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读懂发动机特性曲线图


读懂发动机特性曲线图, 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、实例解读: 官方提供的 RIO 的工况图太不清楚,网上也没有找到,只找到赛拉图 1.6L 发动机工况图,经过对比与 RIO 的 工况图形状基本相符合,就拿他来说事吧。

图4

从图中看出,发动机在 3000 转和 4500(RIO 为 4700)转出现两个扭力峰值,同时在两个转速间出现一个扭力 高原。扭力最大时,发动机加速最好,但发动机的怒吼也随之而来。 很多 TX 不明白为什么开到 120-130 时发动机在咆哮, 其实就是说明扭力最高值出现了, 不要以为怒吼后面是 更大的怒吼,因为最大值就是那两点,过去后声音就不那么大了。 一般 120-130 时是用的五档,这个时候 3000 转的峰值已经过去,3000 转的声音显然没有 4500 转声音大,所 以我们不觉得。而 120-130 是进入的第二个峰值区,转速增加了,扭力又最大,这个时候的声音当然也就最大, 过去后 140 以上声音就小多了,转速在增加,但扭力往下走,加速度不如前面,但速度依然可以上去,只是没那 么快了。 理论上是这么说,可实际上我觉得车子加速一直很好,只要舍得给油维持转速,6000 转都能继续加,这得益于 发动机扭力高原区比较长,而不像有的车由车低到高曲线很陡,上去的快下来的也快。 总之,我非常喜欢这个发动机。 四、找个实际车型详细解读: 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 5 雨燕 1.3

图 6 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(这一点 RIO1.6L 发动机从官方工况图上看也有类似的情况) 。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。 五、RIO、乐风车的 1.4L 发动机详细解读: RIO,雅绅特,乐风这三个车的 1.4L 发动机,都是 DOHC 16V 的,是不是一摸一样呢?那三个车的油耗有差别 吗?哪个省点?”(工况图没找到,请谅解) 发动机参数列表:三款发动机对比: 雅绅特 1.4L:发动机厂家型号 G4EE RIO1.4L:发动机厂家型号 G4EE 乐风 1.4L:发动机厂家型号 l95 气门结构:直列四缸 16 气门,顶置双凸轮轴.直列四缸 16 气门,顶置双凸轮轴.直列四缸 16 气门,顶置双凸轮 轴,twin-tec 技术 最大功率(kw(ps)/rpm) 70(95)/6000, 70(95)/6000, 69(94)/6000 : 最大扭矩(Nm/rpm) 124/4700, 124/4700, 128/4000 :

升功率(kw) 50.04, 50.04, 49.33 : 比功率(kw): 0.0619, 整备质量(kg): 0.0616, 0.0624 1105

1130, 1136,

DOHC,16V 不是判断发动机异同的唯一标准 首 先 , 三 款 车 的 发 动 机 确 实 如 网 友 所 言 , 同 属 “DOHC , 16V” , 即 通 常 所 说 的 双 顶 置 凸 轮 轴 (double over head camshaft ) ,16 气门(单缸四气门)的发动机结构,相较于早期的顶置单凸轮轴(sohc)和 8 气门(单缸两气门)发动机构造而言,“DOHC,16v”可以通过两进气门和两排气门的开关配合,使引擎具有更充 沛、合理的扭矩及功率输出,从而提高引擎的工作效率。而该项技术目前已被广泛应用于发动机设计当中,因此 并不能单一用此来判断引擎的相同与否。 三款车型,两款引擎。 在上述三款车型中,乐风虽然挂的是“通用雪佛兰”的标志,但其原型车是韩国大宇的 kalos,因此可以说网友提 出的三款车均为韩系品牌的产物。其中,北京现代的雅绅特和东风悦达起亚的 RIO 更是同一平台打造的产品,因 此二者同时使用了现代的 G4EE 发动机便不足为奇。至于乐风,虽为同排量的韩系产品,但并没有与前两者采用 相同的发动机,而是采用了具有澳大利亚霍顿 twin-tec 技术的 l95 引擎,其与 G4EE 性能调校上的差异在各项参 数中也表现明显。 油耗表现,G4EE 更优。 说到油耗,我们不得不来看两款发动机的实际性能调校。虽然,在数据列表中,乐风的 l95 引擎在 4000 转时便 来到扭矩峰值 128Nm, 相对于 G4EE 在 4700 转才达到的 124Nm, 高出了 4Nm, 看起来似乎中低转速性能要更优, 起步加速性能更好。但是,G4EE“扭矩曲线顶部平缓”,虽然在 4700 转时才达到扭矩峰值,但 3000 转时的扭矩表 现已与峰值相当接近,并在随后 3000-5000 转的中高转速保持了稳定持续的扭矩输出,而乐风的 l95 则呈“顶部较 为明显的抛物线状”,在中低转速的扭矩提升同 G4EE 相比较为缓慢,并且在 4000 转扭矩峰值过后回落更快,中 高转速的动力相对不足,在一定程度说明了其在城区频繁起步或者公路高速巡航时燃油会耗费较多。 与整车匹配后,由于 RIO 和雅绅特在车重上几乎相同,因此在油耗上不相上下,百公里综合油耗约在 7-8 之间, 而乐风虽然整备质量相对较小,但由于发动机响应较为迟缓,中高转速动力表现不足,百公里油耗约在 7.5l-8.5l 之间,略微逊色于 RIO 和雅绅特。 六、汽车的效率大小与发动机的速度特性曲线: 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?

G--就是比燃料消消耗量(克/千瓦小时) 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 线是随转速上升而上升,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。

先说这么多,以后如果找到图,再详细探讨。

沙发,留做进一步的总结。

RIO 的 G 线图 (就是比燃料消消耗量: 克/千瓦小时) 官方并没有给出, 但通过驾驶可以感觉其最低点在 2500~3000 转之间,也就是说此时挂 5 档行车,最省油,大概为:80 公里/小时。


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