发动机的外特性和万有特性浅述数控车床

我们在购买车辆的时候在配置表里通常会看这样几项参数：最大功率、最大功率转速、最大扭矩、最大扭矩转速，以此来判断动力的强弱，伴随着涡轮增压技术的普及，相同排量的自然吸气的发动机功率和扭矩都得到了提升，但是为什么还有很多人吐槽小排量涡轮增压发动机动力弱，低转速扭矩输出弱，想要看这其中的功率输出变化这就要提到发动机的外特性曲线图了。

发动机的外特性曲线图包括：转速、功率、扭矩这三个参数（有些厂家可能会将燃油消耗添加进去），外特性是决定发动机性能的决定性因素：通过功率判定发动机的最高速度性能、扭矩判定发动机的加速、负载能力，三者的物理关系为P＝MN／9550，其中P为功率M为扭矩N为转速。

发动机外特性曲线是当发动机节气门开度为100％时测得的发动机输出功率（扭矩）随转速变化的曲线。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，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。

上图为测试马自达阿特兹的发动机外特性图，左面竖标为扭矩 右面竖标为功率 下面的横标为转速，由图可以看到在3300rpm获得的最大扭矩转速，扭矩输出平稳5000rpm之后扭矩才开始下降，最大功率出现在6100rpm左右，其作用在于可以通过发动机外特性曲线图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，根据负荷变换档位、选择最佳的经济区间。

功率的曲线图在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，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。

上面我们讲到发动机的外特性，但是发动机外特性是100％油门开度下转速、扭矩、功率三者之间的关系特性，日常驾驶很少用到地板油，不能准确衡量动力输出。

严格意义上，轮边动力才是车辆动力的最终决定因素，从发动机到车轮，中间经过整个传动系统。相应的，传统系统的效率和传动比会决定发动机能量的传输效果。在此，先不谈总的传动比、传动效率，先说说发动机的动力输出逻辑——也就是发动机标定。

相同转速不同负荷下（不同油门）对应功率扭矩大小——发动机万有特性（还包括燃油消耗），日常驾驶可以直观感受到。发动机外特性是衡量发动机可以达到的最大性能，是整个动力性能的基础反映，至于这个性能使用多少，就是标定来决定，这也是相同发动机有高低功率版的根本原因。

主要通过调整点火提前角、喷油正时（包括喷油时机、喷油量）来达成动力、排放、经济性，乃至于NVH性能的统一、妥协。同时决定相同转速不同负荷下的功率、扭矩、燃油消耗形成发动机万有特性图。

发动机万有特性曲线图，也叫MAP图；其中，平均有效压力是指单位气缸容积内所做的有效功，用来衡量发动机做功能力。

纵坐标有两部分组成，左侧纵坐标表示扭矩，右侧纵坐标表示缸压；横坐标表示转速。实线表示燃油消耗率，单位是g／kw；虚线表示功率。每一条实线和虚线上数值大小相同，所以也被称为等油耗率曲线、等功率曲线。

利用这张图，就可以找到同一转速下不同负荷的动力输出，部分负荷特性，也可以找到。每个转速下都有一个最大功率输出点，同时对应一个最大扭矩，此时的功率和扭矩就是“地板油”时的动力——外特性输出。

同时，也能看到部分负荷特征时，输出的功率扭矩基本成线性分布，可以这么理解——外特性的输出特征决定了部分负荷的输出特征。所以外特性可以比较准确的衡量发动机动力性。

万有特性曲线可以确定发动机最经济的工作区域，针对这张图上的该款发动机，经济性最好的区域是图示黄圈位置。油耗最低，转速集中在2800——3200转，对应功率分布在25——32kw，扭矩在81——102N．m区间内。

每款发动机万有特性不一样，经济性区间也不一样，不能一概而论什么转速区间油耗低。

比如这款汽油机经济性最好的区间是1800——4100区间，对应功率涵盖17——46kw，扭矩86——120区间。就经济性来说，希望这个等油耗率曲线覆盖更大的转速区间，同时功率扭矩输出区间也尽可能大，这样可以覆盖更多的工况。

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