发动机外特性曲线:效率与转速特性曲线
汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上,都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标,并用曲线图来反映发动机的上述指标。那么,这些发动机指标是怎样测出来呢?
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。
汽油发动机曲线图
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(扭距变化),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(或者柴油机喷油泵在最大供油量时)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。
发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线,但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中∶
功率曲线在较低转速下数值很小,但随转速增加而迅速增长,但转速增加到一定区间后,功率增长速度变缓,直至最大值后就会下降,尽管此时转速仍会继续增长。
扭矩曲线则与功率曲线相反,它往往在较低转速下就能获得最大值,然后随转速上升而下降。
比耗油量指千瓦小时的耗油量,它随转速的增长而呈现一个凹形曲线,在中间某一转速下达到最小值,转速增大或者减少,都会使比耗油量增大。
柴油机外特性曲线表现与汽油机有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g随转速n而变化,但功率N曲线是随转违上升而上升,差不多到了最大转速(标定转速)仍未出现曲线的最高点。扭矩M曲线变化平缓,在不同转速位置变化量不大。比耗油量g曲线不但起点数值低,而且比较平坦(与汽油机比较)。
柴油发动机外特性曲线
虽然各种型号汽油或柴油发动机外特性曲线不会完全一样,但基本还是呈现上述的形态,通过发动机外特性曲线图可以了解发动机的性能和特点,了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系,并找出发动机最佳的工作区域。回答诸如为什么要根据负荷变化换档,为什么中等转速最经济,为什么柴油机能承受较大的负荷,柴油机与汽油机在性能上有什么不同等问题。
教您读懂发动机特性曲线图
如果说发动机是汽车的心脏,那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”,读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以,此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。
一、什么是发动机特性曲线图?
大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线(也有叫发动机工况图),将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线;如果发动机节气门全开(柴油机高压油泵在最大供油量位置),此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。
以上是较为专业的定义解释,但其实通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能跑多快,有没有劲。
从图1可以看出,转速在ntq 点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。
图1
二、如何由曲线图判断发动机性能
那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力
图2
拿到一张发动机曲线图,如图2,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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。
超车能力
图3
在图3中我们可以看到,在2000转到4500转区间,发动机扭矩输出始终为320NM,而与图2中只有一个扭矩峰值的抛物线图形相比,图3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高扭输出能力,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。
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,nmax便是最高车速点。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时,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。
三、实例对比详细解读
以下结合1.3L雨燕和1.4L乐驰两款实车,通过各自不同的发动机工况图来对两者的性能进行解读,使大家有更为直观的认识:
图4雨燕1.3 图5 乐驰1.4
由雨燕1.3的发动机工况图中,我们可以看出,低转速下发动机扭矩输出较低,而在高转速下则有较强的表现,所以可以判断,其为高转速调校发动机,而由此可以看出,实际驾驶性能中,其起步时发动机响应不够灵敏,牵引力不足,较为迟缓,如果油门太大的话容易轮胎打滑,而且强行拉高转速对离合器的伤害也比较严重,不过扭矩平滑的曲线显示其起步加速时还是较为平顺和线性的。同时,高转速调校结合其63kw的最大功率输出,可以见得,相对低速,雨燕1.3高速表现相对更好,动力感觉比较充沛,超车并线较为自如。
而由乐驰1.4的发动机曲线图中,可以直观发现,从2000转开始其就有较高的扭矩输出,低速扭矩曲线相对雨燕明显更陡,说明其在低转速下扭矩输出更为有力,起步加速更为快捷,发动机响应较为灵敏。不过同时,我们也可以清晰的看到,在3000-4000转的范围内,出现了多个扭矩波谷,说明,在换挡及加速过程中会有顿挫感出现,相对雨燕而言并不是十分线性。另外,在4000时的扭矩峰值过后,曲线下滑幅度相对雨燕的较为明显,这也表明乐驰的高速超车加速能力相对较弱,不过,乐驰高出雨燕6kw的最大功率69kw也表明,其会具有更为充沛的“后劲”表现。
而由以上工况图分析得来的发动机性能也与实车驾驶感受基本吻合。
●雪铁龙系列发动机特性图
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机工况图
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机功率平衡图
东风雪铁龙凯旋的2.0升发动机型号为EW10A,由PSA集团的EW10J4发动机改进而来。雪铁龙在EW10J4基础加装了VVT可变气门正时系统,使这款发动机的最大功率由EW10J4的99 kW/6000rpm提升到108kW/6000rpm,最大扭矩由190Nm/4000rpm提升到200Nm/4000rpm。在凯旋的开发过程中,东风雪铁龙将这台2.0发动机的压缩比由10.8提高到了11.02,以让其更加适应国内的93号汽
油。
这款发动机采用紧凑的轻合金发动机缸体。球墨铸铁曲轴被铝制单体发动机罩固定,又经过镶圈进一步稳固。发动机及外罩整包有轻合金外壳,最大限度的减低了发动机的震动。
发动机采用了博世ME7.4.4版电控燃油喷射系统,采取电子节气门取代传统的油门拉线控制的节气门,对发动机的扭矩的控制更有效、合理,使发动机油耗更低、更环保。
4合1式排气歧管用来缩短净化器的升温时间。排气管路上依次安装了陶瓷催化转化器,容量为6.5升的中间消音器以及容量为17.6升的尾消音器。使得这款发动机的排放达到了欧IV标准。
●利用特性曲线改装车
常听见有人说:“原厂车是最好的,还需要改吗?”,“那么大的汽车厂,还不如一家小改装公司吗?”,到底是什么样的情况呢?还是来看看不存偏见的测试设备带给我们的真实数据吧。
日本尼桑公司刚出产的GTR35,是日本的国宝级跑车,可以说是日本汽车技术的巅峰之作,08年曾在德国纽博格林赛道创下7分29秒的单圈最快成绩,这个成绩已经超越了保时捷911/997 GT2,其性能令世界车坛震惊,并且厂方更加申明GTR35出厂已经达到最佳状态,不需要再进行改装,但当GTR35
在北美一上市,众多改装公司就开始对“其动手动脚”,(图一)就是美国名为Cobb Tuning的改装公司对其改装前后的马力测试曲线。
从GTR35实际测试的轮上马力曲线上看,蓝色实线的原厂发动机扭力曲线在3500转~5000转之间输出很不稳定,5000转之后的衰减中也出现波动,而绿色实线和红色实线是经过Cobb Tuning改装的两个阶段的效果,原来的不稳定输出完全改善,扭矩大幅度提升,虽然5000转之后同样出现衰减趋势,但到6000转时还能保持比原厂5000转时还要高的输出,而且最大马力也提升超过15%,看来东洋战神的原厂最强神话也不是什么颠沛不破的真理。
看完国际局势我们再看看国内情况,法国标致雪铁龙集团的TU5JP4发动机,现在广泛用于国内的标致206/307和雪铁龙C2等车型,实际性能表现在国内1.6升排量发动机中少有对手,一直为爱车人士称道,这款发动机的ECU 也应用了先进的加密技术,保护其宝贵的技术资源,我们从2006年起就开始对这款发动机进行测试改装,在不加装涡轮系统和改动引擎几件的情况下,最大马力提升幅度已经超过25%(加装涡轮的幅度更是惊人),并且能应付长时间高负荷的汽车比赛。
最近在对赛车马力测功机软硬件升级期间,一台已经小改的标致206前来改装动力,正好遇到一台完全原厂雪铁龙C2前来做马力测试,我就借助这个比较难得的机会,在相同环境下对比测试了TU5JP4发动机改装前后的区
别,虽然新的数据对比软件要在月底才能完成,在这里还是将马力机测试的数据直接截下进行对比,(图二)是TU5JP4完全原厂和经我们改装后的两台发动机的曲线对比。
从(图二)上方雪铁龙C2的TU5JP4原厂曲线上看,代表扭力的蓝色曲线在2500转~3500转之间比较波动,这可能是很多206和C2车主感觉车子不出力的区域,3500转~4000转出现一个阶跃之后下降,在5000转之前再次上升之后再衰减,我不知道这个是不是厂家有意做出的所谓“双峰扭矩曲线”,好让不太专业的车主感觉出现两次发力,而实际上只是一个造成错觉的把戏。
读懂发动机特性曲线图,看看加速与节油性能 我和各位车友一样,开始时对发动的性能到底如何,是一头雾水,但要想了解发动机的性能,那么就必须读懂——发动机特性曲线图。本人整理了一些网上收集到的资料,提供给各位车友。 一、什么是发动机转速特性曲线图? 发动机转速特性曲线——也有叫发动机工况图,是将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,简称为发动机特性曲线。 如果发动机节气门全开,此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能 跑多快,有没有劲。 从“图1”可以看出,转速在ntq点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。
图1 二、如何由曲线图判断发动机性能: 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力: 图2 拿到一张发动机曲线图,如“图2”,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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
发动机工况图汽车发动机工况图既发动机的特性曲线图,是表明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。发动机的特性曲线一般有两条,一条为功率曲线,另一条为扭矩曲线。这一组曲线又称为发动机的特性曲线。功率曲线比较陡,这表明发动机的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底,中间突起,并比较平缓。实际上中间突起越高越平缓,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,在高速行驶时性能较佳。功率和扭矩是谈论发动机最常提到的术语。若过分强调功率和扭矩的最大输出值就会显得以偏概全了,因为在日常行驶中,发动机的运转的转速范围相当大,自怠速时不到每分钟一千转的转速可以上升到每分五六千转甚至更高,不能仅局限于最大功率和最大扭矩“那一点”上。所以一台发动机的输出特性,须从功率、扭矩与转速之间的曲线图上,才能了解发动机的性能特色是否符合你的要求:是着重在日常市区行驶的低速大扭矩反应,还是飙车族偏爱的高转速大扭矩的高速疾驰。发动机很难成为一个“全才”——在低、中、高速都具有很好的扭矩响应,不仅有劲而且跑得快,又当牛使又作马骑,设计发动机时只能有所侧重。随着汽车技术的进步,一些高性能的跑车、高档轿车,在电子技术的支持下,可以让发动机原来一些不变的参数(如气门升程、进排气管长度、凸轮轴等)随着发动机转速变化而积极变化,使发动机在不同转速下都能保持最佳状态,这些正是高级发动机的高明之 处,也是各厂家技术竞争的关键。 经常会有朋友问最佳换挡转数是多少?行车转数是多少?为什么要3000转以上换挡?为什么要2500转行车?要解释这些问题,就要从发动机的特性来说明。那么发动机的主要特性指标是是什么——就是功率和扭拒。功率的大小决定车子能跑多快。(相同质量下,功率大的车,最高速度高)。扭拒决定了车的提速性,相当于爆发力。发动机达到最大扭拒的时候,就是车子提速性最好的时刻。功率和扭拒都是个变量,究竟让最大功率和最大扭拒出现在什么转数下,就是厂家不同设计理念的体现。不同的车,其发动机的特性是不同的,即使使用相同的发动机,不同的调教也会让发动机显现出不同的特点。在这里多说一句,发动机的特性,没有优劣之分,它是厂家设计理念的一部分。所以不要认为高转数发动机就好或是低转数发动机就好。不可能有一部车,任何转数下提速都好,既是0-100加速冠军,又是80-130的冠军,最高车速还是第一,就如同不可能有一个人能同时拿下奥运会100米、800 米和马拉松冠军一样。
第二章控制系统的数学模型 1.本章的教学要求 1)使学生了解控制系统建立数学模型的方法和步骤; 2)使学生掌握传递函数的定义、性质及传递函数的求取方法; 3)掌握典型环节及其传递函数; 4)掌握用方框图等效变换的基本法则求系统传递函数的方法。 2.本章讲授的重点 本章讲授的重点是传递函数的定义、性质;用方框图等效变换的基本法则求系统传递函数的方法。 3.本章的教学安排 本课程预计讲授10个学时
第一讲 2.1 线性系统的微分方程 1.主要内容: 本讲介绍数学模型定义、特点、种类;主要介绍控制系统最基本的数学模型——微分方程,通过举例说明列写物理系统微分方程的基本方法和步骤。 2.讲授方法及讲授重点: 本讲首先给出数学模型定义,说明为什么建立数学模型;介绍建立数学模型的依据;介绍数学模型特点,重点说明相似系统的概念、模拟的概念,由此引出今后研究控制系统问题都是在典型数学模型基础上进行的;介绍数学模型种类,说明本课程主要介绍微分方程、传递函数、频率特性形式数学模型。 其次,本讲主要以电气系统为例介绍列写物理系统微分方程的方法和步骤,通过例题的详细讲解,使学生了解微分方程是描述控制系统动态性能的数学模型,熟悉在分析具体的物理系统过程中,要综合应用所学过的物理、力学、机械等学科的知识。 3.教学手段: Powerpoint课件与黑板讲授相结合。 4.注意事项: 在讲授本讲时,应说明列写物理系统微分方程的依据是系统本身的物理特性,本课程主要讲授物理系统微分方程列写的方法和步骤。 5.课时安排:1学时。 6.作业:p47 2-1 7.思考题:复习拉普拉斯(Laplace)变换
汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上,都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标,并用曲线图来反映发动机的上述指标。那么,这些发动机指标是怎样测出来呢? 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。 汽油发动机曲线图 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(扭距变化),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(或者柴油机喷油泵在最大供油量时)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。 发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线,但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中∶
第三章 系统频率特性 系统的时域分析是分析系统的直接方法,比较直观,但离开计算机仿真,分析高阶系统是困难的。系统频域分析是工程广为应用的系统分析和综合的间接方法。频率分析不仅可以了解系统频率特性,如截止频率、谐振频率等,而且可以间接了解系统时域特性,如快速性,稳定性等,为分析和设计系统提供更简便更可靠的方法。 本章首先阐明频率响应的特点,给出计算频率响应的方法,接着介绍Nyquist 图和Bode 图的绘制方法、系统的稳定裕度及系统时域性能指标计算。 3.1 频率响应和频率特性 3.1.1 一般概念 频率响应是指系统对正弦输入的稳态响应。考虑传递函数为G(s)的线性系统,若输入正弦信号 t X t x i i ωsin )(= (3.1-1) 根据微分方程解的理论,系统的稳态输出仍然为与输入信号同频率的正弦信号,只是其幅值和相位发生了变化。输出幅值正比于输入的幅值i X ,而且是输入正弦频率ω的函数。输出的相位与i X 无关,只与输入信号产生一个相位差?,且也是输入信号频率ω的函数。即线性系统的稳态输出为 )](sin[)()(00ω?ωω+=t X t x (3.1-2)
由此可知,输出信号与输入信号的幅值比是ω的函数,称为系统的幅频特性,记为)(ωA 。输出信号与输入信号相位差也是ω的函数,称为系统的相频特性,记为)(ω?。 幅频特性: )()()(0ωωωi X X A = (3.1-3) 相频特性: )()()(0ω?ω?ω?i -= (3.1-4) 频率特性是指系统在正弦信号作用下,稳态输出与输入之比对频率的关系特性,可表示为: )()()(0ωωωj X j X j G i = (3.1-5) 频率特性)(ωj G 是传递函数)(s G 的一种特殊形式。任何线性连续时间系统的频率特性都可由系统传递函数中的s 以ωj 代替而求得。 )(ωj G 有三种表示方法: )()()(ω?ωωj e A j G = (3.1-6) )()()(ωωωjV U j G += (3.1-7) )(sin )()cos()()(ω?ωωωωjA A j G += (3.1-8) 式中,实频特性: )(cos )()(ω?ωωA U = 虚频特性:
教您读懂发动机特性曲线图 2009年11月09日星期一 12:41 如果说发动机是汽车的心脏,那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”,读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以,此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图? 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线(也有叫发动机工况图),将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线;如果发动机节气门全开(柴油机高压油泵在最大供油量位置),此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释,但其实通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能跑多快,有没有劲。 从图1可以看出,转速在ntq 点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图,如图2,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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。 超车能力
161 161 第11章 发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化,对合理使用、检查与维修发动机,都有很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1.发动机特性 发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等; 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响;运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2.特性曲线 为了直观显示发动机的特 性,常以曲线形式表示,称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi (奥迪) 2.4L 四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。 (1)调节特性 指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 (2)性能特性 指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。 图11-1 发动机特性曲线 (Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性)
162 162 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台(俗称发动机台架)上进 行,图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况,使 其在要求的转速和负荷下工 作,并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验,国家已 有标准,需按有关标准,在规 定的条件下进行。 11.2 发动机调节特性 发动机调节特性对发动机的正确调整、使用与维修关系 密切,值得重视。 11.2.1 柴油机供油提前角 调节特性 它是指在发动机转速一定和油量控制机构(如喷油泵的供油拉杆)位置一定条件下,其功率、燃料消耗率等性能指标随供 油提前角变化而变化的关系。 图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲 线。由曲线可见,随着供油提前角θ的改变, 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时,应注 意按照使用说明书要求,检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的,它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机,则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 它是指在发动机转速和节气门开度一定条件下,其功率、燃料消耗率等性能指标随点火提前角变化而变化的关系。 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-油压传感器 11-排温传感器 12-气 缸压力传感器 13-油压传感器 14-针阀升程仪 15-电 荷放大器 16-电荷放大器 17-霍尔针阀传感器 18-示波器 19-水力测功器 20-转角信号发生器 21-电荷放大器 22-A/D转换板 23-微机 24-打印机 25-显示器 图11-3 柴油机供油提前角调
发动机的外特性和负荷特性 发动机的外特性和部分特性统称发动机的速度特性。它是指在正常温度、正常机油压力点火提前角(或喷油提前角)以及燃料供给系的调整均在最佳状态下,使节气门开度(或供油调节杆)保持在一定位置不变,发动机的有效扭矩(Me)、有效功率(Pe)以及油耗率(βe)随发动机转速而变化的规律,速度特性曲线是在节气门开度固定于某一开度下(或在供油调节杆固定于一定位置下),依次改变发动机转速,在每一转速下测算Pe、Me、mT、βe,就可得到节气门在该开度下的特性曲线,如果改变节气门开度,如从小到大,就可得到许多条速度特性曲线,但常采用节气门开度为25%、50%、75%和100%时的曲线作为代表,节气门开度为100%(全开)时的特性称为发动机的外特性,该开度下的特性曲线称为外特性曲线。节气门开度在其他情况下得到的特性称为部分特性,其相应开度下的特性曲线都称之为部分特性曲线,由此可见,一台发动机,部分特性有无数个,而外特性只有一个。因为发动机外特性是在节气门全开或油量调节杆处于最大供油量时测定的,所以外特性曲线上的每一点表示着发动机在不同转速下所能发出的最大功率和最大扭矩,因此,通过发动机的外特性可以得知发动机所能达到的最高性能指标以及对应于Pemax、Memax和βemax时的转速,也可以计算出扭矩适应性系数(或称扭矩储备系数)。一般发动机铭牌上标明的功率、扭矩及相应的转速都是以外特性为依据的。因此,外特性在速度特性中最为重要。发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性,它是指当发动机转速一定时,经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线,可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。 在了解负荷特性前,首先要知道有效比燃油消耗量是什么。 衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量(升)计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数,这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标,工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标,简称油耗率,用ge表示,它指每小时单位有效功率消耗的燃油量,单位是g/kw.h。当然,衡量发动机经济性还有其它指标,
读懂汽车发动机特性曲线图 如果说发动机是汽车的心脏,那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”,读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以,此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图? 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线(也有叫发动机工况图),将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线;如果发动机节气门全开(柴油机高压油泵在最大供油量位置),此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释,但其实通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能跑多快,有没有劲。 从图1可以看出,转速在ntq 点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。 图1
二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图,如图2,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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。
【实验目的】 1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法; 2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法; 3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。 【实验设备与软件】 1. labACT 实验台与虚拟示波器 2. MATLAB 软件 【实验原理】 1.系统的频率特性测试方法 对于现行定常系统,当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时,其稳态输出是一个与输入信号频率相同,但幅值和相位都不同的正弦信号 )si n ()()si n ()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。 幅频特性:m m X Y j G /)(=ω,即输入与输出信号的幅度比值,通常转换成 )(lg 20ωj G 形式。 相频特性:)(arg )(ωω?j G =,可以直接基于虚拟示波器读取,也可以用“李沙育图行”法得到。 可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。 在labACT 试验台采用的测试结构图如下: 被测定稳 定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。 2.系统的频率测试硬件原理 1)正弦信号源的产生方法 频率特性测试时,一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。按
照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832,转换成模拟信号,经一级运放将其转换为模拟电压信号,再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。 根据数模转换原理,知 R V N V 8012 - = (1) 再根据反相加法器运算方法,得 R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=??? ??+-?-=???? ??+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的:当N 大于128时,输出为正;反之则为负;当输入为128时,输出为0. 在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的,内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号,并由B2单元的OUT2输出。 2)被测对象输出信号的采样方法 对被测对象的输出信号夏阳,首先将其通过LM324与基准电压进行比较嵌位,再通过CD14538进行脉冲整形,一保证有足够的IRQ 采样时间,最后将信号送到处理器的IRQ6脚,向处理器申请中断,在中断中对模拟量V y 进行采样并模数转换,进而进行处理与计算幅值与相位。途中采用ADC089采集模拟量,以单极性方式使用,所以在出现振荡的情况下需要加入一个二极管,将V y 出现负值时将其直接拉倒0。
第五章频率特性 1.本章的教学要求 1) 掌握频率特性的基本概念、性质及求取方法; 2)掌握典型环节及系统的频率特性图—奈奎斯特(Nyquist)图的绘制方法; 3)掌握典型环节及系统的对数频率特性图—波德图(Bode)图的绘制方法; 4)使学生掌握频率特性的实验测定法。 5)使学生掌握奈奎斯特(Nyquist)稳定性判据应用; 6)掌握对数频率稳定性判据(Bode判据)应用; 7)掌握相对稳定性的基本概念,相位裕量Υ、幅值裕量K g定义、计算、在Nyquist图与Bode图上的表示。 2.本章讲授的重点 本章讲授的重点是掌握频率特性的基本概念、求取方法;奈奎斯特(Nyquist)图的绘制方法;波德图(Bode)图的绘制方法;利用频率特性分析控制系统。3.本章的教学安排 本课程预计讲授14个学时
第一讲 5.1 频率特性 1.主要内容: 1)频率响应和频率特性 2)频率特性的求取方法 3)频率特性的表示方法 2.讲授方法及讲授重点: 本讲首先给出频率响应定义,用图说明线性系统稳态响应曲线的特点,由此引出幅频特性、相频特性的概念,然后给出频率特性的定义及数学表达式,利用图及公式说明幅频特性、相频特性、实频特性、虚频特性的关系。 在介绍频率特性的求取方法时,首先说明频率特性一般有三种求法:利用定义求取、根据系统的传递函数来求取、通过实验测得。在此主要说明和推导根据系统的传递函数来求取的方法, 第三种方法后面介绍。 在介绍频率特性的表示方法时,首先说明频率特性的表示方法主要有如下几种:幅频特性和相频特性图、幅相频率特性图、对数频率特性图、对数幅相频率特性图、实频特性图和虚频特性图,分别简单介绍各自特点,然后强调本章重点介绍幅相频率特性(Nyquist)图和对数频率特性(Bode)图。 3.教学手段: Powerpoint课件与黑板讲授相结合。 4.注意事项: 在讲授本讲时,频率特性概念比较抽象,同学不好理解,但此概念在本门课中又非常重要,可以联系实际举几个简单例子说明此概念。 5.课时安排:2学时。 6.作业: 书后P173,习题5-2
实验四二阶开环系统的频率特性曲线
实验报告 课程名称控制工程基础 实验项目实验四二阶开环系统的频率特性曲线 专业电子科学与技术班级一 姓名学号 指导教师实验成绩 2014年5月29日
实验四 二阶开环系统的频率特性曲线 一、实验目的 1.研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。 2. 了解和掌握二阶开环系统中对数幅频特性L(w )和相频特性)(ω?,实频特性Re (w )和虚频特性Im (w )的计算。 3.了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。 4.观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ,与计算值作比对。 二、实验仪器 PC 机一台,实验箱 三、实验内容及操作步骤 本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。 由于Ⅰ型系统含有一个积分环节,它在开环时响应曲线是发散的,因此欲获得其开环频率特性时,还是需构建成闭环系统,测试其闭环频率特性,然后通过公式换算,获得其开环频率特性。 自然频率:TiT K =n ω 阻尼比:KT Ti 2 1=ξ (3-2-1) 谐振频率:221ξωω-=n r 谐振峰值:2121 lg 20)(ξξω-=r L (3- 2-2) 计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ: 幅值穿越频率: 24241ξξωω-+?=n c (3-2-3)
相位裕度: 4 24 1 2 2 arctan ) ( 180 ξ ξ ξ ω ? γ + + - = + = c (3-2-4)γ值越小,Mp%越大,振荡越厉害;γ值越大,Mp%小,调节时间ts越长,因此为使二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长,一般希望: 30°≤γ≤70°(3-2-5)本实验所构成的二阶系统符合式(3-2-5)要求。 被测系统模拟电路图的构成如图1所示。 图1 实验电路 本实验将数/模转换器(B2)单元作为信号发生器,自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化(0.5Hz~16Hz),OUT2输出施加于被测系统的输入端r(t),然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位,数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。 实验步骤: (1)将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入。 (2)构造模拟电路:安置短路套及测孔联线表同笫3.2.2 节《二阶闭环系统的频率特性曲线测试》。 (3)运行、观察、记录: ①将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入,运行LABACT 程序,在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目,选择二阶系统,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始,实验开始后,实验机将自动产生0.5Hz~16H等多种频率信号,等待将近十分钟,测试结束后,观察闭环对数幅频、相频曲线和幅相曲线。
发动机特性曲线 161 第11章发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化,对合理使用、检查与维修发动机,都有 很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1(发动机特性发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。 发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等; 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响;运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2(特性曲线为了直观显示发动机的特 性,常以曲线形式表示,称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi(奥迪) 2.4L四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。
(1)调节特性指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 图11-1 发动机特性曲线前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 (Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性) (2)性能特性指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。 161 162 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台(俗称发动机台架)上进 行,图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况,使 其在要求的转速和负荷下工 作,并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验,国家已 有标准,需按有关标准,在规 定的条件下进行。
4.什么是速度特性?汽油机、柴油机的外特性?分别分析其外特性曲线的变化规律(根据公式逐项分析并得到规律)? 答:当负荷保持不变时,发动机的性能指标(有效功率Pe 、扭矩Ttq 、燃油消耗率be 、每小时耗油量B 等)随转速变化的关系,称为发动机的速度特性。 汽油机的外特性是指汽油机节气门全开时所测得的速度特性。 柴油机的外特性(标定功率速度特性):油量调节机构固定在标定循环供油量位置时,测得的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。 汽油机外特性曲线的变化规律: 扭矩曲线:m v i tq K T ηηηα2 =, (1)在节气门开度一定时,α基本为常数。 (2)在某中间转速时,指示热效率i η最大(曲线略凸起)。 在转速高时,燃烧转过的曲轴转角较大,燃烧在较大容积下进行,燃烧效率低,i η小; 转速低时,进气流速↓,紊流强度↓ →使雾化、混合状态↓,火焰传播速度↓,散热、漏气损失大,故i η小。 (3)v η在某一转速时最大,因在该转速时能最好的利用气流惯性进气。 。,进气倒流惯性↓↓↓v n η,, ,气体未全部进入惯性↑↑,n ;。,压降且↓↓?↑?↑↑v a a p p v n η,, (4)m η:随转速提高,机械效率下降,因转速高,机械损失增大。 i m m P P /1-=η,转速↑→ Pm ↑,但Pi 基本不变。故m η下降。 综合上述各参数变化规律:则随n 升高,tq T 增加,在某一n 达最大值,随后n 增大tq T 减小。 功率曲线:n T P tq e ∝,得出e P 的变化规律。 ) (直到迅速低速时:max ,tq T e tq n P n T n ↑↑→↑↑→; )max max e e tq T P P T n n tq (直到较缓慢后:↑↓→↑→; ↓↑→e e P n P 后:max e b 曲线:m i e b ηη/1=,由此得出e b 的变化规律。 ;min 0e m i b n →?最大时,即在某转速ηη ;:0↑↓→↓>e m i b n n ηη,↑↓→↑< HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告 题目:幅频特性和相频特性 学生: 学生学号: 专业班级: 完成日期:2014年1月6号 一.实验容 1、测量RC串联电路频率特性曲线 元件参数:R=1K,C=0.1uF,输入信号:Vpp=5V、f=100Hz~15K 正弦波。测量10组不同频率下的Vpp,作幅频特性曲线。 2、测量RC串联电路的相频特性曲线 电路参数同上,测量10组不用频率下的相位,作相频特性曲 线。用莎育图像测相位差。 3、测量RC串并联(文氏电桥)电路频率特性曲线和相频特性曲 线 二.实验器材 1k?电阻一个,0.1uf电容一个,函数信号发生器一台,示波 器一台,导线和探头线若干 三.实验目的 (1)研究RC串并联电路对正弦交流信号的稳态响应; (2)熟练掌握示波器萨如图形的测量方法,掌握相位差的测量方法; (3)掌握RC串并联电路以及文氏电桥幅频相频特性特征。四.实验电路图 100nF 100nF 五.实验数据及波形图 电阻的幅度与峰峰值与频率: 电容的幅度与峰峰值与频率: f/khz 3.1 5.0 9.1 13 15 Vpp/v 2.21 1.47 0.90 0.71 0.58 相位差/度-61.80 -72.21 -78.22 -80.02 -80.12 串并联电路频率峰峰值与相位差: f/khz 0.1 0.3 0.8 1.5 3 Vpp/v 0.348 0.92 1.54 1.70 1.54 相位差/度-81.88 -59.88 -26.24 -0.527 23.87 f/khz 5 7 10 12 15 Vpp/v 1.22 1.02 0.780 0.7 0.58 相位差/度44.60 54.46 64.32 64.68 69.66 当输入电压比输出电压=0.707(/2)时,其波形图如下: 1.电阻: 自动控制原理 实验报告 实验名称:典型系统的频率特性测试班级: 姓名: 学号: 实验四典型系统的频率特性测试 一、实验目的 1、加深理解系统及元件频率特性的物理概念 2、掌握测量典型一阶系统和二阶系统频率特性曲线的方法 3、掌握软件仿真求取一阶和二阶系统开环频率特性的方法 4、了解从频率特性求系统传递函数及参数的方法 二、实验容 1、搭建一阶惯性环节,绘制其频率特性曲线 2、搭建典型二阶环节,绘制其频率特性曲线 3、用软件仿真求取一阶和二阶系统频率特性曲线,跟实验结果比较 三、实验步骤 1、一阶惯性环节的频率特性 (1)用Matlab函数绘制系统的幅相曲线和对数频率特性曲线,记录理想幅频曲线和相频曲线。 程序如下: sys=tf(1,[0.005,1]); nyquist(sys); title('系统的奈氏图'); figure bode(sys); title('系统的波特图'); (2)在simulink下创建惯性环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。改变正弦输入函数的频率,测试并记录输出与输入幅值之比,相位之差,保存仿真结果 (3)在实验箱中搭建模拟电路,输入正弦波信号,观测输入输出正弦波曲线。调节正弦波频率和幅值,绘制该一阶惯性环节的幅频曲线和相频曲线,与软件仿真对比 2、二阶系统的频率特性曲线 (1)用Matlab函数绘制二阶系统的幅相曲线和对数频率特性曲线,记录理想幅频曲线和相频曲线。 程序仿真:sys=tf(200,[1,10,200]); nyquist(sys); title('系统的奈氏图'); figure bode(sys); title('系统的波特图'); (2)在simulink下创建二阶环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。改变正弦输入函数的频率,测试并记录输出与输入幅值之比,相位之差,保存仿真结果 (3)在实验箱中搭建模拟电路,输入正弦波信号,观测输入输出正弦波曲线。调节正弦波频率和幅值,绘制该二阶环节的幅频曲线和相频曲线,与软件仿真对比 四、实验结果 10 12.5 18.5 25.2 38 44 99.7 132 340 747 ) (Hz f 1.59 1.99 2.96 4.01 6.05 7.00 15.90 21.0 2 54.1 4 118.9 5 ) ( log 20db Ui 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 教您读懂发动机特性曲线图 如果说发动机是汽车的心脏,那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”,读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以,此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图? 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线(也有叫发动机工况图),将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线;如果发动机节气门全开(柴油机高压油泵在最大供油量位置),此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释,但其实通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能跑多快,有没有劲。 从图1可以看出,转速在ntq 点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图,如图2,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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。 超车能力 教您读懂发动机特性曲线图(超牛的技术贴) 如果说发动机是汽车的心脏,那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”,读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以,此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图? 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线(也有叫发动机工况图),将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示,此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线;如果发动机节气门全开(柴油机高压油泵在最大供油量位置),此特性曲线称为发动机外特性曲线;如果节气门部分开启(或部分供油),称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释,但其实通俗的说,就是将油门踩到底,发动机从怠速到最高转速期间,输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来,以此来判断车子能跑多快,有没有劲。 从图1可以看出,转速在ntq 点和np点,发动机扭矩和功率分别达到最大值,这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。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢?让我们看图 说话,从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图,如图2,我们可以看到,扭矩在2000转的时候达到100Nm,升至3500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,与此同时,功率也随转速的增加而增加。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。 超车能力 汽车的效率大小与发动机的速度特性曲线 出处:pcauto [ 2004-10-10 10:57:33 ] 作者: 责任编辑:wangfen 汽车的效率大小很大程度上决定于发动机 的性能。在许多汽车产品介绍上,都标有“最高 输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动 机指标,并用曲线图来反映发动机的上述指标。 那么,这些发动机指标是怎样测出来呢? 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。 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(扭距变化),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(或者柴油机喷油泵在最大供油量时)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。 发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能 使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线,但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中∶ 功率曲线在较低转速下数值很小,但随转速增加而迅速增长,但转速增加到一定区间后,功率增长速度变缓,直至最大值后就会下降,尽管此时转速仍会继续增长。 扭矩曲线则与功率曲线相反,它往往在较低转速下就能获得最大值,然后随转速上升而下降。 比耗油量指千瓦小时的耗油量,它随转速的增长而呈现一个凹形曲线,在中间某一转速下达到最小值,转速增大或者减少,都会使比耗油量增大。 柴油机外特性曲线表现与汽油机有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g随转速n而变化,但功率N曲线是随转违上升而上升,差不多到了最大转速(标定转速)仍未出现曲线的最高点。扭矩M曲线变化平缓,在不同转速位置变化量不大。比耗油量g曲线不但起点数值低,而且比较平坦(与汽油机比较)。 虽然各种型号汽油或柴油发动机外特性曲线不会完全一样,但基本还是呈现上述的形态,通过发动机外特性曲线图可以了解发动机的性能和特点,了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系,并找出发动机最佳的工作区域。回答诸如为什么要根据负荷变化换档,为什么中等转速最经济,为什么柴油机能承受较大的负荷,柴油机与汽油机在性能上有什么不同等问题。幅频特性和相频特性实验报告
实验四 典型系统的频率特性测试
看懂转矩转速曲线
教您读懂发动机特性曲线图
汽车的效率大小与发动机的速度特性曲线