變化也就是平均過量空氣系數(shù)φa變化，所以負(fù)荷特性也就是φa的調(diào)整特性。第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

三．汽、柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線的對(duì)比1）汽油機(jī)燃油消耗率be都比同負(fù)荷的柴油機(jī)高，這是兩種機(jī)型的混合氣形成、著火燃燒以及