發(fā)動機(jī)外特性曲線效率與轉(zhuǎn)速特性曲線

1、發(fā)動機(jī)外特性曲線：效率與轉(zhuǎn)速特性曲線汽車的效率大小很大程度上決定于發(fā)動機(jī)的性能。在許多汽車產(chǎn)品介紹上，都標(biāo)有最高輸出功率”和最高輸出扭矩”在兩項(xiàng)重要的發(fā)動機(jī)指標(biāo)，并用曲線圖來反映發(fā)動機(jī)的上述指標(biāo)。那么，這些發(fā)動機(jī)指標(biāo)是怎樣測出來呢？當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，其功率、扭矩和耗油量這三個基本性能指標(biāo)都會隨著負(fù)荷的變化而變 化。這些變化遵循一定的規(guī)律，將這些有規(guī)律的變化描繪成曲線，就有了反映發(fā)動機(jī)特性的曲線圖。根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種特性曲線，可以全面地判斷發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。反映發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況常用速度特性曲線。汽油發(fā)動機(jī)曲線圖發(fā)動機(jī)的速度特性曲線表示有效功率N （千瓦）、扭矩 M （牛頓米）、比燃料消耗量g

2、 （克/千瓦小時）隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n而連續(xù)變化的表現(xiàn)。發(fā)動機(jī)的速度特性是在制動試驗(yàn)臺架 上測出的。保持發(fā)動機(jī)在一定節(jié)氣門開度情況下，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，測取在這一工況下的功率、比耗油等，然后調(diào)整被測機(jī)載荷（扭距變化），使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速改變，再測得另一轉(zhuǎn)速下的功率、 比耗油。按照一定轉(zhuǎn)速間隔依次進(jìn)行上述步驟。就能測出在不同轉(zhuǎn)速下的數(shù)值，將這些數(shù)值 點(diǎn)連點(diǎn)地組成連續(xù)曲線， 就產(chǎn)生了功率曲線、 扭矩曲線和比燃料消耗量曲線， 它們與相應(yīng)的 轉(zhuǎn)速區(qū)域?qū)?yīng)。當(dāng)汽油機(jī)節(jié)氣門完全開啟（或者柴油機(jī)噴油泵在最大供油量時）的速度特性，稱為發(fā) 動機(jī)的外特性， 它表示發(fā)動機(jī)所能得到的最大動力性能。 從外特性曲線上可以看到發(fā)動機(jī)所 能輸

3、出的最大功率、 最大扭矩以及它們相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和燃料消耗量， 汽車產(chǎn)品介紹書上大都采 用發(fā)動機(jī)外特性曲線圖，但一般只標(biāo)出功率和扭矩曲線。發(fā)動機(jī)外特性曲線是在發(fā)動機(jī)最好的工作狀態(tài)下能使發(fā)動機(jī)發(fā)出最大功率的情況下測出來的。它表現(xiàn)的曲線特征是：功率曲線和扭矩曲線都呈現(xiàn)凸形曲線，但兩者表現(xiàn)是不一樣的。在汽油發(fā)動機(jī)外特性曲線中：功率曲線在較低轉(zhuǎn)速下數(shù)值很小，但隨轉(zhuǎn)速增加而迅速增長，但轉(zhuǎn)速增加到一定區(qū)間 后，功率增長速度變緩，直至最大值后就會下降，盡管此時轉(zhuǎn)速仍會繼續(xù)增長。扭矩曲線則與功率曲線相反，它往往在較低轉(zhuǎn)速下就能獲得最大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而下降。比耗油量指千瓦小時的耗油量，它隨轉(zhuǎn)速的增長而呈現(xiàn)一個凹形

4、曲線，在中間某一轉(zhuǎn) 速下達(dá)到最小值，轉(zhuǎn)速增大或者減少，都會使比耗油量增大。柴油機(jī)外特性曲線表現(xiàn)與汽油機(jī)有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g隨轉(zhuǎn)速n 而變化，但功率 N 曲線是隨轉(zhuǎn)違上升而上升，差不多到了最大轉(zhuǎn)速（標(biāo)定轉(zhuǎn)速）仍未出現(xiàn) 曲線的最高點(diǎn)。扭矩 M曲線變化平緩，在不同轉(zhuǎn)速位置變化量不大。比耗油量g曲線不但起點(diǎn)數(shù)值低，而且比較平坦（與汽油機(jī)比較）。PerformancePower2緲Torque <Nm)100eo6040200400BSFC (gkWh)Enginerpm柴油發(fā)動機(jī)外特性曲線雖然各種型號汽油或柴油發(fā)動機(jī)外特性曲線不會完全一樣，但基本還是呈現(xiàn)上述的形態(tài)，通過發(fā)動機(jī)

5、外特性曲線圖可以了解發(fā)動機(jī)的性能和特點(diǎn)，了解功率、扭矩、耗油量和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系，并找出發(fā)動機(jī)最佳的工作區(qū)域?；卮鹬T如為什么要根據(jù)負(fù)荷變化換檔，為什么中等轉(zhuǎn)速最經(jīng)濟(jì)，為什么柴油機(jī)能承受較大的負(fù)荷，柴油機(jī)與汽油機(jī)在性能上有什么不同等問題。教您讀懂發(fā)動機(jī)特性曲線圖如果說發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，那么發(fā)動機(jī)特性曲線圖則是這顆心臟的 “健康證書”，讀懂這份“證書”才能使廣大同學(xué)對一款車的性能有更為清楚、 客觀的認(rèn)識。所以，此次我們便來認(rèn)識這份證書一一發(fā)動機(jī)特性曲線圖。、什么是發(fā)動機(jī)特性曲線圖?大家在讀各種雜志和汽車廠商的宣傳資料中會發(fā)現(xiàn)有發(fā)動機(jī)特性曲線（也 有叫發(fā)動機(jī)工況圖），將發(fā)動機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速

6、之間的函數(shù)關(guān)系以 曲線表示，此曲線稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線或簡稱為發(fā)動機(jī)特性曲線；如果發(fā)動機(jī)節(jié)氣門全開（柴油機(jī)高壓油泵在最大供油量位置），此特性曲線稱為發(fā)動機(jī)外 特性曲線；如果節(jié)氣門部分開啟（或部分供油），稱為發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷特性曲線。以上是較為專業(yè)的定義解釋，但其實(shí)通俗的說，就是將油門踩到底，發(fā)動 機(jī)從怠速到最高轉(zhuǎn)速期間，輸出的功率和扭矩的情況在圖上反映出來， 以此來判 斷車子能跑多快，有沒有勁。從圖1可以看出，轉(zhuǎn)速在ntq點(diǎn)和np點(diǎn)，發(fā)動機(jī)扭矩和功率分別達(dá)到最 大值，這是兩個決定發(fā)動機(jī)性能的主要參數(shù)，扭矩決定汽車的起步、爬坡、超車 能力，而功率決定著最高的車速和載重量。、如何由曲線圖判斷發(fā)動機(jī)

7、性能那么怎樣的發(fā)動機(jī)曲線才能代表發(fā)動機(jī)性能是較好的呢？讓我們看圖說 話，從汽車的起步、超車和極速這 3個方面分析。起步加速能力圖2拿到一張發(fā)動機(jī)曲線圖，如圖2,我們可以看到，扭矩在2000轉(zhuǎn)的時候達(dá) 到100Nm升至3500轉(zhuǎn)的過程中有一個快速的提升過程，而如果此區(qū)間內(nèi)的斜 線傾斜度越大，越光滑，則代表發(fā)動機(jī)可以用較短的時間達(dá)到扭矩的峰值，并且加速平穩(wěn)線性，與此同時，功率也隨轉(zhuǎn)速的增加而增加。在實(shí)際的駕車當(dāng)中，隨 著我們踩第一腳油，汽車克服地面摩擦力，開始起步，隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高，汽 車的扭矩會快速提升，一般的發(fā)動機(jī)在 3000轉(zhuǎn)左右來到扭矩峰值，而人們經(jīng)常 提及的“ 3000轉(zhuǎn)換擋”的慣性操

8、作，實(shí)際目的就是為了能夠保持這個最大的牽 引力，通過換擋，使發(fā)動機(jī)保持在最高扭矩轉(zhuǎn)速附近， 這樣我們就可以用更短的 時間提高車速。超車能力圖3在圖3中我們可以看到，在2000轉(zhuǎn)到4500轉(zhuǎn)區(qū)間，發(fā)動機(jī)扭矩輸出始終 為320NM而與圖2中只有一個扭矩峰值的拋物線圖形相比，圖 3不同的是，曲 線中有一段“平頂”工況，整體更近似于一個“梯形”。而此種圖形則代表發(fā)動 機(jī)不僅具有良好的低速高扭輸出能力，更憑借峰值扭矩在中高速的持續(xù)輸出，具 備較強(qiáng)的超車加速性能，所以在實(shí)際駕駛中，具有此種性能的發(fā)動機(jī)，高速時只 要一腳油下去，其他車就都在后面了。最高車速扭矩是決定用多長時間可以達(dá)到目標(biāo)，而功率是決定你可以

9、達(dá)到多高的目 標(biāo)，也就是人們常說的車可以跑多快，拉多少人。通常在車速提高的這個過程中， 功率一直在不斷增加，直到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)一個特定點(diǎn)， 無論再怎么踩油門，車 子也開不快了，而這個點(diǎn)所達(dá)到的速度就是汽車的最高車速，以圖1為例，nmax便是最高車速點(diǎn)。不過，一般我們判斷一款車后勁足不足， 最高車速究竟能達(dá)到 多少時，只需觀察它的發(fā)動機(jī)功率曲線和最大功率值即可，高轉(zhuǎn)速功率越高，代表其動力更充沛，最高車速值也相應(yīng)會較高。三、實(shí)例對比詳細(xì)解讀以下結(jié)合1.3L雨燕和1.4L樂馳兩款實(shí)車，通過各自不同的發(fā)動機(jī)工況圖 來對兩者的性能進(jìn)行解讀，使大家有更為直觀的認(rèn)識：發(fā)動機(jī)工況圖'如心；兄叮J圖4雨

10、燕1.3圖5樂馳1.4由雨燕1.3的發(fā)動機(jī)工況圖中，我們可以看出，低轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)扭矩輸出 較低，而在高轉(zhuǎn)速下則有較強(qiáng)的表現(xiàn)，所以可以判斷，其為高轉(zhuǎn)速調(diào)校發(fā)動機(jī)， 而由此可以看出，實(shí)際駕駛性能中，其起步時發(fā)動機(jī)響應(yīng)不夠靈敏，牽引力不足， 較為遲緩，如果油門太大的話容易輪胎打滑，而且強(qiáng)行拉高轉(zhuǎn)速對離合器的傷害 也比較嚴(yán)重，不過扭矩平滑的曲線顯示其起步加速時還是較為平順和線性的。同時，高轉(zhuǎn)速調(diào)校結(jié)合其63kw的最大功率輸出，可以見得，相對低速，雨燕 1.3 高速表現(xiàn)相對更好，動力感覺比較充沛，超車并線較為自如。而由樂馳1.4的發(fā)動機(jī)曲線圖中，可以直觀發(fā)現(xiàn)，從2000轉(zhuǎn)開始其就有較 高的扭矩輸出，低速

11、扭矩曲線相對雨燕明顯更陡，說明其在低轉(zhuǎn)速下扭矩輸出更 為有力，起步加速更為快捷，發(fā)動機(jī)響應(yīng)較為靈敏。不過同時，我們也可以清晰 的看到，在3000-4000轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，出現(xiàn)了多個扭矩波谷，說明，在換擋及加速 過程中會有頓挫感出現(xiàn)，相對雨燕而言并不是十分線性。另外，在4000時的扭矩峰值過后，曲線下滑幅度相對雨燕的較為明顯，這也表明樂馳的高速超車加速能力相對較弱，不過，樂馳高出雨燕 6kw的最大功率69kw也表明，其會具有更 為充沛的“后勁”表現(xiàn)。而由以上工況圖分析得來的發(fā)動機(jī)性能也與實(shí)車駕駛感受基本吻合 雪鐵龍系列發(fā)動機(jī)特性圖東風(fēng)雪鐵龍凱旋2.0L發(fā)動機(jī)wIRQ11012即w 珈kn150124

12、1 姬3(11200030 IKS斗LKW5U0CGODdTH TO東風(fēng)雪鐵龍凱旋2.0L發(fā)動機(jī)工況圖2C0120血ion15D>CJHEj(J3(j»車建 km/ll東風(fēng)雪鐵龍凱旋2.0L發(fā)動機(jī)功率平衡圖東風(fēng)雪鐵龍凱旋的2.0升發(fā)動機(jī)型號為EW10A由PSA集團(tuán)的EW10J4發(fā)動 機(jī)改進(jìn)而來。雪鐵龍?jiān)贓W10J4S礎(chǔ)加裝了 VVT可變氣門正時系統(tǒng)，使這款發(fā)動 機(jī)的最大功率由EW10J4勺99 kW/6000rpm提升到108kW/6000rpm 最大扭矩由 190Nm/4000rpm提升到200Nm/4000rpm在凱旋的開發(fā)過程中，東風(fēng)雪鐵龍將這 臺2.0發(fā)動機(jī)的壓縮比由1

13、0.8提高到了 11.02，以讓其更加適應(yīng)國內(nèi)的93號汽油。這款發(fā)動機(jī)采用緊湊的輕合金發(fā)動機(jī)缸體。球墨鑄鐵曲軸被鋁制單體發(fā)動機(jī) 罩固定，又經(jīng)過鑲?cè)M(jìn)一步穩(wěn)固。發(fā)動機(jī)及外罩整包有輕合金外殼， 最大限度的 減低了發(fā)動機(jī)的震動。發(fā)動機(jī)采用了博世ME7.4.4版電控燃油噴射系統(tǒng)，采取電子節(jié)氣門取代傳統(tǒng) 的油門拉線控制的節(jié)氣門，對發(fā)動機(jī)的扭矩的控制更有效、 合理，使發(fā)動機(jī)油耗 更低、更環(huán)保。4合1式排氣歧管用來縮短凈化器的升溫時間。 排氣管路上依次安裝了陶瓷 催化轉(zhuǎn)化器，容量為6.5升的中間消音器以及容量為17.6升的尾消音器。使得 這款發(fā)動機(jī)的排放達(dá)到了歐IV標(biāo)準(zhǔn)。利用特性曲線改裝車常聽見有人說：“原

14、廠車是最好的，還需要改嗎？ ”， “那么大的汽車廠， 還不如一家小改裝公司嗎？ ”，到底是什么樣的情況呢？還是來看看不存偏見的 測試設(shè)備帶給我們的真實(shí)數(shù)據(jù)吧。日本尼桑公司剛出產(chǎn)的GTR35是日本的國寶級跑車，可以說是日本汽車 技術(shù)的巔峰之作，08年曾在德國紐博格林賽道創(chuàng)下 7分29秒的單圈最快成績， 這個成績已經(jīng)超越了保時捷911/997 GT2其性能令世界車壇震驚，并且廠方更 加申明GTR35B廠已經(jīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，不需要再進(jìn)行改裝，但當(dāng)GTR35在北美一 上市，眾多改裝公司就開始對“其動手動腳”，（圖一）就是美國名為CobbTuning 的改裝公司對其改裝前后的馬力測試曲線。從GTR35實(shí)際

15、測試的輪上馬力曲線上看，藍(lán)色實(shí)線的原廠發(fā)動機(jī)扭力曲線 在3500轉(zhuǎn)5000轉(zhuǎn)之間輸出很不穩(wěn)定，5000轉(zhuǎn)之后的衰減中也出現(xiàn)波動，而綠 色實(shí)線和紅色實(shí)線是經(jīng)過CobbTuning改裝的兩個階段的效果，原來的不穩(wěn)定輸 出完全改善，扭矩大幅度提升，雖然 5000轉(zhuǎn)之后同樣出現(xiàn)衰減趨勢，但到 6000 轉(zhuǎn)時還能保持比原廠5000轉(zhuǎn)時還要高的輸出，而且最大馬力也提升超過 15% 看來東洋戰(zhàn)神的原廠最強(qiáng)神話也不是什么顛沛不破的真理?？赐陣H局勢我們再看看國內(nèi)情況，法國標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的TU5JP4發(fā)動機(jī)，現(xiàn)在廣泛用于國內(nèi)的標(biāo)致 206/307和雪鐵龍C2等車型，實(shí)際性能表現(xiàn)在國 內(nèi)1.6升排量發(fā)動機(jī)中少有對

16、手，一直為愛車人士稱道，這款發(fā)動機(jī)的ECU也應(yīng) 用了先進(jìn)的加密技術(shù)，保護(hù)其寶貴的技術(shù)資源，我們從2006年起就開始對這款發(fā)動機(jī)進(jìn)行測試改裝，在不加裝渦輪系統(tǒng)和改動引擎幾件的情況下，最大馬力提升幅度已經(jīng)超過25%（加裝渦輪的幅度更是驚人），并且能應(yīng)付長時間高負(fù)荷的 汽車比賽。最近在對賽車馬力測功機(jī)軟硬件升級期間， 一臺已經(jīng)小改的標(biāo)致206前來 改裝動力，正好遇到一臺完全原廠雪鐵龍 C2前來做馬力測試，我就借助這個比 較難得的機(jī)會，在相同環(huán)境下對比測試了 TU5JP4發(fā)動機(jī)改裝前后的區(qū)別，雖然 新的數(shù)據(jù)對比軟件要在月底才能完成，在這里還是將馬力機(jī)測試的數(shù)據(jù)直接截下 進(jìn)行對比，（圖二）是TU5JP4完全原廠和經(jīng)我們改裝后的兩臺發(fā)動機(jī)的曲線對 比。從（圖二）上方雪鐵龍C2的TU5JP4原廠曲線上看，代表扭力的藍(lán)色曲線 在2500轉(zhuǎn)3500轉(zhuǎn)之間