速度特性

內燃機的速度特性反映的是內燃機的性能指標隨轉速的變化關係。在汽車行駛的過程中，若司機將油門踏板的位置保持一定，由於道路阻力不同，汽車的行駛速度就會改變，上坡時汽車速度逐漸降低，下坡時速度逐漸增加，這時內燃機即沿速度特性工作。

基本介紹

• 中文名：速度特性
• 外文名：Velocity characteristic

關係介紹

發動機速度特性是指發動機節氣門開度或油門開度不變，發動機性能指標隨轉速變化的關係。速度特性包括外特性和部分速度特性，目的是研究發動機的動力性。速度特性是用實驗方法在內燃機試驗台上測定的。

（1）外特性

發動機外特性曲線是當發動機節氣門開度為100%時測得的發動機輸出功率（扭矩）隨轉速變化的曲線。它表現的曲線特徵是∶功率曲線和扭矩曲線都呈現凸形曲線，但兩者表現是不一樣的。在汽油發動機外特性曲線中：功率曲線在較低轉速下數值很小，但隨轉速增加而迅速增長，轉速增加到一定區間後，功率增長速度變緩，直至最大值後就會下降，儘管此時轉速仍會繼續增長

（2）部分速度特性

當汽油機節氣門部分開啟時所測得的速度特性稱為部分速度特性。當柴油機油量調節機構在小於標定功率循環供油量各個位置時，所測得的速度特性稱為部分速度特性。

汽油機特性

汽油機節氣門開度固定不動，其有效功率P_e、轉矩M_e、有效燃油消耗率g_e、每小時耗油量G_t等隨轉速變化的關係，稱為汽油機的速度特性。它包括全負荷時的速度特性（外特性）和部分負荷時的速度特性（部分特性）兩大類，節氣保持全開時所測得的速度特性即為外特性，節氣門部分開啟時所測得的速度特性則為部分（速度）特性。部分特性曲線有無數條，而外特性只能有一個。

外特性

汽油機外特性曲線上的每一點表示發動機在此轉速下所能發出的最大功率和最大扭矩，所以代表著發動機的最高動力性能。外特性根據試驗條件的不同可分為兩種：

（1）試驗時發動機不裝風扇，空氣壓縮機，空氣濾清器及消聲器等附屬檔案，僅帶維持運轉時所必須的附屬檔案時所輸出的功率稱為總功率，此時測得的全負荷速度特性稱為外特性。國產發動機的特性數據大多是採用這種方法測得的。

（2）試驗時，發動機帶全套附屬檔案時所輸出的功率稱為有效功率或淨功率。此時測得的全負荷速度特性則稱為使用外特性。

1．扭矩曲線變化趨勢

隨著轉速n的增加，扭距T_tq逐漸增大，出現最大扭距T_tqmax後逐漸下降，且下降程度越來越大。曲線呈上凸形狀。

（1）在節氣門開度一定時，過量空氣係數φ_at可視為常數。

（2）充氣效率η_v在某一中間轉速時最大。因為一定的配氣相位僅對一種轉速最適合，此轉速下能最好地利用氣流慣性。其餘轉速時η_v均降低，曲線為上凸形。

（3）指示熱效率η_it

轉速低，進氣流速低，紊流減弱，使霧化、混合狀態較差，火焰傳播速度降低，散熱及漏氣損失增加，η_it較低，轉速高時，燃燒過程所占曲軸轉角較大，燃燒在較大容積下進行，η_it也較低。但變化比較平坦，對T_tq影響較小。

（4）機械效率 η_m

轉速增加，消耗於機械損失功增加。因此，隨轉速升高，機械效率η_m明顯下降。

綜合作用的結果是：當轉速由低開始上升時，η_v，η_it同時增加的影響大於ηm下降的影響，使T_tq增加，對應於某一轉速時，T_tq達到最大值。轉速繼續增加，由於η_v、η_it、η_m均下降，因此T_tq隨轉速升高而較快的下降，即T_tq曲線變化較陡。

汽油機外特性

汽油機外特性2

2．功率變化趨勢

P_e=T_tq·n/9550

當轉速由低逐漸升高時，由於T_tq、n同時增加P_e增加很快。在達到最大扭距轉速n_tq後，再提高轉速，由於T_tq有所下降，使Pe上升緩慢。某一轉速時T_tq·n達最大值。此後，再增加轉速，由於扭距下降超過轉速上升的影響，P_e反而下降。

3．燃油消耗率變化趨勢

b=k3/η_itη_m

b在某一中間轉速當η_itη_m達到最大值時出現最低值。當轉速較此轉速低時，由於η_m上升彌補不了η_it的下降，使b增加。轉速較此轉速高時η_it、η_m均較低，b也增加。

部分特性

汽車大部分時間是在部分負荷下工作的，因此，發動機的部分負荷速度特性對汽車的經濟性有非常重要的影響。隨著節氣門關小，進氣節流損失增大，進氣終了時壓力p_a下降，從而引起η_v下降，而且隨著轉速的提高，節流作用也會加強，使得充氣效率更快地下降。

汽油機部分速度特性

柴油機特性

速度特性：噴油泵油量調節機構位置固定不動，柴油機性能指標（主要是功率P_e、扭距T_tq、燃油消耗率b、每小時耗油量B）隨轉速n變化的關係。

外特性：油量調節機構固定在標定循環供油量位置時速度特性稱為柴油機標定功率速度特性。

部分負荷速度特性：當油量調節機構固定在小於標定循環供油量各個位置時，所測得的速度特性稱為柴油機部分負荷速度特性。

外特性

曲線變化趨勢

1.扭矩曲線變化趨勢

柴油機的扭矩曲線比汽油機平坦。柴油機扭矩曲線的變化趨勢，很大程度上決定於每循環供油量隨轉速變化的情況。

扭矩表達式可定性地寫成 ：T_tq=K2η_iη_m△b。

由式可見，柴油機扭距隨轉速的變化趨勢決定於η_it、η_m、△b隨轉速n變化的趨勢。

（1）△b—隨轉速n的提高，每循環供油量△b增加。

（2）η_v也是在某一中間轉速n出現最高值。

（3）η_i—指示熱效率，η_i某一中間n稍高，轉速高。

2．功率曲線

由於扭矩T_tq曲線變化平坦，在一定n範圍內，功率P_e幾乎與轉速n成正比增加。

3．燃油消耗率曲線

由於柴油機壓縮比高，η_i較高，曲線比汽油機的平坦，最低耗油率值比汽油機相應值低。當η_i、η_m達到最大值時，出現b_min值。

改變方法

改變萬有特性經濟區的形狀及位置的途徑

如果內燃機的萬有特性不能滿足使用要求，則應重新選擇內燃機，或者對內燃機進行適當的調整，以改變萬有特性。例如，適當改變配氣相位來改變充量係數特性，或選擇對轉速不太敏感的燃燒系統，可以影響萬有特性最經濟區域在橫坐標方向的寬度；降低內燃機的機械損失，提高低速、低負荷時冷卻水溫和機油溫度，都可以降低部分負荷時的燃油消耗率，在縱坐標方向擴展最經濟區。

柴油機外特性

柴油機外特性2

測試方法

速度特性是用實驗方法在內燃機試驗台上測定的。測量時，將油量調節結構位置固定不動，調整測功器的負荷，內燃機的轉速相應發生變化，然後記錄有關數據並整理繪製曲線。一般是以發動機轉速作為橫坐標。