萬有特性

內燃機的速度特性和負荷特性都只能表達兩個參數之間的關係，為了表示三個或者三個以上參數之間的關係，可以採用多參數特性，即萬有特性。

基本介紹

• 中文名：萬有特性
• 外文名：Universal characteristics
• 領域：汽車
• 組成：耗油率曲線和等功率曲線

定義

萬有特性是以轉速n為橫坐標，以扭矩T_tq或平均有效壓力P_me為縱坐標，在圖上畫出許多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發動機萬有特性。根據需要還可以畫出等過量空氣係數曲線，等進氣管真空度曲線、冒煙極限等。

萬有特性的製取

柴油機通常根據各種轉速下的負荷特性曲線，用作圖法可以得到萬有特性；而汽油機通常用速度特性法作出萬有特性圖。

等燃油消耗率曲線

（1）將不同轉速的負荷特性轉換為以平均有效壓力P_me或T_tq為橫坐標、燃油消耗率b為縱坐標的負荷特性，並逆時針旋轉90°。

（2）在萬有特性圖的橫坐標上，以一定比例標出轉速數值。縱坐標P_me的比例應與負荷特性P_me的比例相同。

等功率曲線

根據公式P_e= kP_men，可畫出等功率曲線，是一組雙曲線。

邊界線

將外特性中的T_tq-n畫在萬有特性上，構成邊界線。

汽、柴油機萬有特性比較

（1）汽油機：最低油耗偏高，經濟區偏小；等g_e線在低速區向大負荷收斂，說明汽油機在低速、低負荷g_e較高。等N_e線隨轉速升高而斜穿等g_e線，故N_e一定時，n越高越費油；n一定，比柴油機大，說明變工況工作平均油耗偏高。

（2）柴油機：最低g_e較低，經濟區寬；等等g_e線在高低速均不收斂，變化較平坦；等N_e線向高轉速延伸時，等g_e變化不大。

萬有特性的套用分析

萬有特性曲線實質上是所有負荷特性和速度特性曲線的合成。它可以表示發動機在整個工作範圍內主要參數的變化關係，用它可以確定發動機最經濟的工作區域，當然也可以確定某一排放污染物的最小值區域，等等。在發動機參數匹配過程中，通過參數匹配，使這些最佳性能區域落在最常用的工況範圍內，這是發動機性能匹配的重要原則之一。

從使用的角度看，在產品發動機萬有特性曲線圖上，如圖1，可以看出全工況範圍內，及各種負荷和各種轉速時，平均有效壓力p_e，功率P_e、耗油率g_e及排放量等參數的變化規律，從而能夠全面確定發動機最合理的調整和最有利的使用範圍，這對汽車底盤參數的選擇和設計是很有意義的。

例如，當發動機向汽車輸出某一功率時，可以找出該公里處的等功率線上對應的最低油耗率點擊相應的轉速，根據所有輸出功率值的最低油耗率轉速來設計汽車的傳動比，就可以使汽車獲得最佳的經濟性能，這正是汽車無極傳動比設計選擇的依據之一。當然通過萬有特性曲線也可分析、計算整車各擋位、各種坡度、不同車速下的經濟性和動力性等，從而制定出對發動機設計修改、安全壽命、使用、保養等有利的一些參考數據。

圖1 內燃機的萬有特性2

（1）由萬有特性可以方便地查到發動機在任何點（T_tq、n）工作時的P_e、b、P_me，發動機在任何點（P_e、n）工作時的T_tq、b、P_me以及發動機最經濟負荷和轉速。

（2）等燃油消耗率曲線的形狀及分布情況對發動機使用經濟性有很大影響。等燃油消耗率曲線最內層為最經濟區，曲線越向外，經濟性越差。

如果等燃油消耗率曲線橫向較長，表示發動機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下油耗較小。常用中等負荷， 中等轉速工況的車用發動機，希望其最經濟區處於萬有特性中部，等燃油消耗率曲線橫向較長。

等燃油消耗率曲線縱向較長，則發動機在負荷變化較大而轉速變化較小的情況下的燃油消耗率較小。 工程機械用發動機，希望最經濟區在標定轉速附近，等燃油消耗率曲線縱向較長些。