汽车发动机原理第十章汽车发动机运行特性.ppt

第三篇运行特性与性能调控动力机械与配套工作机械之间，都有一个性能合理匹动力机械与配套工作机械之间，都有一个性能合理匹配的问题，即如何最佳满足工作机械各种性能要求的问题配的问题，即如何最佳满足工作机械各种性能要求的问题。发动机要在宽广转速和负荷范围内多工况、变工况与发动机要在宽广转速和负荷范围内多工况、变工况与汽车配套工作，这就出现了汽车与发动机特性的汽车配套工作，这就出现了汽车与发动机特性的全工况合全工况合理匹配理匹配以及发动机本身各种性能参数的以及发动机本身各种性能参数的调控与优化问题调控与优化问题。发动机特性发动机特性指的是一定条件下，发动机性能指标与特指的是一定条件下，发动机性能指标与特性参数随各种可变因素的变化规律。其中的性参数随各种可变因素的变化规律。其中的运行特性运行特性，即，即主要的性能指标随工况参数主要的性能指标随工况参数转速和负荷的变化规律最为转速和负荷的变化规律最为重要。由发动机运行特性转化而得的重要。由发动机运行特性转化而得的汽车的运行特性汽车的运行特性，如，如驱动力特性、燃油经济性、运转稳定性、安全性等等，都驱动力特性、燃油经济性、运转稳定性、安全性等等，都有一个能否全面满足汽车使用要求的问题。这就要求进行有一个能否全面满足汽车使用要求的问题。这就要求进行全工况的合理匹配。全工况的合理匹配。机、车匹配问题：机、车匹配问题：1、对动力和传动系统提出合理选型和配套要求。、对动力和传动系统提出合理选型和配套要求。2、特特性性曲曲线线在在不不能能满满足足要要求求时时如如何何进进行行调调节节和和校校正正的的问问题题：如如柴柴油油机机设设置置调调速速装装置置以以保保证证汽汽车车运运行行的的安安全全与与可可靠靠就就是是一一个个明明显显的的例例证证；发发动动机机的的点点火火和喷油提前装置，可变配气相位系统等都是例证。和喷油提前装置，可变配气相位系统等都是例证。近近年年来来，电电子子控控制制技技术术的的飞飞速速发发展展，使使更更多多的的参参数数有有了了实实时时调调控控的的可可能能，出出现现了了多多种种发发动动机机的的“可可变变”技技术术，这这对对汽汽车车和和发发动动机机性性能能的的全全面面改改善善有有着积极的意义。着积极的意义。本篇将重点阐述下述几个方面的问题：本篇将重点阐述下述几个方面的问题：1）发发动动机机特特性性，主主要要是是运运行行特特性性速速度度特特性性，负荷特性，全特性的变化规律；负荷特性，全特性的变化规律；2）发发动动机机运运行行特特性性对对汽汽车车的的适适应应性性以以及及汽汽车车与与发发动机动力、经济性的动机动力、经济性的合理匹配合理匹配；3）柴油机速度特性的）柴油机速度特性的调节与校正调节与校正；4）汽、柴油机的）汽、柴油机的电子控制与管理电子控制与管理。发动机性能与参数的调控是热能动力、电子和发动机性能与参数的调控是热能动力、电子和控制学科的控制学科的交叉技术交叉技术。本篇并不专门阐述控制与电。本篇并不专门阐述控制与电子学的理论，也不专门论述各种电子与控制系统的子学的理论，也不专门论述各种电子与控制系统的结构特征，而是结构特征，而是从发动机性能的角度阐述性能与参从发动机性能的角度阐述性能与参数调控的依据、基本原理和方法，并进一步说明其数调控的依据、基本原理和方法，并进一步说明其对汽车、发动机性能的影响对汽车、发动机性能的影响。有关电子与控制的深。有关电子与控制的深入问题，可参阅入问题，可参阅“汽车电子学汽车电子学”、“控制原理控制原理”等等专业书籍。专业书籍。第十章汽车发动机运行特性第一节工况、工况平面与功率标定一发动机运行工况汽汽车车的的运运行行状状况况是是由由速速度度和和行行驶驶时时克克服服的的总总阻阻力力来来表表示示的的。发发动动机机的的运运行行状状况况是是则则由由转转速速和和曲曲轴轴输输出出的的功功率率表表示示。因因此此，一一个个确确定定的的转转速速和和一一个个确确定定的的输输出出功功率率（负负荷荷）就形成发动机的一个运行工况。就形成发动机的一个运行工况。发发动动机机稳稳定定运运行行中中，转转速速和和输输出出功功率率保保持持不不变变，是是为为稳稳定定工工况况。发发动动机机变变速速、变变负负荷荷动动态态运运行行时时，如如起起动动、加加减减速速以以及及行行驶驶路路面面状状态态的的变变化化等等，工工况况随随时时间间而而变变化化，是是为为动态工况动态工况。不不论论什什么么工工况况，在在转转速速确确定定条条件件下下，输输出出功功率率Pe同同输输出出转转矩矩Ttq、平平均均有有效效压压力力pme成成正正比比，也也同同汽汽油油机机的的节节气气门门位位置置、柴柴油油机机的的油油量量调调节节杆杆位位置置和和循循环环供供油油量量有有确确定定的的单单值值比比例例关关系系。所所以以发发动动机机的的负负荷荷，既既可可用用输输出出功功率率Pe表表示示，也可用上述参数之一来表示。也可用上述参数之一来表示。二二工况平面与发动机的工作区域工况平面与发动机的工作区域以以负负荷荷和和转转速速为为座座标标的的平平面面叫叫发发动动机机的的工工况况平平面面。发发动动机机实实际际工工作作区区域域可可在在这这个个平平面面上上表表示示出出来来。根根据据发发动动机机配配套套工工作作机机械械运运行行的特点，发动机实际的工作区域有下面三种情况。的特点，发动机实际的工作区域有下面三种情况。1）点工况运行）点工况运行发发动动机机只只在在某某一一固固定定工工况况下下工工作作，如如图图10-1工工况况面面上上的的点点。在水库或江河上日夜抽水的发动机，认为是按点工况运行的。在水库或江河上日夜抽水的发动机，认为是按点工况运行的。2）线工况运行）线工况运行发发动动机机只只在在工工况况面面上上某某一一确确定定的的线线段段上上工工作作。常常见见有有两两种种情情况况；一一种种是是发发电电机机组组、粮粮食食加加工工、排排灌灌等等固固定定作作业业机机组组，工工作作时时都都保保持持在在转转速速变变化化不不大大的的调调速速线线上上运运行行，如如图图10-1工工况况面面上上的的线线；另另一一种种则则是是船船舶舶发发动动机机行行驶驶的的工工况况，由由于于靠靠螺螺旋旋浆浆推推进进，发发动动机机输输出出功功率率与与转转速速呈呈三三次次方方关关系系，形形成成图图10-1工工况况面面上上线线所所示示的的螺螺旋旋浆浆工工况。况。3）面工况运行）面工况运行汽汽车车、拖拖拉拉机机、坦坦克克及及工工程程运运输输机机械械的的工工作作区区域域涵涵盖盖了了工工况况平平面上某一确定面积，实现的是面工况运行。面上某一确定面积，实现的是面工况运行。图图10-1剖剖面面线线所所包包围围的的面面积积为为一一般般汽汽车车发发动动机机的的工工作作区区域域，它它由下述各条曲线所界定。由下述各条曲线所界定。上上缘缘a曲曲线线，是是各各转转速速时时最最大大功功率率（转转矩矩）的的限限制制线线，到到标标定定点点A为止。为止。右侧右侧b曲线，是各负荷条件下的最高转速限制线曲线，是各负荷条件下的最高转速限制线。a、b曲曲线线都都是是在在驾驾驶驶员员最最大大加加速速踏踏板板位位置置条条件件下下获获得得的的。对对于于汽汽油油机机，a、b曲曲线线都都在在节节气气门门全全开开时时获获得得，称称为为速速度度外外特特性性线线；对对于于柴柴油油机机，a曲曲线线为为校校正正外外特特性性线线，b曲曲线线则则是是调调速速器器起起作作用用的的调调速速特性线。特性线。以上各线将在后文详细说明。以上各线将在后文详细说明。左左侧侧C曲曲线线是是发发动动机机最最低低稳稳定定工工作作转转速速限限制制线线。低低于于此此转转速速时时，由于燃烧波动和运动件惯性过小的影响，发动机无法稳定工作。由于燃烧波动和运动件惯性过小的影响，发动机无法稳定工作。横横座座标标上上的的d曲曲线线是是各各个个加加速速踏踏板板位位置置下下的的空空转转怠怠速速线线。此此时时动动力输出为零，发动机的指示功率与空转的机械损失功率相平衡。力输出为零，发动机的指示功率与空转的机械损失功率相平衡。输输出出功功率率为为负负值值的的e曲曲线线是是发发动动机机灭灭火火，外外力力倒倒拖拖时时的的工工况况线线。此此时时倒倒拖拖功功率率与与灭灭火火后后空空转转的的机机械械损损失失功功率率相相平平衡衡。e曲曲线线当当然然不不属属正正常常工工作作范范围围，它它只只是是在在汽汽车车挂挂挡挡下下长长坡坡时时起起制制动动的的作作用用，维维持持汽汽车车不不再再加加速速而而具具有有某某一一稳稳定定速速度度。台台架架反反拖拖测测试试机机械械功功率率损损失失时时，也属此种工况。也属此种工况。汽汽车车发发动动机机工工况况范范围围很很广广，常常选选用用几几个个典典型型工工况况点点的的性性能能指指标标来来近近似似反反映映全全工工况况面面的的情情况况。常常用用的的典典型型工工况况为为图图10-1上上的的标标定定工工况况A、最最大大转转矩矩工工况况B、最最低低稳稳定定怠怠速速工工况况C和和最最高高空空转转转转速速工工况况D。有有时时还还利利用用速速度度外外特特性性上上的的最最低低燃燃油油消消耗耗率率点点和和全全工工况况面面的的最最低低燃燃油油消消耗耗率率点点来来补补充充说说明明问问题题。汽汽车车发发动动机机铬铬牌牌和和说说明明书书上上一一般般标标出出的就是上述各点的指标。的就是上述各点的指标。三发动机的功率标定三发动机的功率标定发发动动机机铭铭牌牌上上规规定定的的最最大大输输出出功功率率Pemax及及其其对对应应转转速速nn所所确确定定的的工工况况叫叫做做标标定定工工况况。标标定定工工况况并并不不是是发发动动机机所所能能达达到到的的极极限限最最大大功功率率点点，而而是是根根据据发发动动机机用用途途、使使用用特特点点，综综合合考考虑虑其其各各种种性性能能要要求和使用寿命后，人为规定的一个限制使用的最大功率点。求和使用寿命后，人为规定的一个限制使用的最大功率点。按按国国标标GB1105.1-07的的规规定定，标标定定功功率率可可按按下下述述四四种种方方法法之之一一来确定。来确定。1）15分钟功率分钟功率指指发发动动机机可可连连续续运运行行15分分钟钟仍仍保保持持正正常常状状态态的的最最大大有有效效功功率率。汽汽车车、摩托车、摩托艇多选用此种方法进行标定以获得更大的动力性能。摩托车、摩托艇多选用此种方法进行标定以获得更大的动力性能。2）1小时功率小时功率允允许许发发动动机机可可正正常常连连续续运运行行1小小时时的的最最大大有有效效功功率率。适适于于有有较较长长时时间重载使用的拖拉机、工程机械等发动机上。间重载使用的拖拉机、工程机械等发动机上。3）12小时功率小时功率允允许许发发动动机机可可正正常常连连续续运运行行12小小时时的的最最大大有有效效功功率率。适适于于连连续续长达长达12小时左右重载工作的拖拉机、排灌、电站等发动机上。小时左右重载工作的拖拉机、排灌、电站等发动机上。4）持续功率）持续功率允允许许发发动动机机长长期期正正常常连连续续运运转转的的有有效效功功率率。可可用用于于远远洋洋船船舶舶、日夜运行的铁路机车和排灌，发电机组的发动机上。日夜运行的铁路机车和排灌，发电机组的发动机上。同一台发动机配套不同用途机组时，其标定功率并不一样。厂同一台发动机配套不同用途机组时，其标定功率并不一样。厂家按标定功率调好机器交付使用。所以不应把产品发动机不变动任家按标定功率调好机器交付使用。所以不应把产品发动机不变动任何调正位置时台架试验测得的指标，误认为是此发动机所能发出的何调正位置时台架试验测得的指标，误认为是此发动机所能发出的最高性能指标。最高性能指标。第二节第二节发动机特性及其分析方法发动机特性及其分析方法一一特性、特性曲线及其分类特性、特性曲线及其分类发发动动机机特特性性是是指指一一定定条条件件下下，发发动动机机的的性性能能指指标标与与特特性性参参数数随随各种可变因素的变化规律。此规律若以曲线表示，则叫做特性曲线。各种可变因素的变化规律。此规律若以曲线表示，则叫做特性曲线。发发动动机机特特性性的的范范围围很很广广泛泛。从从发发动动机机工工作作特特点点来来看看，有有稳稳态态特特性性和和动动态态特特性性之之分分；从从可可变变因因素素的的特特点点来来看看，则则有有调调整整特特性性与与运运行行特性之别。下面就调整与运行特性进行介绍。特性之别。下面就调整与运行特性进行介绍。1）调整特性）调整特性是是指指发发动动机机在在转转速速和和油油量量调调节节位位置置（汽汽油油机机为为节节气气门门开开度度，柴柴油油机机是是油油量量调调节节杆杆位位置置）不不变变条条件件下下，各各种种性性能能指指标标随随调调整整参参数数而而变变化化的的规规律律。汽汽、柴柴油油机机影影响响性性能能的的调调整整参参数数很很多多，如如汽汽油油机机点点火火提提前前角角、过过量量空空气气系系数数a、柴柴油油机机的的喷喷油油提提前前角角、残残余余废废气气系系数数r等等等等。其其实实，只只要要是是对对性性能能有有明明显显影影响响，而而又又能能变变动动（实实时时变变动动）的的参参数数，都都可可归归入入调调整整参参数数之之列列，如如配配气气相相位位角角、气气门门升升程程、进进气气管管长长度度乃乃至至压压缩缩比比、涡涡轮轮机机喷喷嘴嘴环环面面积积等等等等。可可见见调调整整参参数数是是一一个个涉及面很广的概念。涉及面很广的概念。研研究究调调整整特特性性的的意意义义在在于于对对性性能能进进行行优优化化。从从单单一一性性能能的的角角度度提提要要求求，均均可可找找出出调调整整的的最最优优值值，如如汽汽油油机机动动力力、经经济济性性的的工工况况最最佳佳点点火火提提前前角角就就是是一一例例。但但从从综综合合性性能能的的角角度度来来看看，单单项项最最优优未未必必能保证整体最优，一般要折衷选出合适数值以获得最佳的匹配。能保证整体最优，一般要折衷选出合适数值以获得最佳的匹配。从从发发动动机机发发展展的的历历程程来来看看，对对于于一一些些重重要要的的调调整整参参数数，早早已已使使用用了了实实时时调调控控的的装装置置来来改改善善某某些些性性能能指指标标。利利用用化化油油器器调调控控过过量量空空气气系系数数a，利利用用汽汽油油机机的的转转速速与与真真空空点点火火提提前前器器以以及及柴柴油油机机的的自自动动供供油油提提前前器器来来调调整整点点火火及及喷喷油油提提前前角角就就是是例例证证。但但是是传传统统发发动动机机对对于于大大多多数数的的参参数数是是无无法法实实时时调调控控的的，只只能能在在设设计计时时选选用用一一个个折折衷衷值值而而已已。发发动动机机电电控控技技术术的的普普及及，使使得得更更多多参参数数有有了了实实时时自自动动调调控控的的可可能能。这这不不仅仅全全方方位位地地改改善善了了发发动动机机的的性性能能，也也使使调调整整特特性性的的研研究究更具有现实的意义。更具有现实的意义。在在本本书书的的前前两两篇篇中中，已已经经对对最最重重要要的的一一些些调调整整特特性性，即即点点火火与与供供油油提提前前特特性性、过过量量空空气气系系数数调调整整特特性性、废废气气再再循循环环率率等等作作过过详详细细介介绍绍，此此处处不不再再赘赘述述。对对于于其其它它参参数数进进行行电电控控调调整整的的原原理理和和方方法法，将在下一章中进行适当介绍。将在下一章中进行适当介绍。2）工况运行特性）工况运行特性是是指指一一定定条条件件下下发发动动机机性性能能指指标标随随工工况况参参数数变变化化的的规规律律。在在本本章章中中，重重点点讨讨论论的的是是稳稳定定运运行行条条件件下下动动力力、经经济济性性能能的的基基本本运运行行特特性性：速速度度不不变变，性性能能指指标标随随负负荷荷而而变变的的负负荷荷特特性性；油油量量调调节节部部位位不不变变，性性能能指指标标随随转转速速而而变变的的速速度度特特性性；以以及及转转速速和和负负荷荷都都变变化化时时的的全特性（万有特性）全特性（万有特性）等三部份内容。等三部份内容。上上述述基基本本运运行行特特性性曲曲线线是是发发动动机机和和汽汽车车匹匹配配时时综综合合评评价价机机组组动动力力、经经济济性性能能的的直直观观而而方方便便的的工工具具。通通过过它它们们，可可以以直直观观判判断断发发动动机机工工作作的的经经济济区区域域以以及及输输出出动动力力大大小小的的特特点点，便便于于确确认认与与汽汽车车配配套套的的合合理理性性。通通过过对对特特性性曲曲线线的的形形状状，走走向向的的成成因因及及影影响响因因素素的的分分析析，可以指出进一步满足汽车使用要求时特性曲线改造的方向可以指出进一步满足汽车使用要求时特性曲线改造的方向。二运行特性的分析方法二运行特性的分析方法在在第第一一章章中中，已已经经推推导导出出发发动动机机稳稳定定运运行行条条件件下下，有有效效输输出出功功率率Pe和和有有效效燃燃油油消消耗耗率率be的的多多因因素素综综合合解解析析式式，见见式式（1-31）、（1-33）。考考虑虑到到发发动动机机实实际际运运行行中中，上上述述式式中中的的很很多多参参数数都都是是常常数，若将各常量用一个统一的常系数来表示，则上述式可简化。数，若将各常量用一个统一的常系数来表示，则上述式可简化。利用上述各式进行稳态特性曲线分析时，利用上述各式进行稳态特性曲线分析时，先要单独分析各因素先要单独分析各因素随工况参数的变化规律和曲线，然后叠加在一起，再分析随工况参数的变化规律和曲线，然后叠加在一起，再分析Pe、be、Ttq和和B等指标随工况的变化规律和走向特点，并指出各单个因素影等指标随工况的变化规律和走向特点，并指出各单个因素影响的原因和程度，作为修正特性曲线和选择性能改进措施的依据响的原因和程度，作为修正特性曲线和选择性能改进措施的依据。三三动态特性动态特性汽汽车车在在市市内内行行驶驶时时动动态态过过程程占占有有很很大大比比例例。在在动动态态工工况况条条件件下下，已已不不能能应应用用上上述述稳稳态态过过程程式式中中的的各各种种参参数数值值，而而且且在在分分析析时时还还要要加加上时间变量上时间变量，情况十分复杂。，情况十分复杂。实实用用上上，一一般般在在底底盘盘测测功功机机或或发发动动机机动动态态试试验验台台上上，模模拟拟实实际际条条件件进进行行测测试试分分析析，或或者者进进行行动动态态过过程程的的模模拟拟计计算算。下下面面以以化化油油器器式式汽汽油油机机节节气气门门由由关关闭闭到到全全开开的的加加速速过过程程的的测测试试结结果果为为例例来来分分析析动动态态过过程程的的一一般般特特点点。图图10-2是是这这一一过过程程中中，测测出出的的转转速速n、转转矩矩Ttqd和和节节气气门门开开度度等等参参数数随随时时间间的的示示意意变变化化曲曲线线。为为进进行行对对比比，还还用用虚虚线线画画出出对对应应稳稳态态工工况况时时，转转矩矩Ttq的的变变化化曲曲线线。图图上上nd是是加加速速前前发发动动机的怠速转速，是节气门开启所需的时间。机的怠速转速，是节气门开启所需的时间。由图看出：按一定速率开启节气门后，转速由图看出：按一定速率开启节气门后，转速n和转矩和转矩Ttqd都要延都要延迟一段时间才开始上升；节气门全开后，仍要经历一段时间的加速迟一段时间才开始上升；节气门全开后，仍要经历一段时间的加速和转矩上升过程，才能再次达到稳定状态；此外，加速过程的转矩和转矩上升过程，才能再次达到稳定状态；此外，加速过程的转矩（或平均有效压力）要比对应的稳态过程为低，即动力、经济性指（或平均有效压力）要比对应的稳态过程为低，即动力、经济性指标都有不同程度的下降。标都有不同程度的下降。出现这些情况的原因可以简述如下：出现这些情况的原因可以简述如下：1）加加速速情情况况下下，由由于于有有各各种种惯惯性性，会会出出现现各各种种延延迟迟，也也产产生生机机件的惯性阻力，减少有效动力输出件的惯性阻力，减少有效动力输出；2）加加速速情情况况下下，进进气气系系统统中中充充量量的的惯惯性性以以及及动动态态效效应应的的变变化化破破坏了正常的流动过程坏了正常的流动过程，一般会，一般会降低气缸的充量系数降低气缸的充量系数；3）节节气气门门加加大大过过程程中中，燃燃料料比比空空气气惯惯性性大大，化化油油器器中中的的燃燃料料流流量量的的增增加加落落后后于于空空气气流流量量的的增增加加；而而进进气气管管中中真真空空度度减减小小，油油膜膜蒸蒸发发条条件件会会变变差差，这这些些都都会会使使混混合合气气短短时时变变稀稀，严严重重时时甚甚而而影影响响正正常常运转。运转。4）加加速速情情况况下下，各各种种机机内内条条件件（水水温温、油油温温、油油压压等等）都都未未达达到到稳稳定定状状态态；点点火火提提前前角角等等调调整整参参数数也也因因机机构构惯惯性性和和动动态态特特点点而而与与稳态工况不符稳态工况不符。以以上上各各种种因因素素的的综综合合效效果果使使得得加加速速时时转转矩矩Ttqd显显著著下下降降，转转速速及转矩上升的相位也明显延迟及转矩上升的相位也明显延迟。上上述述例例子子充充分分反反映映了了动动态态过过程程的的复复杂杂性性和和分分析析的的难难度度。尽尽管管如如此此，对对动动态态过过程程分分析析的的基基础础仍仍然然是是对对稳稳态态过过程程的的深深入入理理解解。所所以以作作为基本内容，本章仍以分析稳态过程为主。为基本内容，本章仍以分析稳态过程为主。第三节第三节速度特性与配套汽车的动力性速度特性与配套汽车的动力性若若汽汽油油机机保保持持节节气气门门开开度度不不变变或或柴柴油油机机保保持持油油量量调调节节杆杆位位置置不不变变，而而各各工工况况又又在在最最佳佳调调整整状状态态时时，发发动动机机的的性性能能指指标标和和特特性性参参数数随随转转速速的的变变化化规规律律称称为为发发动动机机的的速速度度特特性性。这这是是广广义义的的速速度度特特性性的的概概念念。由由于于本本章章重重点点是是分分析析发发动动机机运运转转特特性性对对汽汽车车动动力力、经经济济性性能能的影响，所以的影响，所以只讨论动力、经济性的速度特性问题只讨论动力、经济性的速度特性问题。每每一一个个油油量量调调节节位位置置都都对对应应一一条条速速度度特特性性曲曲线线。标标定定工工况况位位置置所所决决定定的的为为全全负负荷荷速速度度特特性性曲曲线线，又又叫叫外外特特性性线线；其其余余的的为为部部份份负负荷荷速速度度特特性性线线，又又叫叫部部份份特特性性线线。外外特特性性线线表表示示了了发发动动机机各各转转速速对对应应的的最最大大功功率率和和最最大大转转矩矩。汽汽车车的的最最大大动动力力性性能能就就是是由由这这条条特特性性线线所所决决定定。柴柴油油机机的的速速度度特特性性，特特别别是是外外特特性性，除除了了直直接接影影响响配配套套汽汽车车的的动动力力性性外外，还还与与汽汽车车能能否否安安全全运运转转密密切切相相关关；而而怠怠速速的的部部分分特特性线则又与能否稳定运转相关，这将在后一章重点讨论性线则又与能否稳定运转相关，这将在后一章重点讨论。前前已已指指出出，标标定定工工况况是是人人为为确确定定的的，也也就就是是说说，外外特特性性线线可可以以按按照照不不同同配配套套对对象象、不不同同标标定定工工况况而而改改变变。如如果果这这条条线线的的形形状状和和走走向不能满足要求时，还可以进行各种向不能满足要求时，还可以进行各种“校正校正”。一一汽油机的速度特性汽油机的速度特性制制取取汽汽油油机机速速度度特特性性曲曲线线时时，除除了了保保持持节节气气门门开开度度不不变变之之外外，各各工工况况均均须须调调整整到到最最佳佳点点火火提提前前角角，而而过过量量空空气气系系数数则则要要按按理理想想值值来制备。来制备。此外，此外，水温、油温、油压等均应保持正常稳定的状态水温、油温、油压等均应保持正常稳定的状态。1）图图a）指指示示效效率率曲曲线线具具有有中中间间平平坦坦，两两头头略略低低的的特特点点。低低转转速速时时，缸缸内内气气流流减减弱弱，火火焰焰传传播播速速度度降降低低，同同时时漏漏气气及及散散热热损损失失均均增增大大，导导致致下下降降。高高转转速速时时，燃燃烧烧所所占占曲曲轴轴转转角角增增大大，等等容容度度变变小小，有有时时燃烧进行不充分，致使也降低。以上影响随节气门减小而加大燃烧进行不充分，致使也降低。以上影响随节气门减小而加大。2）图图b)机机械械效效率率曲曲线线的的总总趋趋势势都都是是随随转转速速上上升升而而下下降降，这这在在第第三三章章中中已已作作了了详详细细分分析析，主主要要是是随随转转速速上上升升，摩摩擦擦损损失失、附附件件消消耗耗、泵泵气气损损失失等等均均大大幅幅增增大大的的缘缘故故。低低负负荷荷节节气气门门关关小小时时，也也因因泵泵气气损损失失的加大和充量系数的急剧变化而使曲线变得更陡的加大和充量系数的急剧变化而使曲线变得更陡。3）图图c）充充量量系系数数c曲曲线线总总体体上上随随转转速速上上升升而而下下降降。节节气气门门减减小小时时，更是急剧减小更是急剧减小。以上规律在第四章中已作了充分说明。以上规律在第四章中已作了充分说明。4）图图d)过过量量空空气气系系数数a曲曲线线变变化化不不大大，总总体体上上随随转转速速上上升升而而略略有有增增加加，因因为为气气流流加加强强，燃燃烧烧速速度度加加快快，空空燃燃比比可可以以更更稀稀之之故故。中中低低负负荷荷时时为为经经济济混混合合气气，中中负负荷荷约约保保持持，低低负负荷荷要要浓浓一一些些；高高负负荷荷则则适适当加浓为功率混合气。当加浓为功率混合气。以以上上四四组组曲曲线线的的变变化化规规律律决决定定了了图图10-4上上Ttq、Pe、bi和和be等等指指标标的速度特性曲线的变化趋势和特点。的速度特性曲线的变化趋势和特点。1）由由式式（10-3）及及图图10-3可可知知，转转矩矩Ttq线线主主要要受受c和和 m的的影影响响，在在某某一一较较低低转转速速处处有有最最大大值值，然然后后随随转转速速上上升升而而较较快快下下降降，转转速速愈愈高高，降降得得愈愈快快。部部份份特特性性线线则则随随节节气气门门关关小小更更急急剧剧降降低低。指指示示效效率率对曲线的影响不大，仅使高、低转速处的对曲线的影响不大，仅使高、低转速处的Ttq值略为降低。值略为降低。2）功功率率Pe线线按按PeTtqn的的关关系系，先先随随n上上升升而而加加大大，到到一一定定转转速速后后Ttq的的下下降降率率高高于于n的的上上升升率率，Pe转转而而下下降降。汽汽油油机机外外特特性性上上这这一一转转折折点点即即Pemax点点，一一般般就就是是标标定定功功率率点点。节节气气门门减减小小时时各各自自的的最最高高功功率转速必然比标定转速低。率转速必然比标定转速低。3）指指示示燃燃油油消消耗耗率率bi与与 it成成反反比比，故故其其速速度度特特性性线线中中间间平平坦坦，两两头头抬高，可参看图抬高，可参看图10-3线。线。4）有有效效燃燃油油消消耗耗率率。它它在在bi线线基基础础上上加加上上 m因因素素，使使得得随随转转速速上上升升上翘幅度加大，油门开度愈小，则弯曲度愈历害。上翘幅度加大，油门开度愈小，则弯曲度愈历害。二柴油机的速度特性二柴油机的速度特性制制取取柴柴油油机机速速度度特特性性线线时时，除除保保持持油油量量调调节节杆杆位位置置不不变变外外，各各工工况况均均须须调调整整到到各各自自的的最最佳佳供供油油提提前前角角，此此外外，水水温温、油油温温等等参参数数均应保持正常稳定的状态均应保持正常稳定的状态。前前文文已已提提到到，油油量量调调节节杆杆位位置置和和驾驾驶驶员员控控制制的的加加速速踏踏板板位位置置并并不不一一定定成成正正比比。所所以以保保持持加加速速踏踏板板位位置置不不变变得得到到的的速速度度特特性性线线和和保保持持油油量量调调节节杆杆位位置置不不变变得得到到的的速速度度特特性性线线有有区区别别。加加速速踏踏板板位位置置不不变变时时，各各转转速速对对应应的的油油量量调调节节杆杆位位置置往往往往已已经经过过“校校正正”或或“调调速速”而有变动。而有变动。关于这一点，后文将详细说明。关于这一点，后文将详细说明。由由式式（10-5）到到（10-7）可可知知，柴柴油油机机的的速速度度特特性性取取决决于于gb、it、m各各值值随随转转速速n的的变变化化规规律律。图图10-5上上分分别别作作出出全全、中中、小小三三个个不不同同油油量量调调节节杆杆位位置置下下上上述述各各参参数数随随转转速速的的变变化化曲曲线线，然然后后再再叠叠加加合合成成图图10-6的的速速度度特特性性线线。下下面面先先分分析析图图10-5中中各各参参数数的的变变化化规规律。律。1）gb为为燃燃油油喷喷射射系系统统循循环环喷喷油油量量的的速速度度特特性性线线。根根据据传传统统柱柱塞塞喷喷油油泵泵的的供供油油原原理理，在在油油量量调调节节杆杆位位置置不不变变时时，由由于于进进、回回油油孔孔节节流流和和燃燃油油漏漏泄泄的的影影响响，gb随随转转速速上上升升而而增增加加，只只有有在在很很高高转转速速时时，由由于于喷喷孔孔节节流流加加强强的的影影响响，曲曲线线才才会会转转平平或或稍稍许许下下降降。小小负负荷荷时时gb上上升升的斜率有所加大。的斜率有所加大。2）指指示示效效率率曲曲线线与与汽汽油油机机相相似似呈呈两两头头低低中中间间略略凸凸的的形形状状。主主要要因因为为低低速速时时喷喷射射压压力力减减小小，缸缸内内气气流流减减弱弱，对对混混合合气气形形成成及及燃燃烧烧不不利利，再再加加上上传传热热损损失失增增多多等等因因素素的的影影响响而而使使下下降降；高高速速则则因因喷喷油油及及燃燃烧烧持续角加大，以及持续角加大，以及c下降下降gb上升致使上升致使a加浓而使降低。加浓而使降低。3）机械效率曲线仍保持随转速上升而下降的特点。但因无节气门机械效率曲线仍保持随转速上升而下降的特点。但因无节气门损失，各负荷条件下的变化趋势都大致相同损失，各负荷条件下的变化趋势都大致相同，数值则有差别。，数值则有差别。以以上上三三组组曲曲线线所所叠叠加加合合成成的的图图10-6速速度度特特性性线线的的特特点点如下。如下。1）Ttq的的转转矩矩速速度度特特性性线线因因gb及及 m线线有有相相反反变变化化的的趋趋势势而而使使总总体体上上变变化化较较平平坦坦。it的的影影响响虽虽不不大大，但但可可使使两两端端加加大大一一些些下下垂垂量量。总总体体上上看看，低低速速有有上上升升趋趋势势，小小负负荷荷时时上上升升加剧；而高速均略为下降，大负荷时下降多一些。加剧；而高速均略为下降，大负荷时下降多一些。2）Pe功功率率线线总总的的是是随随n上上升升而而增增大大。由由于于Ttq线线较较平平坦坦，所所以以可可达达到到的的最最大大功功率率点点远远离离最最高高使使用用转转速速，图图上上看看不不出出来。来。3)bi指示燃油消耗率线为指示燃油消耗率线为 it线的倒数，变化平坦线的倒数，变化平坦。4)be线线则则是是在在bi基基础础上上作作了了 m的的修修正正，随随n上上升升而而上上翘翘度加大度加大。三三汽、柴油机速度特性曲线的对比汽、柴油机速度特性曲线的对比对对比比图图10-4和和图图10-6，可可以以看看出出汽汽、柴柴油油机机速速度度特特性性的主要区别是，的主要区别是，1）汽汽油油机机Ttq转转矩矩线线总总体体上上向向下下倾倾斜斜较较大大，低低负负荷荷时时倾倾斜斜更更大大；而而柴柴油油机机Ttq线线总总体体变变化化平平坦坦，低低负负荷荷时时甚甚而而上上扬扬。这这一一下下一一上上的的差差别别，引引起起了了这这两两种种机机型型配配套套汽汽车车时时动动力力和和运行稳定性的巨大差异。运行稳定性的巨大差异。这一点正是后一章讨论的重点。这一点正是后一章讨论的重点。2）汽汽油油机机Pe外外特特性性线线的的最最大大值值点点，一一般般就就是是标标定定功功率率点点；而而柴柴油油机机可可达达到到的的最最大大值值点点的的转转速速很很高高，所所以以标标定定点点并并非非该特性线的极值点该特性线的极值点。3）柴柴油油机机be燃燃油油消消耗耗率率曲曲线线要要比比汽汽油油机机线线平平坦坦，低低负负荷荷时更是如此时更是如此。四发动机速度外特性对汽车动力性能的影响四发动机速度外特性对汽车动力性能的影响发动机的发动机的外特性曲线外特性曲线是发动机对是发动机对整车动力性能整车动力性能最主要的影响因素最主要的影响因素。1.汽车动力性能的评价指标汽车动力性能的评价指标汽车动力性能由下述三方面指标加以评定。汽车动力性能由下述三方面指标加以评定。1）汽汽车车的的最最高高稳稳定定行行驶驶速速度度。是是指指在在良良好好水水平平的的标标准准路路面面上上汽汽车车能达到的最高行驶速度。能达到的最高行驶速度。2）汽汽车车在在上上述述路路面面上上满满载载时时的的最最大大爬爬坡坡能能力力，也也就就是是克克服服阻阻力力保保持稳速的最大能力。持稳速的最大能力。3）汽汽车车在在上上述述路路面面上上原原地地起起步步换换到到最最高高挡挡，加加速速到到一一定定距距离离或或速速度所需的时间，以及按一定要求的超车加速时间度所需的时间，以及按一定要求的超车加速时间。1.（1）最高车速与最大行驶坡度的确定最高车速与最大行驶坡度的确定2.（2）加速时间的确定）加速时间的确定3.2、外特性曲线的动力适应性与特性校正（自学）五提高汽车动力性能的措施五提高汽车动力性能的措施从从总总体体上上看看，提提高高汽汽车车的的动动力力性性能能无无非非从从三三方方面面着着手手，即即：提提高高发发动动机机的的动动力力性性能能；降降低低整整车车的的行行驶驶阻阻力力；完完善善发发动动机机与与汽汽车车及及其其传动系统的匹配。传动系统的匹配。提提高高发发动动机机动动力力性性能能就就是是本本书书前前两两篇篇所所讲讲述述的的主主要要内内容容；降降低低整整车车的的行行驶驶阻阻力力则则是是汽汽车车理理论论教教材材第第一一章章的的主主要要内内容容，包包括括降降低低自自重重、选用低滚动阻力的子午线轮胎、汽车外形流线型化以及降低风阻等。选用低滚动阻力的子午线轮胎、汽车外形流线型化以及降低风阻等。从完善机、车配套和选择的角度看，要重视下面几个问题。从完善机、车配套和选择的角度看，要重视下面几个问题。（1）选择合适的发动机选择合适的发动机（2）配套合适的发动机外特性曲线配套合适的发动机外特性曲线（3）汽车传动系统的合理匹配汽车传动系统的合理匹配（自学）（自学）（第四节负荷特性、全特性与配套汽车的燃油经济性当当发发动动机机保保持持转转速速不不变变时时，稳稳态态性性能能指指标标随随负负荷荷而而变变化化的的规规律律叫叫做做发发动动机机的的负负荷荷特特性性。汽汽车车在在阻阻力力变变化化的的路路面面上上保保持持等等速速行行驶驶，以以及及发发电电、排排风风、排排灌灌等等发发动动机机组组运运行行时时，转转速速均均在在很很小小范范围围内内变变动动（调速器起作用），可认为近似按负荷特性运行。（调速器起作用），可认为近似按负荷特性运行。负荷特性曲线的横座标是负荷，一般用来分析发动机的燃油经负荷特性曲线的横座标是负荷，一般用来分析发动机的燃油经济性（燃油消耗率济性（燃油消耗率be）在在分分析析发发动动机机燃燃油油经经济济性性时时，由由于于实实际际使使用用工工况况范范围围很很广广，不不是是一一个个点点、一一条条线线就就能能概概括括清清楚楚的的，所所以以宜宜在在燃燃油油消消耗耗率率be的的全全特特性性（万有特性）（万有特性）上进行加权分析。上进行加权分析。全特性是指负荷和转速都变化时性能参数的变化规律。若在以全特性是指负荷和转速都变化时性能参数的变化规律。若在以转速和负荷为自变量的三元座标上来表示，此规律就是性能指标的转速和负荷为自变量的三元座标上来表示，此规律就是性能指标的特性曲面。全特性实质上是全工况面内，速度特性与负荷特性的综特性曲面。全特性实质上是全工况面内，速度特性与负荷特性的综合，用以分析多工况的性能最为合适。合，用以分析多工况的性能最为合适。一汽油机的负荷特性制制取取汽汽油油机机负负荷荷特特性性曲曲线线时时除除保保持持转转速速不不变变外外，各各工工况况均均须须调调到到最最佳佳点点火火提提前前角角和和保保持持理理想想的的过过