• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.定义
  • 4.万有特性的制取
  • 4.1.等燃油消耗率曲线
  • 4.2.等功率曲线
  • 4.3.边界线
  • 5.汽柴油机万有特性比较
  • 6.万有特性的应用分析
  • 7.参考资料

万有特性

内燃机的速度特性和负荷特性都只能表达两个参数之间的关系,为了表示三个或者三个以上参数之间的关系,可以采用多参数特性,即万有特性。

基本信息

  • 中文名

    万有特性

  • 外文名

    Universal characteristics

  • 领域

    汽车

  • 组成

    耗油率曲线和等功率曲线

定义

万有特性是以转速n为横坐标,以扭矩Ttq或平均有效压力Pme为纵坐标,在图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线,组成发动机万有特性。根据需要还可以画出等过量空气系数曲线,等进气管真空度曲线、冒烟极限等。1

万有特性的制取

柴油机通常根据各种转速下的负荷特性曲线,用作图法可以得到万有特性;而汽油机通常用速度特性法作出万有特性图。

等燃油消耗率曲线

(1)将不同转速的负荷特性转换为以平均有效压力Pme或Ttq为横坐标、燃油消耗率b为纵坐标的负荷特性,并逆时针旋转90°。

(2)在万有特性图的横坐标上,以一定比例标出转速数值。纵坐标Pme的比例应与负荷特性Pme的比例相同。

等功率曲线

根据公式Pe= kPmen,可画出等功率曲线,是一组双曲线。

边界线

将外特性中的Ttq-n画在万有特性上,构成边界线。

汽柴油机万有特性比较

(1)汽油机:最低油耗偏高,经济区偏小;等ge线在低速区向大负荷收敛,说明汽油机在低速、低负荷ge较高。等Ne线随转速升高而斜穿等ge线,故Ne一定时,n越高越费油;n一定,比柴油机大,说明变工况工作平均油耗偏高。

(2)柴油机:最低ge较低,经济区宽;等等ge线在高低速均不收敛,变化较平坦;等Ne线向高转速延伸时,等ge变化不大。1

万有特性的应用分析

万有特性曲线实质上是所有负荷特性和速度特性曲线的合成。它可以表示发动机在整个工作范围内主要参数的变化关系,用它可以确定发动机最经济的工作区域,当然也可以确定某一排放污染物的最小值区域,等等。在发动机参数匹配过程中,通过参数匹配,使这些最佳性能区域落在最常用的工况范围内,这是发动机性能匹配的重要原则之一。

从使用的角度看,在产品发动机万有特性曲线图上,如图1,可以看出全工况范围内,及各种负荷和各种转速时,平均有效压力pe,功率Pe、耗油率ge及排放量等参数的变化规律,从而能够全面确定发动机最合理的调整和最有利的使用范围,这对汽车底盘参数的选择和设计是很有意义的。2

图1 内燃机的万有特性2

例如,当发动机向汽车输出某一功率时,可以找出该功率处的等功率线上对应的最低油耗率点击相应的转速,根据所有输出功率值的最低油耗率转速来设计汽车的传动比,就可以使汽车获得最佳的经济性能,这正是汽车无极传动比设计选择的依据之一。当然通过万有特性曲线也可分析、计算整车各挡位、各种坡度、不同车速下的经济性和动力性等,从而制定出对发动机设计修改、安全寿命、使用、保养等有利的一些参考数据。