发动机工况图
发动机的特性曲线分析
发动机的特性曲线分析发动机特性§6-1 发动机⼯况和性能指标分析式⼀发动机⼯况在绪论中我们已经介绍过⼯况的概念。
有效功率Ne 和转速n 决定了发动机的⼯作运⾏情况。
⼯况 — Ne ，转速n 。
发动机的⼯况分为点⼯况、线⼯况和⾯⼯况。
⼆发动机性能指标分析式1 p k e vi m =1ηαηη2 M k e vi m =2ηαηη3 N k n e vi m =3ηαηη4 g k e i m =41ηη 5 G k n T v=5ηα§6-2 发动机速度特性发动机节⽓门开度（或油门开度）不变，发动机性能指标随转速n 变化的关系。
如：汽车爬坡或阻⼒变化时, 节⽓门（或油门）开度不变, n 随外界负荷的变化⽽变化。
外界负荷⼤, n ↓, 外界负荷⼩, n ↑, 这时发动机沿速度特性⼯作。
⼀汽油机的速度特性（⼀）定义汽油机节⽓门开度固定不变，汽油机性能指标随转速n 变化的关系。
外特性（全负荷的速度特性） — 节⽓门全开（ 100% ）, 测得的速度特性。
部分速度特性 — 节⽓门固定在部分开启位置, 测得的速度特性。
（⼆）外特性曲线1 Me 曲线M k e vi m =2ηαηη n ↑→ ?g ↑→α↓（不多）M k e v i m =2'ηηη（1）ηv — n ↑→⽓流惯性↑→ηv ↑；n ↑↑→节流损失↑→ηv ↓。
（2）ηi — n ↑→⽓流运动↑→混合⽓形成改善→ηi ↑； n ↑↑→燃烧时间↓，燃烧恶化→ηi ↓。
（3）ηm — n ↑→ηm ↓。
（4） Me — 低速时: ηv ↑n ↑→ηi ↑使Me 变化不⼤, 略有↑；ηm ↓⾼速时: →ηv ↓n ↑→ηi ↓使Me ↓↓。
ηm ↓2 Ne 曲线低速时: n ↑→ Me ↑（不⼤）, 但 Ne ∝ Me ↑ ? n ↑→ Ne ↑↑；⾼速时: n ↑→ Me ↓→ Ne ↑（不⼤）。
3 g e 曲线g k e i m=41ηη低速时: n ↑→ηi ↑，ηm ↓，ηi ↑⼤于ηm ↓→ g e ↓（不⼤）；⾼速时: n ↑→ηi ↓，ηm ↓→ g e ↑↑。
多图详解大众1.4tsi发动机
多图详解大众1.4tsi发动机一款1.4L排量小型化的发动机是如何与“涡轮增压+机械增压+缸内直喷“技术协调运用的？下面我们以多图来解读一下这款大众1.4TSI发动机的工作原理。
大众1.4TSI发动机的数据非常简单，它是大众的一款1.4升汽油发动机，最大功率1 25kw，最大扭矩240Nm/1750rpm~4500rpm，搭载这款发动机的大众高尔夫(图库论坛)GT百公里综合油耗仅为7.2升，在优良路况中油耗甚至可降至5.9升。
——1.4L的排量油耗低而输出功率超过许多2.3L发动机。
在国外，这类强力发动机通常是用在性能版车型上的，在提升性能的同时价格也不菲。
在大众，1.4TSI就被用在了强调操控性的高尔(图库论坛)夫G T上。
红色的Golf在1.4TSI的驱动下，犹如红色旋风把它“掏出来”看清楚点（下图）——的确，它比普通发动机要复杂多了。
从前后两个方向看大众1.4TSI发动机为什么这款发动机会有这么复杂？因为这同它的功能有关。
首先来看TSI的组成，T 代表Turbo-charging（废气涡轮增压），S代表Super-charging（机械增压），I代表Fue l Stratified Injection（燃油分层直喷）。
“以最低的油耗获得最大的功率”是对 TSI 发动机优点的准确概括，TSI发动机将小型化技术与传统的机械增压技术和涡轮增压技术巧妙组合，兼顾了低速时的扭矩输出和高速时的功率输出，解决了两种技术各自的不足。
也就是说，TSI比普通发动机多了废气涡轮增压和机械增压这两项配置，还包括燃油直喷的功能，所需的机件自然要多。
其次，为了让这些附加的装置能够正常地工作，还会有其他附属零件的配置。
这样才能做到“1+1>2”，也难怪1.4TSI会比较复杂了。
那么它的内部结构如何呢？它又是怎么工作的呢？1.4TSI发动机几大部件分解图增压，顾名思义就是增加压力。
那么，它是增加哪里的压力，有什么作用，又是怎么增压的呢？1.4TSI上大名鼎鼎的废气涡轮增压套件涡轮增压。
发动机万有特性
（一）外特性曲线变化趋势
1．扭矩曲线变化趋
势 柴油机的扭矩曲线比 汽油机平坦。 柴油机扭矩曲线的变 化趋势，很大程度上决定 于每循环供油量随转速变 化的情况。
扭矩表达式可定性 地写成
Ttq K2imb
由式可见，柴油机 扭距随转速的变化趋势 决定于ηit、ηm、△b随 转速n变化的趋势。
校正方法： （1）出油阀式校正机构。 （2）附加在调速器上的弹簧校正机构。
第三节 发动机的负荷特性
负荷特性：转速不变，其经济性指标 随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效 压力Pme表示）的变化关系。 当汽车以一定的速度沿阻力变化的道 路行驶时，就是这种情况。此时必须改变 发动机油门来调整有效扭矩，以适应外界 阻力矩的变化，以保持发动机转速不变。
转速低
2．功率曲线 由于扭矩Ttq曲线 变化平坦，在一定n范 围 内 ， 功 率 Pe 几 乎 与 转速n成正比增加。
3．燃油消耗率曲线 由于柴油机压缩比高，ηi较高，曲线比 汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应 值低。当 ηi 、 ηm 达到最大值时，出现 bmin 值 。
（二）部分负荷速度特性
（二）转速存储设备系数φn 转速存储设备系数是标定工况时的转速与 最大扭距转速的比值。
nB n ntq
式中 nB——标定工况转速； ntq——最大扭矩转速 最大扭矩转速ntq越低，φn越大，车辆在不 换挡的情况下，发动机克服阻力增加的潜力越 强。 一 般 ， 汽 油 机 φn=1.15~2.0 ， 柴 油 机 φn=1.5~2.0 。
式中 We——每循环有效功（kJ）； ηe——有效热效率。
ev o h h i i pme m——机械效率。
功率
v Pe K1 im n
下图是371 3缸发动机的工况图
下图是371 3缸发动机的工况图：1、燃油消耗率曲线：从该曲线上看，在1000～2500转时发动机的油耗变化是程微降的，特别是2500转时达到最低点，之后随着转速的提升，燃油消耗率也逐步提升，到6000转时达到极值。
2、燃油消耗量曲线：从该曲线看，尽管，在1000~2500转是发动机燃油效率提高，但总的燃油消耗量还是逐渐提高的。
3、功率曲线：该曲线和转速成正比攀升，功率曲线比较陡，这表明发动机的功率随着转速的提高而急剧上升，其峰顶对应的功率数值即为发动机技术参数中标注的“最大功率”。
最大功率越大，汽车可能达到的最高车速也越高。
4、扭矩曲线：扭矩曲线的两端比较底，中间突起，并比较平缓。
实际上中间突起越高，整体越平缓，表示发动机的扭矩特性越好，这种发动机的操纵性越好，汽车越好驾驭。
综合来看，在2500转时燃油消耗率达到最低点，但扭矩达到一个次高点，因此有人认为：在实际驾驶时应该尽量保持该发动机在2500转左右工作，这个时候输出功率和扭矩以及油耗达到了最佳的平衡点，因此最为省油。
对于上述这个论点，本人不敢苟同。
大家知道，衡量汽车是否省油，主要时看实际的燃油消耗量，大家注意了，是燃油消耗“量”而不是燃油消耗“率”，因此表中的燃油消耗率并不能直观的说明问题。
那么有车友要问，燃油消耗量和燃油消耗率的关系是怎样的呢？其实，燃油消耗量不仅于消耗率有关，而且与功率的关系也是非常密切的。
虽然在转速1000～2500这段中，燃油消耗率是下降的，但功率上升的趋势远远大于燃油消耗率的下降比例，所以整体来说，2500转的燃油消耗量肯定远大于1000转。
所以正常市区行使，从经济角度来看，60公里以内还是建议保持在2000转以内，当然如果你要获得更好动力，可以保持在2500转左右，这样你将多花点油费但获得更好的推背感，解决2000转内很“肉”的感觉。
还有另外一个问题，长期2000转内市区行使也许会使发动机产生一定的积炭，建议有空多拉拉高速并定时清理积炭.A最经济时速和档位4档40-60码5档65-90码，超过100开始就不省油了。
汽车发动机构造与维修一体化教程PPT课件
镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座
气门座圈
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气门弹簧和气门弹簧座的结构
气门弹簧
气门弹簧类型
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气门弹簧
功用：保证气门的回位。 要求：合适的弹力、足够的刚度和抗疲劳强度
系称为发动机的速度特性，而随负荷变.化的关系称为发动机的负荷特性。
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作业
1、简述什么叫排量？ 2、简述什么叫压缩比？ 3、简述什么较有效转矩？
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引导问题六 配气机构的作用和类型是什么？
按照发动机每一气 缸内所进行的工作循环 和点火次序的要求，开 启和关闭各气缸的进、 排气门，使新鲜混合气 及时地进入气缸，废气 得以及时地排出气缸。
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气门干涉角的作用
1）减小二者之间的接触面积，提高了单位压力，加快了磨 合速度，同时也提高了密封性； 2）可挤出二者之间的夹杂物，即具有自洁作用； 3）在气体压力作用下产生弹性变形时，可趋向全锥面接触 ； 4）防止加工时出现负干涉角，而使气门暴露在炽热燃气中 的受热面积增加，使气门的热负荷增加。
5. 根据气门驱动方式分为摇臂式、摆臂式、直接驱动等。
中间支点摇臂式顶置凸轮轴 末端支点摆臂式顶置凸轮轴 直接驱动式顶置凸轮轴
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作业
1、配气机构的作用。2、链条传动、齿形带传动和 齿轮传动的优缺点
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引导问题七 配气机构有哪些部件组成？
气门式配气机构由气门组和气门传动组（气门驱动机构和凸轮 轴传动机构）两部分组成
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。
在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。
那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。
这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。
根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。
反映发动机运行状况常用速度特性曲线。
汽油发动机曲线图发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。
发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。
保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。
按照一定转速间隔依次进行上述步骤。
就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。
当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。
从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。
发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。
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，但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。
重型商用车发动机测试用典型工况编制说明
《重型商用车发动机测试用典型工况》编制说明一、工作简况1.1任务来源《重型商用车发动机测试用典型工况》团体标准是山中国汽车工程学会批准立项。
文件号中汽学函【2018】号，任务号为：2018-28。
本标准由中国汽车工程学会XX分会提出，我起草。
1.2编制背景与目标降低汽车尾气排放，是汽车行业必须要面对和解决的问题。
重型商用车的节能和污染物防治是我国机动车绿色发展的重要措施，随着国家的能耗排放法规日趋严格，重型商用车辆在节能减排技术优化上面临更大挑战。
重型商用车的排放是通过发动机台架试验进行间接认证的，其中发动机测试工况是台架试验的必需输入参数。
U前，我国重型商用车发动机台架试验所使用的工况是欧洲ETC瞬态循环和ESC稳态循环，国内相关研究表明，我国车辆实际运行中的发动机转速、负荷分布特征与以上循环差异较大，从而导致了实际工况下的排放数据和法规工况下的认证结果存在较大偏差。
本标准提供一种更加符合我国重型商用车实际运行惜况，且能够较好地代表其发动机运行悄况的重型商用车发动机测试工况。
1.3主要工作过程本标准由中国汽车技术研究中心有限公司进行起草，于2017年开始学习，密切跟踪欧洲、美国和日本等国家的发动机工况开发方法和体系构成。
2018年4月份, 成立工况开发方法论研究组，通过多轮讨论并邀请国内主流整车、发动机和零部件有关专家进行指导，最终于2018年6月确定发动机测试工况的开发方法论。
2018年6月27日在昆明召开了 "中国工况”系列标准立项审查会，会议上由中国汽车技术研究中心有限公司对本标准的任务来源、技术内容、编制说明等进行了简要介绍，并宣布成立标准起草组。
于2018年4月至2018年11月，按照方法论开发了由发动机瞬态和稳态试验循环组成的重型商用车发动机测试工况。
2018年11月至12月进行了标准草案编写工作；2019年1月份对草案进行了申报、修改及讨论。
起草组通过验证已有分析结果进一步优化工况，2019年6月30日形成征求意见稿。
发动机构造及工作原理
·组成：活塞、连杆、曲 轴三部分
·作用：将活塞的往复直线 运动—曲轴的旋转运动 对外输出动力
3．供给系统
·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成 ·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸， 并将燃烧后的废气及时排除 ·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油
器 （柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声
be=(B/Pe)×10-3 (g/(KWh)) •B—每小时的燃油消耗量，kg/h •Pe—有效功率，kW 显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好
§1.5 发动机的性能指标
三、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃 油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。
发动机外特性：
当节气门开度达到最 大时，所得到的速度 特性称为发动机外特 性
状态 行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
温度(K)
压力
370~440
75~90 kPa
600~800
600~1500 kPa
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
900~1200
105~125 kPa
§1.3.2 四冲程柴油机的工作原理
活塞行程(S)
曲柄半径(R)
气缸工作容积(V s )
发动机排量(VL)
燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比ε
Vs= πD2·S ×10-6/4 （L）
D——气缸直径mm S——活塞行程mm
VL= Vs × I
工工况作（循P环、n） 负荷率（％）
ε= Va / Vc
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
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发动机工况图
这地球上本来就没有好坏之分，都是人们自己瞎整出来的词，选哪个发动机，要看适合不适合自己的需要！
发动机工况图主要包括三组数据：
转速：单位为（rpm，转/分钟
扭矩：单位为（N·m，牛顿·米）
功率：单位为（W，瓦特）
有一部分日韩系的车喜欢在功率上使用（PS，马力）这个单位，换算方式为
1PS=75kg.m/s=0.7355KW,1KW=102kg.m/s=1.36PS。
下图为2.0世嘉、凯旋和新307使用的EW10A发动机工况图：
工况图中一般有两条曲线：扭矩曲线和功率曲线。
这一组数据都会出现在宣传单上，根据上面的介绍来看最大扭矩和最大功率两组数都是越大越好，但是并不是说只要大，就说明这个发动机就一定好，尤其是对于扭矩来说。
扭矩曲线一般呈现“︿”弧形，最大扭矩就是这条线的最高点，实际上中间突起越高，表示发动机的扭矩特性越好，这种发动机的操纵性越好，汽车越好驾驭。
如果在低速时便拥有较大的扭矩，表明汽车的起步性能要好；如果在中高速时才拥有较大扭矩，那它可能是一台高速性能的发动机，在高速行驶时性能较佳。
功率曲线比较陡，这表明发动机的功率随着转速的提高而急剧上升，最大功率就是这条线的最高点，最大功率越大，汽车可能达到的最高车速也越高。
看一台发动机的输出特性，要从功率、扭矩与转速之间的曲线图上，才能了解发动机的性能特色是否符合你的要求。