汽车发动机的主要性能指标
发动机主要性能指标及特性综述
发动机主要性能指标及特性综述摘要：本文是以发动机的性能指标及特性为对象，通过研究了解动力性指标、经济性指标、发动机速度特性、发动机工况与负荷、发动机性能指标分类、发动机调节特性、发动机性能特性、发动机性能指标的校、指示功率、指示燃油消耗率等概念及数据，让我们直观及更方便的的方法了解发动机的性能和特性，使我在维修、检测及提升性能等一些方面能更快更有效。
一、发动机主要性能指标：1、动力性指标2、经济性指标3、发动机速度特性4、发动机工况与负荷5、发动机性能指标分类二、发动机特性：1、基本概念2、发动机调节特性3、发动机性能特性4、发动机性能指标的校正三、发动机的指示指标：1、指示功和平均指示压力2、指示功率3、指示燃油消耗率一、发动机主要性能指标1.1、动力性指标（1）有效转矩（T+4）（单位N.m）发动机通过飞轮对外输出的转矩（2）有效功率（Pe表示，单位KW）A、定义：发动机通过飞轮对外输出功率称为发动机的有效功率B、计算公式：(3)发动机产品铭牌A、标定功率和标定转速：发动机产品铭牌上标明的功率及相应的转速称为标定功率和标定转速B、标定功率分类：15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率其中，汽车上常用15分钟功率作为标定功率1.2、经济性指标（1）表示方法：燃油消耗率（2）定义：指发动机每发出1KW有效功率，在1小时内所消耗的燃油质量（g为单位）（3）要求：燃油消耗率越低、燃油经济性越好（4）计算公式：1.3、发动机速度特性（1）定义：发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律（2）来源：发动机台架试验（3）发动机外特性：节气门全开时，台架试验所得到的速度特性称为发动机外特性（4）发动机部分特性：除节气门全开外得到的速度特性称为部分特性（5）发动机外特性曲线图1.4、发动机工况与负荷（1）工况（发动机工作状况）：一般用宅的功率与曲轴转速来表征，或也可用负荷与曲轴转速来表示（2）负荷：在某一转速下发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比（%）1.5、发动机性能指标分类发动机的性能主要有两个指标，一个是功率，一个是扭矩。
汽车结构性能与使用课件 单元五 发动机性能
2.平均有效压力（动力性）
定义：单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作 Pme， 单位为 MPa 。
Pme
Pe t V
Pe
60
n2 Vh i
30Pe
Vhin
式中 i ——缸数； Vh ——每缸工作容积； ——冲程数； Pe ——有效功率； n ——转速 。
3.有效热效率（经济性） 定义：发动机的有效功We与得到此功所消耗燃料热量Q1之比，记作 ηet。
• 机械损失组成 • 活塞与活塞环的摩擦损失 • 轴承的摩擦损失 • 驱动附属机构的损失 • 泵气损失 • 机械损失的评定：机械效率
6.机械效率
定义：有效功率与指示功率之比。
m
Pe Pi
1 Pm Pi
式中Pm——机械损失功率。
二、发动机特性 • 发动机主要性能指标,如功率Pe、转矩Ttq、耗油量 qmf、耗油率be及噪声和各种效率随发动机转速和 负荷变化的关系，称为发动机特性。
单元五 发动机性能指标
发动机的性 能指标
指示指标 有效指标
一、发动机的指示指标
指示指标是以工质（可燃混合气）在气缸内对活塞做功为基础。
指示指标
动力性经济性Fra bibliotek指示功
平均 指示压力
指示功率
指示热效率
指示 燃油消耗率
二、发动机的有效指标
有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表发动机的整体性能。
有效功率
机械效率
有效转矩
有效指标 平均有效压力
有效燃油消耗率 有效热效率
1.有效功率（动力性） 定义：发动机在单位时间曲轴对外输出的有效功称为有效功率，记作 pe 单位为 KW。 指示功率Pi，有效功率Pe，消耗功率Pm三者关系为 Pe=Pi-Pm
第三节发动机主要性能指标和特性
2.2 第三节： 发动机主要性能指标和特性 柴油机的负荷特性曲线分析
汽车工程系
从负荷特性曲线上可以看出，在接近全 负荷时，ge最低，因此，为了提高汽车 的燃料经济性，希望发动机经常处于ge 低，负荷又较大的经济负荷区运行。
汽、柴油机负荷特性曲线的比较 第三节： 发动机主要性能指标和特性
汽车工程系
3、发动机万有特性
第三节： 发动机主要性能指标和特性 根据万有特性，可以看出发动机在任 何转速与负荷运行时的经济性。最内 层的等耗油率曲线相当于最经济的区 域，曲线越向外，经济性越差。等耗 油率曲线的形状及分布情况对发动机 的使用经济性有重要影响。若等耗油 率曲线在横坐标方向较大，则表明发 动机在转速变化较大而负荷变化较小 的情况下工作时，经济性好；若在纵 坐标方向较长，则表示发动机在负荷 变化较大而转速变化范围不大的情况 下工作时，燃油消耗率较小。
柴油机速度特性曲线
测定柴油机速度特性时， 除保持油量调节拉杆位置 不变外，供油提前角调整 到最佳状态，水温、油温、 油压等也应保持正常稳定 状态，如图所示为油量调 节拉杆在全、中、小3个 位置时的特性曲线，全位 置曲线即为外特性曲线。
汽车工程系
第三节： 发动机主要性能指标和特性 由曲线可知发动机转矩Me 随发动机转速n增加而缓慢 增加，在中等转速范围内， Me随n增加而降低，这样柴 油机的转矩曲线比较平缓， 这对柴油机运转的稳定性和 克服超载能力是不利的。为 此，柴油机必须通过调速器 中的油量校正装置来改造柴 油机外特性转矩曲线。
汽车工程系
第三节： 发动机主要性能指标和特性
汽油机速度特性曲线分析 测定汽油机速度特性曲线时，除了保持节气门开度 不变之外，化油器、点火提前角均需调整到最佳状 态，水温、油温、油压等也均应保持正常稳定的状 态。从速度特性曲线上可看到发动机有效功率Pe 、 有效转矩Me 、有效燃油消耗率 g e 等随转速变化 的规律，如下图所示，为某汽油机节气门开度在 全开、中等开度和小开度3中状况时的特性曲线。
发动机术语及特性曲线
1、发动机主要性能指标： 、发动机主要性能指标： 动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速； 动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速； 经济性能指标；燃油消耗率、润滑油消耗率； 经济性能指标；燃油消耗率、润滑油消耗率； 运转性能指标：寿命和可靠性、启动性能、 运转性能指标：寿命和可靠性、启动性能、噪声 和排气品质； 和排气品质； • （1）有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩 ）有效转矩： 称为有效转矩， Te表示 单位N.m， 表示， 称为有效转矩，以Te表示，单位N.m，有效转矩 与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 • （2）有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率 ）有效功率： 称为有效功率， 表示， 称为有效功率，用Pe表示，它等于有效转矩与曲 表示 轴角速度乘积。 轴角速度乘积。 • 发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速，称为 发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速， 额定功率和额定转速。 额定功率和额定转速。 • • • •
发动机性能参数定义
• （12）、 工况（指发动机的工作状况）：一般用 ）：一般用 ）、 工况（指发动机的工作状况）： 它的功率与曲轴转速来表征， 它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲 轴转速来表明 。 • 固定式内燃机工况：直线工况和点工况 固定式内燃机工况： • 直线工况：转速近似不变，但功率变化很大；如 直线工况：转速近似不变，但功率变化很大； 发电机、空压机和水泵等； 发电机、空压机和水泵等； • 点工况：转速和功率均恒定；如排灌内燃机； 点工况：转速和功率均恒定；如排灌内燃机； • 螺旋桨工况：功率与转速近似成三次方关系； 螺旋桨工况：功率与转速近似成三次方关系； • 车用（面）工况：功率和转速在大范围内独立变 车用（ 工况： 无确定函数关系；陆地运输机械、 化，无确定函数关系；陆地运输机械、工程机械 等 • （13）、 升功率：最大功率与排气量的比值；表 ）、 升功率：最大功率与排气量的比值； 示了单位气缸工作容积的利用率， 示了单位气缸工作容积的利用率，升功率越大表 示单位气缸工作容积所发出的功率越大； 示单位气缸工作容积所发出的功率越大；
发动机的主要性能指标和特性
Aspiration Twin Turbocharged Twin Turbocharged
Valvetrain DOHC 4valves per cylinder DOHC 4valves per cylinder
Power 600 PS (440 kW; 590 hp)@7000 rpm 499.84 PS (367.63 kW; 493.00 hp)
பைடு நூலகம்
B 3 be 10 (g / kW h) Pe
B—发动机在单位时间内的耗油量 Pe—发动机的有效功率 四行程汽油机一般为270～325 g/(kW· h) 四行程柴油机一般为190～238 g/(kW· h)
Ford Focus 1.0 EcoBoost Turbo Displacement: 999cc Number of cylinders: Three Power Output: 123bhp Bore x stroke: 71.9mm x 82mm Compression ratio: 10:1
国权威汽车评鉴杂志《沃德汽车世界》（Ward’s AutoWorld）
1. 动力性指标
有效功率：发动机在单位时间对外输出的有效功 称为有效功率，符号：Pe ,单位：kW
Te n 2 n 3 Pe Te 10 (kW ) 60 9550
有效功率Pe ：发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的功率。 单位为kW。 有效转矩Te ：发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的转矩。单 位为 N· m。 发动机转速：发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速, 表示符号：n, 单位：r/min 标定转速：发动机产品标牌上的有效功率及其相应的转速 分别称为标定功率和标定转速
Torque 600 N· m (443 ft· lbf) -
发动机主要性能指标特性及编号规则
第4节 发动机主要性能指标特性及编号规则
第四讲 2课时
本章综述
发动机主要性能指标 特性及编号规则
发动机主要指标
发动机特性 发动机编号规则
1
2 3
本 节 展 开
发动机的主要性能指标
动力性指标
表示发动机作功能力大小
经济性指标
发动机热效率和燃油消耗率
环境性能指标
指发动机排放品质和噪声 水平
可靠性指标
规定条件下，正常持续工作 能力
强化指标
评价发动机承受 热负荷和 机械负荷能力
耐久性指标
主要零件磨损到不能继续正 常工作的极限时间
工艺性指标
制造和维修的方便程度
一、发动机主要性能指标
1、动力性指标：
1）指发动机有效转矩和有效功率两者之间关
系。
2）有效扭矩Me: 通过输出轴对外输出的扭矩。 3）有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外 输出的动力。
汽车发动机构造与维修第第4节发动机主要性能指标特性及编号规则第四讲22课时发动机主要指标发动机特性发动机编号规则本章综述发动机主要性能指标特性及编号规则123发动机的主要性能指标本节展开动力性指标表示发动机作功能力大小强化指标评价发动机承受热负荷和机械负荷能力经济性指标发动机热效率和燃油消耗率环境性能指标指发动机排放品质和噪声水平可靠性指标规定条件下正常持续工作能力耐久性指标主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间工艺性指标制造和维修的方便程度11指发动机有效转矩和有效功率两等
排放指标：有害气体（co、HC、NOX）的排放量 1） 噪声：燃烧噪声、机械噪声 起动性能：发动机起动的难易程度
2）起动性能 我国标准规定，汽油机在-10℃，柴油机在-5 ℃ 的气温条件下， 能在15s以内能自行运转。
汽车发动机的性能指标
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发动机原理基础知识
气体的热力性质 热力学第一定律 热力学第二定律 发动机的循环 发动机的性能指标 发动机的机械效率
3/28
第五节
发动机的性能指标
一、指示性能指标
二、有效性能指标
三、发动机其他性能评定
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一、指示性能指标
指示性能指标是以汽缸内工质对活塞所做的有用功为基础的 性能指标，只能评定发动机实际工作循环进行的质量好坏。 1.平均指示压力 2.指示功率 3.指示燃油消耗率 4.指示热效率
转速一定，随负荷增加，机械损失功率缓慢增加；
转速一定，在中小负荷范围,随负荷增加，指示功率迅速增加； 在大负荷范围,随负荷增加，指示功率缓慢增加。怠速时，指 示功率等于机械损失功率。 由 m 1 可知，在转速一定时，在中小负荷范围，随负荷增 加，机械效率η m增长较快。在大负荷范围，机械效率η m的增 长速度也逐渐缓慢。在怠速时，机械效率η m等于零。
15/28
6．有效热效率
有效热效率:指发动机实际循环有效功与所消耗热量之比。
We e Q1
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三、发动机其它性能
1．排放性能:有害气体、颗粒（指发动机排出的除水以外 任何液态和固态微粒）。 2．噪声：我国噪声标准中规定轿车噪声不得大于84dB 。 3．冷起动性能：指发动机在低温条件下起动的可靠性，它 直接影响发动机的燃料经济性、使用寿命和驾驶员的劳动 强度等。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽 油机在－10℃、柴油机在－5℃以下的气温条件下，接通起 动机，15 s内发动机应能顺利起动。
m me Pe
3）强化系数：指平均有效压力pe与活塞平均速度Cm的乘积。
第一章汽车发动机性能的评价
(4)进气晚关角β 进气门晚于活塞到达下止点而关闭的角度称为进
气晚关角。
(5)气门重叠角α+δ 排气门晚关和进气门早开必然形成气门开启重
叠，其重叠开启的角度称为气门重叠角。
二、充气效率及其对发动机性能的影响
1.充气效率
2.影响充气效率的因素
(1)进气终了压力pa′ pa′对ην有重要影响，pa′越高，ην值越大。
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•图1-4 发动机机械效率随负荷变化的 关系曲线
第一章汽车发动机性能的评价
•第一节 发动机动力能和经济性能的评价指标
•(3)润滑油品质 在机械损失中，摩擦损失占了很大的百分比，因此 改善相对运动面上的润滑条件可以显著提高ηm。
•表1-7 常用发动机润滑油的粘度等级及使用环境温度范围
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第一章汽车发动机性能的评价
•第二节 发动机的换气过程
•1)增大进气门直径，即增大进气门处的有效流通截面面积，选择合 适的排气门直径。 2)为了进一步增大进气门流通截面，提高充气量，现代发动机采用 了3～5个(每缸个进气门，1～2个排气门)的多气门结构。
•表1-8 几种典型的多气门与2气门轿车发动机动力性能比较
1_第一章汽车发动机性 能的评价
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2023/5/7
第一章汽车发动机性能的评价
•第一章 汽车发动机性能的评价
１)动力性能指标：有效功率、有效转矩、发动机转速、活塞平均 速度等。 ２)经济性能指标：有效热效率、有效燃油消耗率等。 ３)强化指标：升功率、强化系数等。 ４)有害物质排放指标：CO、HC、NOx和微粒等。 ５)其他运行性能指标：噪声和冷起动等。 ６)使用性能指标：可靠性、耐久性、维修方便性。 第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标 第二节 发动机的换气过程 第三节 燃料的特性及其对发动机的影响 第四节 柴油机混合气的形成与燃烧
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汽车发动机的主要性能指标
1、最大功率
发动机工作时输出的功率与发动机转速有关。
当发动机转速达某一值时，输出功率为最大，成为发动机最大功率。
同时，发动机最大功率时对应的转速，基本上就是发动机的最高转速。
轿车或者客车发动机最大功率时的转速要高于载货汽车，以便适应其高速行驶的需要。
最大功率的单位为千瓦。
2、最大扭矩
发动机工作时，输出扭矩也是随转速变化而变化的。
当达到某一转速时，输出扭矩最大，称之为最大扭矩，单位为牛顿·米(也有千克·米，两者换算是1千克·米=9.8牛顿·米)。
最大扭矩时对应的发动机转速低一些对汽车尤其是载货汽车正常行驶是非常有利的。
当汽车行驶阻力增大（例如爬坡）会使车速降低，导致发动机转速也降低。
发动机转速降低会使发动机输出扭矩增大，以克服增大的行驶阻力，防止汽车车速进一步降低。
不论是最大功率还是最大扭矩，都必须将加速踏板踩到底才可能达到。
3、最低燃料消耗量
发动机每千瓦功率每小时消耗的燃料量称为燃料消耗率。
燃料消耗率也和转速有关。
当达到某一转速对，燃料消耗率为最低，称之为最低燃料消耗率，单位为克／（千瓦、小时）。
一般要求发动机在一个宽广的转速范围内都具有较低的燃料消耗率，最低燃料消耗率对应的转速应位于常用转速范围。
4、升功率
发动机每升工作容积发出的功率称之为升功率。
可用来衡量发动机的强化程度。
一般多用提高发动机转速的方法来提高升功率。
因此升功率大的发动机转速高，体积小。
5、比重量
发动机净重与发动机最大功率之比。
衡量发动机重量利用程度。