第43内燃机速度特性

二、部分速度特性
汽车大部分时间是在部分负荷下工作的，因此，发动 机的部分负荷速度特性对汽车的经济性有非常重要的影响。
随着节气门关小， 进气节流损失增大，进气 终了时压力pa下降，从而 引起ηv下降，而且随着转 速的提高，节流作用也会 加强，使得充气效率ηv更 快地下降。
图3-2 ηv、ηm随节气门开度和转速的变化关系
pe↓很快。
小结：
1. 从发动机角度， 提高低速段和高速 段的热效率和充气 效率。
怎样提高？
2. 从经济性匹配使用 角度，使发动机尽 量工作在中等转速 范围。
§4-2-2 汽油机的速度特性
汽油机节气门（油门）开度固定不动，其动力 性能与经济性能随转速变化的关系称为汽油机速度 特性。它包括全负荷时的速度特性（外特性）和部 分负荷时的速度特性（部分特性）两大类，节气保 持全开时所测得的速度特性即为外特性，节气门部 分开启时所测得的速度特性则为部分（速度）特性。 部分特性曲线有无数条，而外特性只能有一个。
转速增高ηi增大，但当转速很高时， 燃烧所占的曲轴转角大，后燃增多，
燃烧效率低，所以ηi反而降低。
随着转速的增加，由于化油器主量孔等处的节流作用等 因素的影响而使也有所增加，因而ηi/随转速而变化的幅度 很小。
充气效率ηv曲线也是上凸形，在某一中间转速时最大， 此时能最好地利用惯性充气，当转速高于或低于此转速时， ηv都将降低。低速：进气回流。高速：流动损失“节流”。
§4-3 内燃机的速度特性
内燃机的速度特性反映的是内燃机的性能指标 随转速的变化关系。在汽车行驶过程中，若司机将 油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车 的行驶速度就会改变，上坡时汽车速度逐渐降低， 下坡时速度增加，这时内燃机即沿速度特性工作。
§4-2-1 汽油机各参数随转速变化的
特性分析
（1）充气系数ηv：曲线呈上凸形，ηv在某 一中间转速时最大，此时能最好地利用“惯 性进气”，n↓，进气“回流”，n↑，流动阻 力↑（“节流”）。
3、比油耗曲线be=f(n) 比油耗曲线是一条形如鱼钩的曲线。
be
3.6 106
e Hu
1
K3 im
在低速区ηi较低，ηm影响较小，be较大，在某一中间转 速时，达到最小值，当转速提高ห้องสมุดไป่ตู้，ηm迅速减小，从而使得 be线很快上升。
外特性be曲线的最低点的油耗值代表发动机经济性能水 平，是发动机设计的一个重要指标。
（2）排气压力pr；n↑，排气节流阻力↑， 排气终了pr↑
（3）过量空气系数α：一般其随转速变化 很小。
（4）指示效率ηi：低速和高速时ηi均有所 降低，低速时，进气流速低，油气混合和雾 化不匀，缸内扰流也低，燃烧缓慢，散热增 加，ηi下降，随转速n↑有所改善，转速很高 时，充气效率下降，残余废气量增加，燃烧 时间延长，后燃烧增多，ηi下降。
扭矩达到最大值，根据公式 Ttq
K2
i
m v
，可知Ttq随转速n的
变化决定于
i
m v
随n的变化。
指示热效率ηi 的变化是在某一
中间转速略为凸起，高速与低速时ηi
均有所降低。低速时，进气流速低，
油气混合和雾化不均匀，缸内气流
扰动减弱，火焰传播速度降低，散
热及漏气损失增加，造成ηi下降，此
现象随转速的增加而改善，因此，
机械效率ηm也是随着节气门的关小而急剧下降的，因为
ηm=1
pm pi
，同一转速下pm的变化随节气门关小的变化不大，
而pi则随节气门关小急剧下降，因而ηm也急剧下降，如图3-2
所示。
节气门关小以后，充气系数下降，残余废气系数增大，
燃烧期延长，相对热损失增加，因而指示热效率ηi下降。其 变化情况还与化油器的调整特性有关。汽油机部分速度特性
如图3-1所示，节气门开度减小，扭矩Ttq随转速n增加而迅速
下降，比油耗be（∝
1 i
）则视实际情况而变动。同时，由于
m
节气门关小时ηi和ηm随n变化的速率增加，使（ηi，ηm）max点
向低速区移动，因而使得部分特性图上的有效比油耗最低点
向左移动，同样，最大功率点和最大扭矩点也均向低速方向
移动。
§4-2-3 柴油机各参数随转速变化的特性分析—机械式供油
机械效率ηm随转速的上升而下降。因为随着转速增加， 机械损失功近似正比于n而增大，因而ηm下降。
综合起来，机械效率ηm和充气效率ηv的共同作用决定了 发动机扭矩随转速而变化的特性。当转速较低时，扭矩曲线 与充气效率曲线相似，而转速较高时，机械效率ηm下降过多 而使扭矩曲线相对于充气效率向下偏离较远。
一、外特性
汽油机外特性曲线上的每一点表示发动机在此转速下所 能发出的最大功率和最大扭矩，所以代表着发动机的最高动 力性能。外特性根据试验条件的不同可分为两种：
（1）试验时发动机不装风扇，空气压缩机，空气滤清器及消 声器等附件，仅带维持运转时所必须的附件时所输出的功率 称为总功率，此时测得的全负荷速度特性称为外特性。国产 发动机的特性数据大多是采用这种方法测得的。
2、功率曲线Ne=f(n)
发动机功率与其扭矩有直接关系 Ne Ttqn 。当转速从很低
9550
值增加时，由于Ttq和n同时增加，Ne迅速增加，直至扭矩达 到最高点再继续提高转速，由于Ttq有所下降，Ne上升逐渐 变慢，至某一转速后，Ttqn达最大值，Ne不能再增加，若再 增加转速，由于Ttq的降低已超过n的上升，功率Ne反而下降。 （汽油机的功率特性曲线会出现低头的现象）
（2）试验时，发动机带全套附件时所输出的功率称为有效功 率或净功率。此时测得的全负荷速度特性则称为使用外特性。
下面对汽油机外特性的几条特性曲线（Ttq、Ne、be~n） 的形状及其影响因素进行简要分析。
图3-1 汽油机不同节气门开度（负荷）时的速度特性曲线
1、扭矩曲线Ttq=fm(n)
如图3-1所示，扭矩曲线是一条上凸的曲线，在n=nm时，
（5）平均指示压力pi：pi∝
i
v
，
低速时，ηv，ηi均低，pi较小，
随着转速↑，pi↑，n很高时，ηv和
ηi都明显降低，pi也降低。
（6）平均有效压力pe：
p低e∝，但i ηvm高m，，低pe速较时大，，η随v、着ηni均↑， ηv和ηi↑，ηm下降很少，pe有所增
大，在高n下，ηv、ηi、ηm均↓，