發動機外特性曲線（工況圖）疑惑

今天研究了一下發動機理論，本着程序員精神，仔細分析了一下發動機工況圖，頭腦中出現了一個難以解釋的疑惑，還請你們來幫忙答疑解惑。

1 發動機外特性理論
 
當汽油機的節氣門開度必定，其有效功率、有效轉矩、耗油率等性能指標隨轉速變化而變化的關係成爲發動機的速度特性。
節氣門全開時的速度特性成爲外特性。 

測取方法：節氣門保持不變，改變發動機的外部負荷，在不一樣轉速下測出各穩定工況的有效功率、有效轉矩、耗油率，並繪製出曲線。

2 測量過程
 首先把節氣門固定到最大開度，並在整個測量過程當中保持不變，同時讓發動機空載運行。假設穩定後發動機的轉速爲7000轉/分。
此時獲得數數據：
負荷            發動機轉速
0                 7000
而後開始一點點增長髮動機的負荷，增長負荷必然會致使發動機轉速下降，假設如今負荷是100Nm，此時發動機穩定運轉的轉速爲6000轉/分，因而咱們獲得數據：

負荷            發動機轉速
100                 6000
顯然發動機穩定運轉時，負荷=發動機的有效扭矩。繼續增長負荷，轉速必定也會繼續降低，而後咱們獲得以下數據：

 負荷            發動機轉速
200                 5000
300                 3000
400                 2000
500                 1000

當負荷加到600時，發動機被迫中止了。

把上述數據繪製成曲線：

 

節氣門不變的狀況下，隨着負載的增大，必然致使轉速降低，上述曲線體現了這個過程。

 3 大大的疑問

 然而實際的外特性曲線卻不是這樣的，例以下圖是一個實際發動機的外特性曲線圖。

 

能夠看出輸出扭矩和轉速的關係曲線並非一條平順的曲線，而是出現了拐點。上圖中轉速800-1000這段曲線中，輸出轉矩增長的同時，發動機轉速也在增長。也能夠這麼說：節氣門開度不變的前提下，負荷增長卻致使了轉速也在增長。這顯然有悖常理！！

一樣的，也會出現這樣的疑問：

 
上圖中的A、B兩點處的輸出扭矩相同，可是發動機卻穩定在不一樣的轉速上。 

也許有人說工況圖上的輸出轉矩不等同於給發動機加的負荷，那麼圖上的縱座標到底是什麼？有一點能夠確定：只有外部負荷形成的阻力轉矩等於發動機的輸出轉矩時，發動機才能穩定運轉的轉速上。

還請大神們爲我答疑解惑，不勝感激！ 

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想了一下午忽然頓悟了。

問題出在假想的測量過程是不符合實際的。
負荷            發動機轉速
0                     7000
100                 6000
200                 5000
300                 3000
400                 2000 （不可能出現）
500                 1000 （不可能出現）

實際狀況是：
假設當負荷增長到300後，發動機穩定到轉速3000上。此時，若是把負荷繼續增大，會致使轉速下降，這沒問題。關鍵是，此時轉速的下降惡化燃燒效率，會進一步減少發動機的輸出轉矩，又加速了轉速的下降，這是一個惡性循環的過程，最終會致使發動機中止轉動。爲了保持發動機能穩定轉動而不是停掉，此時必須減小負荷了。好比減小到200，此時發動機又穩定運行到了2000轉/分的轉速上了。
負荷            發動機轉速
0                     7000
100                 6000
200                 5000
300                 3000（再增長負荷，就會致使停機）
200                 2000 

2000轉/分這個點也是比較特殊
（1）此時若是繼續減少負載，固然發動機轉速就會增長，增長了轉速會致使燃燒充分，進而增長了輸出轉矩。這是一個良性的循環過程。
（2）此時若是增大負載，固然發動機轉速就會下降，那個惡性循環就會開始，最終致使停機。

因此此時的測量比較有意思，有兩個選擇：
（1）先稍稍增大負荷好比210，而後發動機轉速下降，惡性循環開始。而後爲避免停機，再大幅下降負荷，好比100。而後就會穩定轉動到一個低於2000的轉速上，好比1000.
因而獲得：
負荷            發動機轉速
100                 1000

(2) 下降負荷，好比100，此時發動機必然加速，加速後燃燒更充分，輸出轉矩更大，又繼續加速。若是此時負荷再也不變化，那麼發動機會一直加速到6000轉/分，此時發動機內部阻力平衡了燃燒的正面影響，發動機穩定到6000轉運行。
因而獲得。
負荷            發動機轉速
100                 6000

因爲6000轉時的負荷已經測過一次了，因此（2）這種方式不會在實際測量中採用。

彙總咱們的數據以下：

負荷            發動機轉速
0                     7000
100                 6000
200                 5000
300                 3000（再增長負荷，就會致使停機）
200                 2000 
100                 1000

看到沒有，確實會出現：節氣門、負荷都相同的狀況下，發動機能夠穩定運轉到不一樣的轉速下。以負荷100爲例：

發動機能夠穩定運行到1000轉/分，也能夠穩定運行到6000轉/分。在1000轉/分時，主要是燃燒很差致使輸出轉矩小，而在6000轉/分的時候，主要是發動機內部阻力致使輸出的轉矩變小。
 
 前面分析中的良性循環和惡性循環階段就是發動機不穩定的階段。下圖是速騰1.8T發動機外特性曲線。



下面來看看它的實際運用，假設汽車要爬一個坡。
按照不一樣狀況分析：
（1）車子距離坡入口20米，此時踩死油門，發動機加速來到入口處，可是發動機此時還沒有到達2000轉/分。坡度致使發動機負載增大，轉速下降，輸出轉矩進一步下降，轉速急劇下降，惡性循環開始。最後發動機熄火，汽車沒有成功越過坡。

（2）車子距離坡入口50米，此時踩死油門，發動機加速來到入口處，此時發動機轉速已經達到3500轉/分。坡度致使發動機負載增大，轉速下降，此時轉速的下降並無致使輸出轉矩的下降，轉速下降的並非很快，車子成功越坡。
 
（3）車子距離坡入口100米，此時踩死油門，發動機加速來到入口處，此時發動機轉速已經達到4500轉/分。坡度致使發動機負載增大，轉速下降，可是轉速的下降卻致使了發動機輸出轉矩的增長，因此轉速會下降的很慢，能順利越過坡路。