汽油发动机外特性曲线解析

王志辛

（惠州经济职业技术学院 广东惠州 516001）

汽油发动机外特性曲线解析

王志辛

（惠州经济职业技术学院 广东惠州 516001）

发动机作为车辆的心脏，其性能直接影响着车辆的动力性、经济性和排放污染等方面。动机的运转情况主要取决于曲轴的转速和发出的功率及扭矩。为了评价发动机在不同工况下运行的动力性指标和经济性指标以及工作过程进行的完善程度，就必须研究发动机特性。即研究动力性、经济性指标随工况变化的关系，并以曲线形式表示这种关系。这就是发动机特性曲线。在各种特性曲线中，外特性曲线最常用来评价发动机的主要性能。本文着重介绍了如何来读懂发动机的外特性曲线。

发动机；特性曲线；外特性

在研究发动机外特性曲线之前我们要明确什么是发动机的特性曲线，什么是发动机的速度特性曲线以及他们是如何绘制而成的。

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。如图1：

图1：汽油发动机速度特性曲线图

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(扭矩变化)，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。如图2：

图2：汽油发动机外特性曲线图

汽车发动机的外特性曲线图是表明汽车发动机在不同转速下输出功率和扭矩的大小。从上可看出发动机的主要性能表现如何。发动机特性曲线图的横坐标为发动机的转速(转/分或rpm)纵坐标为发动机的功率和扭矩。图中曲线为发动机在不同转速下功率和扭矩数值变化的轨迹。

发动机外特性曲线一般有两条。一条为功率曲线，另一条为扭矩曲线。这一组曲线又称发动机的外特性曲线。

功率曲线比较陡峭这表示发动机功率随着转速的提高而急剧上升，其峰顶对应的功率数值即为发动机技术参数中标注的“最大功率”。最大功率越大汽车可能达到的最高车速也越高。

扭矩曲线的两端比较低中间突起并比较平缓。实际上，中间突起部分越高越平缓表示发动机的扭矩特性越好这种发动机的操纵性越好汽车越好驾驭。如果在低速时便拥有较大的扭矩表明汽车的起步性能要好;如果在中高速时才拥有较大扭矩，那它可能是一台高速性能的发动机.在高速行驶时特性较佳。

那么怎样的发动机外特性曲线才能代表发动机性能是较好的呢？发动机扭矩和功率的最大值是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。让我们看图说话，从汽车的起步、超车和最高车速这三个方面分析。

一、起步加速能力

拿到一张发动机曲线图，如图3，我们可以看到，扭矩在1000转的时候达到240Nm，升至2500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性(即起步加速能力好)。扭矩峰值出现在2500—3000转/分，而此区间正是我们在开车时最常用的转速，因此驾驭起来非常顺手。在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。

图3

二、超车能力

在图4中我们可以看到，在1950—4700转/分区间，发动机扭矩输出始终为225NM，而与图1中只有一个扭矩峰值的抛物线图形相比，图2不同的是，曲线中有一段“平顶”工况，整体更近似于一个“梯形”。而此种图形则代表发动机不仅具有良好的低速大扭输出能力，更凭借峰值扭矩在中高速的持续输出，具备较强的超车加速性能，所以在实际驾驶中，具有此种性能的发动机，高速时只要一脚油下去，其他车就都在后面了(即超车并线能力强)。

图4

三、最高车速

扭矩是决定用多长时间可以达到目标，而功率是决定你可以达到多高的目标，也就是人们常说的车可以跑多快，拉多少人。通常在车速提高的这个过程中，功率一直在不断增加，直到发动机转速到达一个特定点，无论再怎么踩油门，车子也开不快了，而这个点所达到的速度就是汽车的最高车速，以图1为例，此发动机的功率具有较高的峰值184千瓦(250马力)，并且出现在高转速6300转/分。这“双高”特性决定了匹配此发动机的汽车可以达到较高的时速。而图2的发动机在5700转/分时发动机达到最大功率120kw(163马力)，那么装备该发动机的汽车最高车速将不会很高。不过，一般我们判断一款车后劲足不足，最高车速究竟能达到多少，只需观察它的发动机功率曲线和最大功率值即可，高转速功率越高，代表其动力更充沛，最高车速值也相应会较高。

研究发动机外特性曲线的主要目的是找出发动机在不同转速下工作时，其动力性能指标和经济性能指标的变化规律，以及对应于最大功率、最大扭矩和最低燃油消耗率时的转速，从而可以确定发动机最有利的工作转速范围。

[1]陈家瑞.汽车构造(上册)第五版.2005,9.

[2]陈纪民.汽车使用性能与检测.2009,3.

Analysis of gasoline engine performance curve

Wang Zhi-xin

(Huizhou Economics and Polytechnic College, Huizhou Guangdong, 516001, China)

The engine as the heart of vehicles, its performance directly affects the vehicle's power, economy and emission pollution etc.. Work motivation depends mainly on the crankshaft speed and generated power and torque. In order to improve the evaluation of engine running in different conditions of dynamic index and the economic index and work process, we must study the characteristics of engine. The study on the power, economy index relationship with the change of working condition, and to form the relationship curve. This is the engine characteristic curve. In all kinds of characteristic curve, external characteristic curve is most commonly used to evaluate the performance of the main engine. This paper introduces how to understand the characteristic curve of engine.

engine; performance curve; external characteristics

S219.031

A

1000-9795（2014）04-0272-02

［责任编辑：刘丽杰］

2014-02-13

王志辛（1983-），男，吉林长春人，助理工程师，从事汽车维修专业教学工作。