发动机的速度特性

发动机性能指标随转速变化的关系称为发动机的速度特性。

一、汽油机的速度特性

（1）速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe 、扭矩Ttq 、、燃油消耗率b 、每小时消耗油量B 等随转速n 变化的关系。

（2）测取：发动机台架试验。测取前，应将点火提前角及化油器调整完好；测取时，应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。

节气门全开时速度特性称为外特性。节气门部分打开时

的速度特性称为部分负荷速度特性。由于节气门的开启可以无

限变化，所以部分负荷速度特性曲线有无数条，而外特性曲线

只能有一条。

（一）外特性曲线

1．扭矩曲线变化趋势

随着转速n 的增加，扭距Ttq 逐渐增大，出现最大扭距

Ttqmax 后逐渐下降，且下降程度越来越大。曲线呈上凸形状。

根据公式

可见，Ttq 随n 的变化取决于指示热效率ηi 、机械效率ηm 、充气效率ηv

与过量空气系数α随n 的变化。

（1）在节气门开度一定时，过量空气系数φat 可视为常数。

（2）充气效率ηv 在某一中间转速时最大。因为一定的配气相位仅对一种

转速最适合，此转速下能最好地利用气流惯性。其余转速时ηv 均降低，

曲线为上凸形。

（3）指示热效率ηit

转速低，进气流速低，紊流减弱，使雾化、混合状态较差，火焰

传播速度降低，散热及漏气损失增加，ηit 较低，转速高时，燃烧过程所

占曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，ηit 也较低。但变化比较平坦，

对Ttq 影响较小。

（4）机械效率 ηm

转速增加，消耗于机械损失功增加。因此，随转速升高，机械效率ηm 明

显下降。

综合作用的结果是；当转速由低开始上升时，ηv ，ηit 同时增加的影响大于ηm 下降的影响，使Ttq 增加，对应于某一转速时，Ttq 达到最大值。转速继续增加，由于ηv 、ηit 、ηm 均下降，因此Ttq 随转速升高而较快的下降，即Ttq 曲线变化较陡。

2．功率变化趋势

Pe=Ttq·n/9550

当转速由低逐渐升高时，由于Ttq 、n 同时增加Pe 增加很快。在达到最大扭距转速ntq 后，再提高转速，由于Ttq 有所下降，使Pe 上升缓慢。某一转速时Ttq·n 达最大值。此后，再增加转速，由于扭距下降超过转速上升的影响，Pe 反而下降。

3．燃油消耗率变化趋势

b=k3/ηitηm

b 在某一中间转速当ηit ηm 达到最大值时出现最低值。当转速较此转速低时，由于ηm 上升弥补不了ηi t 的下降，使b 增加。转速较此转速高时ηit 、ηm 均较低，b 也增加。

m i v tq K T ηηαη2

=

速度特性：喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要是功率Pe 、扭距Ttq 、燃油消耗率b 、每小时耗油量B ）随转速n 变化的关系。

外特性：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时速度特性称为柴油机标定功率速度特性。

部分负荷速度特性：当油量调节机构固定在小于标定循环供油量各个位置时，所测得的速度特性称为柴油机部分负荷速度特性。

（一）外特性曲线变化趋势

1．扭矩曲线变化趋势

柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦。

柴油机扭矩曲线的变化趋势，很大程度上决定于每循环供油量

随转速变化的情况。

扭矩表达式可定性地写成

由式可见，柴油机扭距随转速的变化趋势决定于ηit 、ηm 、△b

随转速n 变化的趋势。

（1）△b —随转速n 的提高，每循环供油量△b 增加。

（2）ηv 也是在某一中间转速n 出现最高值。

（3）ηi —指示热效率

ηi 某一中间n 稍高

转速高

①ηv 降低、△b 升高，使α降低，不完全燃烧严重

②燃烧占曲轴转角增大，燃烧容积增大

ηi 降低

转速低

空气涡流减弱，燃烧不良及散热漏气损失增加

ηi 降低

2．功率曲线

由于扭矩Ttq 曲线变化平坦，在一定n 范围内，功率Pe 几乎

与转速n 成正比增加。

3．燃油消耗率曲线

由于柴油机压缩比高，ηi 较高，曲线比汽油机的平坦，最

低耗油率值比汽油机相应值低。当ηi 、ηm 达到最大值时，出现bmin 值。

改变万有特性经济区的形状及位置的途径

如果内燃机的万有特性不能满足使用要求，则应重新选择内燃机，或者对内燃机进行适当的调整，以改变万有特性。

例如，适当改变配气相位来改变充量系数特性，或选择对转速不太敏感的燃烧系统，可以影响万有特性最经济区域在横坐标方向的宽度；

降低内燃机的机械损失，提高低速、低负荷时冷却水温和机油温度，都可以降低部分负荷时的燃油消耗率，在纵坐标方向扩展最经济区。

b K T m i tq ∆=ηη

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