柴油机速度特性：发动机原理与汽车理论

喷油泵的油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要是Pe、Ttq、be、B）随转速n变化的关系称为柴油机的速度特性。测取时，应将供油提前角、冷却液温度、润滑油温度等调整在最佳状态。当油量调节机构固定在标定功率循环供油量位置时，测得的速度特性为标定功率速度特性，习惯上亦称外特性。图4.11所示为奥迪100轿车增压柴油机的标定功率速度特性。

图4.11　奥迪100轿车增压柴油机的标定功率速度特性

当油量调节机构固定在小于标定功率循环供油量各个位置时，所测得的速度特性称为部分速度特性，图4.12所示为6135型柴油机的部分速度特性。

图4.12　6 135型柴油机的部分速度特性

1—90％负荷；2—75％负荷；3—55％负荷

标定功率可以理解为使用中允许的最大功率，它是根据用途、使用负荷的情况等确定的。对一具体使用的柴油机标定功率速度特性只有一条，它代表该台柴油机在使用中允许达到的最高性能，所有柴油机均须作标定功率速度特性。

一、标定功率速度特性曲线

1.转矩Ttq曲线分析

在柴油机中，每循环充气量的大小（即φc的大小）只不过提供产生多大转矩的可能性，在各种转速下究竟能发出多大转矩主要取决于每循环供油量Δb的多少。因此，柴油机转矩曲线的变化趋势很大程度上取决于每循环供油量Δb随转速变化的情况。ηit、ηm、Δb，ηv随n的变化趋势如图4.13所示。

图4.13　柴油机ηit、ηm、Δb、ηv随n的变化趋势(www.xing528.com)

在常用的柱塞式喷油泵中，当油量调节机构位置一定而改变转速时，每循环供油量Δb由油泵的速度特性决定，它将随转速的升高而增加。指示热效率ηit的变化是在某一中间转速时稍有凸起。因为在较高转速下常由于φc下降和Δb的上升，过量空气系数φa下降，加上燃烧过程经历的时间缩短，混合气形成条件恶化，不完全燃烧现象增加，ηit有些下降。当转速过低时，也会由于空气涡流减弱、燃烧不良及传热漏气损失增加，ηit降低，但ηit曲线的变化趋势比较平坦。ηm随转速的上升而下降。

2.功率Pe曲线

由于Ttq变化平坦，在一定转速范围内，功率Pe几乎与转速成正比增加。

3.燃油消耗率be曲线

综合ηit、ηm的变化，be是在某一中间转速时最低，但整个曲线变化并不很大。

近年来，柴油机采用了电控燃油喷射和可变增压系统，如高压共轨系统、可变几何变形增压器等。这样，柴油机的标定功率速度特性是按某种目的人为设计的。图4.14所示为重型电控增压中冷柴油机标定功率速度特性曲线，设计者追求最低转速对应的转矩、最大转矩和额定转速对应转矩以满足整车动力需求。

图4.14　重型电控增压中冷柴油机标定功率速度特性曲线

二、部分速度特性

随着油量调节机构固定位置的减小，循环供油量减小，但Δb随n的变化趋势亦是随n的增加而上升，所以柴油机部分特性Ttq的变化基本与外特性上Ttq平行，即Ttq随转速变化不大，如图4.12所示。对于经常在部分负荷下工作的汽车发动机，我们还应作负荷为90％、75％、50％、25％的部分负荷速度特性曲线或作万有特性曲线。