1、什么是發動機負荷1、 負荷率的概念  負荷率是一個在某特定發動機轉速下扭矩的百分比相對概念，它的嚴格定義是指同發動機轉速下，部分節氣門下發出的扭矩與節氣門全開時發出的最大扭矩之比值。  對于汽油機來講，一個通俗的表達為：某個發動機轉速下，部分節氣門開度下的進氣量與節氣門全開時的進氣量，也可以代表負荷率。原因在于汽油燃燒系統一般看作是空燃比為1的均質燃燒系統，其扭矩輸出模式為進氣充量調節。Toyota或Honda等日企更傾向于使用進氣量表達負荷率，而歐美更多采用扭矩表達負荷率。  節氣門開度與扭矩不呈線性關系，并不能準確表達負荷率的概念

2、。但仍有部分公司在開發試驗中沿用這個概念，比如PSA及國內一些企業。  對于柴油機來講，其燃燒系統工作原理是質調，即在額定轉速以下，噴油量與扭矩輸出呈線性關系。因此某轉速下，部分油門開度下的噴油量與全油門時噴油量之比可以準確表達負荷率的概念。但有一個例外，如果轉速超出額定轉速，進入超轉速區域（如在高怠速時），噴入燃燒室的油全部用來克服發動機的摩律功，對外輸出扭矩為零。這個時刻，發動機就沒有負荷。  但在實際的發動機數據流中，我們常見的發動機負荷參數，在某些情況下，與我們上面所述的負荷概念有所不同，甚至目前出現了大家錯認為負荷概念是外界阻力的情況。一旦出現發動機負荷

3、參數數值比較大的時候，就有技術人員用發動機負荷增大，即發動機運行阻力過大來形容此時發動機的工作狀態。這主要是由于很多技術人員對負荷概念認識不清所導致的。下面我簡單地對發動機負荷這一概念進行分析，以增加一線技術人員對發動機負荷這一數據參數的深刻認識。  在發動機負荷這一概念產生的初期，是用部分節氣門開度所產生的發動機扭矩與節氣門全開時發出的最大扭矩之比來進行定義的。在發動機研發階段用這個概念來進行定義應該是非常正確的。但用于實際運行一定時間后的發動機，尤其是帶有故障的發動機來說，則很容易讓我們產生迷惑，這主要是由于發動機負荷參數的數據值在較大值時，并不是有同樣大的發動機扭矩輸

4、出，這與常規意義上的負荷的概念出現了差異。發動機負荷增大了，發動機的輸出功率、扭矩并沒有顯著增加，仍然與當時的發動機運行阻力相同。  比如當發動機在怠速出現1缸失火故障時，由于1缸工作不良導致發動機輸出扭矩下降，導致發動機出現轉速降低的情況。此時發動機ECU會啟動怠速轉速控制，通過開大節氣門，提高進氣量、噴油量來彌補1缸失火導致的輸出扭矩下降情況，從而起到怠速轉速穩定的作用。因此，從發動機負荷的角度看，發動機的負荷數值是增大的，但發動機本身的運轉阻力并沒有發生變化。2、 發動機輸出扭矩與負載  我們先從發動機輸出扭矩與負載來進行解釋。發動機受力分析的參考

5、點是曲軸，發動機輸出扭矩F與負載扭矩f在曲軸上的合扭矩決定了曲軸轉速，即發動機轉速。當輸出扭矩大于負載扭矩時，曲軸產生加速度，發動機轉速升高；反之則降低；相等時則恒定。怠速運轉時，發動機的輸出扭矩等于內部負載扭矩，而當前者小于后者時，發動機將會出現抖動甚至熄火。  車輛能夠穩定或者加速行駛，其關鍵就在于發動機輸出的動力能夠滿足克服外界阻力，使車速保持一定或提高速度的能力。而外界阻力除發動機本身運轉的機械阻力外，還包括空氣阻力、滾動阻力、坡道阻力、加速阻力等。1怠速工況及負荷  發動機怠速時，由于沒有對外的功率輸出，只需要克服本身機械運轉的阻力即可。這樣怠

6、速時進入汽缸的混合氣，只需要滿足燃燒后輸出的F作用力與機械阻力f相同，即能保證發動機以穩定的轉速運轉（圖1）。  如果此時增加外界的負荷，如打開空調、轉動方向盤、打開大燈，都會導致發動機的負荷增大，怠速時進入汽缸的混合氣所做的功（F驅動力）已不足以克服此f阻力。這將導致發動機的轉速降低。因此，發動機ECU會根據此外界負荷增加的情況增加進氣量，以提高作用在活塞上方的廠驅動力。  怠速工況下，發動機沒有對外輸出扭矩。汽缸內混合氣燃燒做功產生的扭矩只是用來維持活塞的吸氣、壓縮、做功、排氣行程，以及水泵和發電機的運轉。  平常提到的怠速實際上

7、是指發動機平穩運轉的最低怠速。習慣上維修人員常將不踩加速踏板或節氣門怠速觸點接通的狀態視為怠速，這偏離了怠速的外部負載扭矩為零的本質屬性。如上面提到的空調開啟、轉向助力泵工作或帶擋滑行等。  即使未踩下加速踏板，只要外部負載扭矩不為零，仍然不能將發動機轉速視為怠速。相反，踩下加速踏板，無論發動機轉速有多高，只要外部負載扭矩為零，仍可將發動機轉速視為怠速。但此時的怠速應該稱之為“高怠速”。  在實際維修作業中，維修人員常會采用急加速的方式來觀察發動機的扭矩輸出能力。這實際上是利用曲軸加速所產生的額外負荷來模擬發動機的外部負載扭矩。在這種情況下發動機外部負載

8、扭矩雖然為零，但急加速時由于氣體運動的慣性和摩擦力會通過活塞傳給曲軸，瞬間產生較大的內部負載扭矩。維修人員把這個較大的瞬間內部扭矩以外部負載扭矩來看待，這樣在某種程度上不必通過路試便可以間接地觀察到發動機扭矩增加的潛力。  但是由于該內部扭矩增加的量有限，無法完全模擬發動機大負荷或全負荷工況下的外部負載，所以常會出現實際車輛加速無力或無高速，但原地空負荷急加速正常的情況。  發動機的怠速，指的是在沒有對外動力輸出時的最低平穩運轉速度。實際上為了控制尾氣排放、為了車輛起步時的平穩性，通常意義上的怠速轉速已經高于了實際理論意義上的怠速值，在傳統化油器的發動機

9、上，我們見過400500r/min左右的怠速，發動機一樣能夠穩定的工作，但此時由于發動機轉速較低，汽缸內的混合氣量相對較少，燃燒速度較低，混合氣偏濃，尾氣排放的CO、HC化合物的生成量較高。所以常規發動機的怠速轉速一般在700±50r/min。自動擋車輛怠速轉速在750±50r/min.由于車輛在原地不動的過程中，可能會由于打開空調、打開前照燈等大負荷電器設備，導致發動機的負載增大。此時，如果發動機沒有進行相應的怠速轉速控制，增大進氣量來補償外部附件帶來的運轉阻力的話，就會由于發動機輸出扭矩小于負載的增加量，導致發動機運轉速度降低、出現發動機抖動甚至熄火的故障。 

10、 為了維持發動機運轉的穩定性，當打開空調、打開大負荷用電器時，需要及時向發動機控制電腦發出負載信號，甚至在某些車型中空調的壓縮機運轉是受發動機電腦控制的，發動機電腦在發出允許壓縮機工作信號（或者直接控制壓縮機繼電器）的同時，通過增加進氣量來提高發動機的轉速以適應發動機負荷的增大，這樣就起到了維持發動機怠速穩定運轉的作用。此時，我們從數據流中可以明顯看到發動機負荷數值增大的情況。從數據流中可以看出，怠速時發動機的轉速為647r/min，進氣量為1.65g/s，計算負荷數值為32.5%，打開空調后發動機的轉速為861 r/min，進氣量為3.45g/s，發動機計算負荷數值變為44.7%。

11、  當發動機由于某種情況出現空調開關信號，或電負荷信號、或者轉向助力信號無法輸入的情況，就可能會導致發動機無法及時進行怠速（負荷）補償，彌補功率的提升需求。此時，會出現發動機怠速抖動的故障。  反之，如果出現上述信號異常輸入發動機電腦的情況，則可能導致發動機轉速異常升高，怠速轉速過高，甚至出現發動機轉速忽高忽低的故障。此時觀察數據流，可以看到發動機負荷增大的數據，另外，可以觀察到相應負荷請求信號的接入。如轉向助力信號處于ON、電負荷為ON等。  比如，曾經一部轎車，出現發動機怠速轉速達到1000r/min居高不下的故障，維修站認為是怠

12、速電動機故障，更換后無法解決，經我檢查后，發現怠速時，轉向助力信號始終處于ON的數據，拔下開關插頭，信號為OFF，怠速恢復正常，判定為轉向助力開關損壞所致。  如果發動機機械、點火、燃油系統發生故障，則會由于發動機功率、扭矩的降低，在一定節氣門開度下，輸出扭矩無法克服發動機運轉的機械阻力，導致發動機轉速降低，出現抖動甚至熄火的故障。2發動機電腦補償方式  根據出現故障的部位或者原因的不同，發動機電腦進行補償的方式也有所不同，常規而言，發動機進行補償的方式，就是增大進氣量，增加噴油量，增加進入汽缸的混合氣的數量，以起到增加發動機輸出扭矩的作用。從發動機負荷

13、數據看是處于增大的狀態。  以4缸發動機為例，如果其中任意一缸點火不良，則會出現發動機一個做功行程中，總的扭矩輸出不足的情況。這就如同4人抬轎，其中一人偷懶就會出現轎子傾斜的情況。此時，勢必需要其余三人掌握好平衡。  而作為4缸發動機，其余3個汽缸就不得不承擔更大的載荷。雖然負荷增大，輸出扭矩卻與原來持平或者更大，這是因為其余3個汽缸不得不承擔不工作缸的摩擦阻力。  從進氣量的控制方面看，雖然不工作汽缸不再對外輸出做功，但其依然要進行“進氣、壓縮、做功、排氣”四個沖程的動作。而發動機ECU依然允許噴油器對其噴射燃油（目前采用失火檢測控

14、制的發動機，會對失火汽缸進行斷油控制，但是僅限于電腦檢測到點火線圈及其線路出現短路、斷路的情況）。  而相對于進氣量來說，電腦仍舊保持相應的噴油量，此時就會出現單缸噴油器燃油浪費的情況，這導致尾氣中出現日C， 02同時過高的情況，這也會進一步導致發動機電腦對此工況的失控，甚至會出現混合氣繼續加濃的情況。  原有的F=f時，發動機的輸出扭矩與發動機阻力相等，發動機能夠以穩定的轉速轉動。如果將發動機的各個汽缸輸出的動力分解，我們可以看到4缸發動機，是由F1、F2、F3、F4組成，此時的F=F1F2F3F4=4F1，如果出現了其中的任一缸工作不良（比如1缸不良

15、），則會出現廠=F2F3F4=3F1，此時驅動力廠就會小于阻力f（F<f），這將導致發動機轉速降低，怠速時發生怠速抖動甚至熄火的故障。發動機電腦因而會啟動怠速轉速控制，通過增大進氣量、噴油量，使其余3個汽缸發出更大的扭矩，以克服發動機本身運行阻力。  此時的驅動力F=F2'F3'F4'=f，這樣本來有4個汽缸來完成的工作，在電腦控制下由3個工作良好的汽缸來完成，并且要承擔工作不良汽缸的機械阻力。因此，從發動機本身來說，就要增加額外的混合氣數量，繼而發動機的負荷就大于了正常值。  以之前在發動機數據流分析系列文章中提到的別克英

16、朗為例，發動機轉速達到接近1000r/min，進氣量達到8.96g/s，節氣門開度達到16.3%，噴油時間為5.81 ms，發動機負荷為59.2%。出現發動機怠速轉速高于正常怠速，加速遲緩、動力不足的故障。其中的發動機負荷已經超過了50%，但實際的發動機輸出扭矩則沒有明顯的大幅上升。其原因是由于此時的發動機點火提前角已經推遲到了16.8°，過遲的點火時刻，使得發動機輸出功率大幅降低。  三、總結  通過以上介紹，大家了解到發動機負荷這一參數。在發動機數據中，我們應當以進入汽缸的混合氣數量來進行形容比較合適，而這一數量是相對于發動機節氣門全開時的進氣量作為對比來得到的負荷百分比。我們還應當認識到，發動機進氣量大，發動機負荷大，這并不代表發動機實際的輸出扭矩一定大。  當發動機出現汽缸壓力低的情況時，怠速時的發動機進氣量就會比正常時要高，噴油量也相應增大，發動機負荷數據也會增加。發動機點火不良導致發動機功率下降時，電腦也會通過增加進氣量來彌補發動機扭矩的降低情況，此時發動機負荷數據也會呈現增加的狀態。當節氣門后方發生真空泄漏的