汽油柴油发动机外特性关系曲线

汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？

当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。反映发动机运行状况常用速度特性曲线。

发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g （克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。按照一定转速间隔依次进行上述步骤。就能测出在不同转速下的数值，将这些数值

点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。

当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。

发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中∶

功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，但转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。

扭矩曲线则与功率曲线相反，它往往在较低转速下就能获得最大值，然后随转速上升而下降。

比耗油量指千瓦小时的耗油量，它随转速的增长而呈现一个凹形曲线，在中间某一转速下达到最小值，转速增大或者减少，都会使比耗油量增大。

柴油机外特性曲线表现与汽油机有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g随转速

n而变化，但功率N曲线是随转违上升而上升，差不多到了最大转速（标定转速）仍未出现曲线的最高点。扭矩M曲线变化平缓，在不同转速位置变化量不大。比耗油量g曲线不但起点数值低，而且比较平坦（与汽油机比较）。

虽然各种型号汽油或柴油发动机外特性曲线不会完全一样，但基本还是呈现上述的形态，通过发动机外特性曲线图可以了解发动机的性能和特点，了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系，并找出发动机最佳的工作区域。回答诸如为什么要根据负荷变化换档，为什么中等转速最经济，为什么柴油机能承受较大的负荷，柴油机与汽油机在性能上有什么不同等问题。

柴油机的特性曲线是怎样的？

来源：| 发布时间：2012-8-8 17:31:44| 浏览次数：103柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。这些曲线称为柴油机的特性曲线。在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。

①负荷特性。当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命。

②速度特性。柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。和耗油率g。随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。

如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性曲线。如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高

转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到

最大功率Nmax以前就受到限制。一般是将调速器开始起调速作用点c定在耗油率ge曲线上的最低油耗点上。此时c点的功率称为额定功率NH，相应的转速称为额定转速nH，相应的扭矩称为额定扭矩MH。

由图1-14中的有效扭矩Me曲线得知，在低速区，扭矩的变化很小，由nl到nH之间的扭矩变化也不大。最大扭矩Me,max与额定扭矩MH的比值称为内燃机的适应性系数，它是内燃机的动力性能指标，表示内燃机具有克服短暂过载的能力。柴油机的适应系数一般为1.05-1.15。

内燃机作为动力装置在施工机械上使用时，尚需与变速器或液力变矩器等部件匹配工作，从而使内燃机本身和施工机械均具有防止过负荷的能力，有效地解决内燃机的特性与机械工作装置的要求不相适应的矛盾，并使内燃机在高效区运转。

③调速特性。柴油机的外特性曲线很平缓，这说明柴油机较小的负荷变化，可引起相当大的转速变化。这种现象对施工机械的工作非常不利，容易引起发动机的转速过快（飞车），或者使发动机熄火。但如果在柴油机上装有一个能根据发动机负荷变化而自动调节供油量的专门装置——调速器，就可控制发动机的转速在有限范围内变化，从而改善其使用条件。

装有调速器的柴油机的速度特性曲线称为调速特性，如图1-15 (a)所示。它与原来的速度特性相比较，其差别在于，在调速范围内负荷由满负荷(Me=MH)到空负荷(Me=0)之间变化时，速度只在nH到nx之间作较小的变化，柴油机不再按照的原来的特性（虚线线段）工作，而是经过调整，使其能满足施工机械所需的负荷与转速的变化规律。调整范围是施工机械柴油机的正常工作范围。当转速低于nH时，调速器是不起作用的。驾驶装有全制式调速器柴油机的人员，可在柴油机稳定工作的转速范围内，按照实际需要选择调速范围。其调速特性如图1-15 (b)所示。施工机械要求采用全制式调速器，才能使柴油机在全部工作转速范围内适应各种复杂工作的需要，充分发挥其效率。