发动机工况及特性
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 ↑↑。
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。
发动机的工况
Me曲线
根据Me =k2ηiηmηv/φat分析。 Ⅰ. φat可视为常数： Ⅱ. ηi ： Ⅲ.ηm ： Ⅳ. ηv ： 结论： 在低转速时，Me随n提高而增加； 某一转速Me达到最大值；在高转 速时，Me随n的提高而迅速下降。
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根据Pe = Me n /9550分析： 结论：
旋桨所吸收的功率（Pe=kn3）相
等，也属于线工况（如曲线2）。
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面工况
特点：功率和转速变化范围很大， 如车用发动机。这种工况用曲线 3下面的阴影面积表示。
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第二节 发动机的速度特性
一、汽油机的速度特性： 二、柴油机的速度特性： 三、发动机的工作范围: 四、扭矩储备系数: 五、发动机的标定工况:
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第一节 发动机的工况
发动机工况是指发动机实际运行的工作状况。
根据Pe Men，当任意两个参数固定，就可以求出第三
个参数。比较常用Pe与n或Me与n两组参数表征发动机稳 定运行的工况点。发动机的负荷是指发动机所遇到的阻 力矩大小，有时也用pe表示负荷的高低。
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发动机工况的分类
根据发动机的用途，其工况可分三类： 固定式工况： 螺旋浆工况： 面工况：
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Pe曲线
由 于 Me 曲 线 变 化 平 坦 ， 在 一 定 转 速 范 围 内 ， 功 率 Pe 几 乎与转速n成正比增加。 柴油机的最高转速由调速器 控制。当转速超过某一值时， 热效率急剧下降；有效功率 下降，并冒黑烟。车用柴油 机的标定功率受冒烟界限的 限制。
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ge曲线
与汽油机类似，也是一 凹形曲线，曲线比较平 坦，最低油耗率比汽油 机低20%~30% 。
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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
发动机的稳定工况名词解释
发动机的稳定工况名词解释发动机是一种将燃料能转化为机械能的设备，广泛应用于各种交通工具和机械设备中。
在发动机的运作过程中，有一些稳定工况名词需要解释，以便更好地理解发动机的运行原理和性能。
1. 怠速工况（Idle Condition）发动机在怠速工况下运行时，转速较低，负载较小。
通常是指发动机在不需进行工作的情况下持续运转，如车辆在红灯停车或停车等待时的状态。
怠速工况下，发动机燃烧较为弱化，燃料消耗较低，排放污染物相对较少，但也容易引起怠速不稳、抖动等问题。
2. 全负荷工况（Full Load Condition）全负荷工况是指发动机在最高负载运行下的状态。
当机械设备需要输出最大功率时，发动机必须处于全负荷工况下，以满足其工作需求。
全负荷工况下，发动机的转速较高，燃烧较为充分，燃料消耗较大，排放污染物也相对增多。
3. 峰值扭矩（Peak Torque）峰值扭矩是指发动机在某一特定转速下能够输出的最大扭矩值。
扭矩是描述发动机输出力矩大小的物理量，峰值扭矩是发动机最大输出力矩的极限值。
峰值扭矩通常出现在发动机的低转速区域，例如柴油发动机的峰值扭矩通常出现在1500-2000转/分钟的转速范围内。
4. 燃烧室（Combustion Chamber）燃烧室是发动机内部用来完成燃料燃烧过程的空间。
燃烧室的形状和设计对燃烧效率、动力输出和排放性能有重要影响。
常见的燃烧室有球形、亥姆霍兹燃烧室、皮尔斯燃烧室等多种形式。
优秀的燃烧室设计能够实现高效的燃烧和较低的排放。
5. 空燃比（Air-Fuel Ratio）空燃比是指单位燃料中所含空气质量与燃料质量之比。
在内燃机中，为了实现有效的燃烧过程，空气和燃料的混合比例需要适当调整。
当空燃比过高时，燃烧不充分，发动机性能下降；当空燃比过低时，燃烧过程不稳定，易产生排放污染物。
6. 点火提前角（Ignition Timing）点火提前角是发动机中供电系统控制的参数之一，它指的是点火系统在活塞行驶到最高点之前提前点火的时间。
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) -
简述发动机工况
简述发动机工况发动机工况是指发动机在运行过程中的各项工作参数和工作状态。
它直接影响着发动机的性能和寿命。
在发动机工况中，有几个重要的参数需要特别关注，包括转速、负荷、温度、压力等。
转速是指发动机每分钟旋转的圈数，通常以rpm（转/分）为单位。
转速的大小直接影响着发动机的动力输出和燃烧效率。
过低的转速会导致动力不足，而过高的转速则容易造成发动机过热和损坏。
因此，在使用发动机时，我们需要根据实际需要调整转速，以保证发动机的正常工作。
负荷是指发动机承受的功率大小，通常以百分比或具体数值表示。
负荷的大小与转速直接相关，过大的负荷会导致发动机过热和损坏，而过小的负荷会造成能量浪费。
因此，在发动机工作时，我们需要根据实际需要调整负荷，以保证发动机的有效工作。
温度是指发动机各个部件的温度，包括冷却水温度、机油温度、排气温度等。
温度的过高或过低都会对发动机的正常工作造成影响。
过高的温度会导致发动机过热，增加零部件的磨损和损坏的风险；过低的温度则会影响发动机的燃烧效率和动力输出。
因此，我们需要保持发动机温度在合适的范围内，以确保发动机的正常工作。
压力是指发动机各个部件的压力，包括进气压力、油压、冷却液压力等。
压力的大小直接影响着发动机的工作效率和动力输出。
过高的压力会增加发动机的负荷，导致动力不足；过低的压力则会影响发动机的燃烧效率和动力输出。
因此，在使用发动机时，我们需要保持合适的压力，以保证发动机的正常工作。
除了以上几个重要的参数外，还有一些其他的工况需要注意。
例如，燃油的品质和供给也会对发动机的工作产生影响，因此我们需要确保燃油的质量和供给的稳定性。
此外，气候条件也会对发动机的工作产生影响，例如在低温环境下，发动机的启动和燃烧效率会受到一定的影响，因此需要采取相应的措施来提高发动机的工作效率。
发动机工况是指发动机在运行过程中的各项工作参数和工作状态。
合理控制和调整这些工作参数，能够保证发动机的正常工作，提高其性能和寿命。
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发动机原理
发动机工况及特性
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
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6第四章 发动机ຫໍສະໝຸດ 况及特性第一节 发动机运行工况
第三类工况:转速变化幅度很大，功率变化也极不稳 定。转矩取决于汽车行驶时的阻力，在相同转速的情况下， 可由零负荷变到全负荷，转速的连续变化使得车速从最低 车速到最高车速连续变化，当汽车需要制动时。例如汽车 下斜坡，发动机因为传动系统倒拖做了负功。
发动机工况及特性
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
一、发动机典型工况 在汽车运行过程中，具有代表性的工况，
称为典型工况，发动机始终工作在一个恒定工 况下的情况是极少的，在实际使用情况中发动 机的运行工况变化是不稳定的，根据发动机的 使用情况，大致可分为以下三类典型工况。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
起动时发动机的温度决定
了增加燃油量比例的高低，而
且起动后随着时间的推移，增
油量比例慢慢减小直至正常供
油量。如图4-2所示，只有发动 机电控喷射才能实现这一要求，
传统化油器发动机将只能提供
固定的浓混合气保证起动后正
常运转。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况 ２.发动机暖机工况
发动机在冷车的情况下起动后发动机保持转速在某一 转，等发动机工作温度正常后转速回到标准转速， 这个 过程就是暖机工况。
发动机起动之后的暖机时间里，发动机的温度稍有升 高，但仍不足，可燃混合气在温度不高的情况下雾化的程 度仍然比较差，有少量的燃料沉积在燃烧室内壁面和进气 管上，导致可燃混合气浓度降低，从而使燃料燃烧不良， 所以在发动机暖机时间里。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
当发动机的温度高于６0℃之后不在增加喷油 脉宽，增油量比例慢慢减小到１，如图４-３所示， 化油器发动机不能实现这一功能。因此，暖车过程 怠速转速逐渐升高，怠速不稳。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
要加大燃料供给量，发动机的温度决定了加大燃 料量比例高低，ECU根据温度传感器测得的发动机温 度低时，会加长喷油脉宽使得暖车的可燃混合气浓度 升高，随着温度传感器测得的发动机温度逐渐上升， 喷油脉宽将慢慢变小。
第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
教学目标 １. 了解发动机工况。 ２. 了解发动机调整特性。 ３. 理解发动机动态、调速、排放特性。 ４. 掌握发动机运行特性。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
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电控喷射汽油机虽然由于喷射，雾化好于化油器发动 机，但仍然不能完全蒸发。因此，起动过程仍然需要加浓 喷射，过量空气系数 φａ值一般在0.5～0.８。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
发动机低温起动之后，因为可燃混合气在温度较 低的情况下雾化的程度差，燃料附着在进气管上从而 使燃料混合气浓度降低，致使发动机运行不良或者发 动机灭火，因此起动之后一小段间隔里，要加大燃料 供给量，从而提高实际参与燃烧的燃料混合气浓度升 高，使发动机运行稳定不会因此而灭火。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
二、发动机不稳定工况 １.发动机起动工况 在起动机的辅助下，将发动机由静止状态转动到靠燃 料燃烧做功的惯性力维持运转的过程称为发动机的起动工 况，简称起动。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
第二类工况:功率与转速的关系类似于三次幂函数， Ｐｅ=Ｋｎ３，Ｋ为比例常数，船用机就是这类发动机， 因为它是带动螺旋桨工作，故称螺旋桨工况或推进工况， 也是线工况， 如图４-１中曲线２所示。这样，发动机 功率与转速之间就呈现一种十分有规律的变化。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
第一类工况:转速不变，而功率改变。例如， 发电用发动机正常起动后，为使其工作稳定，要 求发动机转速基本恒定， 功率随电机负荷大小， 从零直接变到最大，没有固定的规律性，但要使 发动机转速不变，才能确保输送的频率稳定，那 么在工况图上会出现一条垂直线(图４-１ 中的 曲线１)，称为线工况。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
因此，为了能让发动机起动顺利，传统化油器式的 燃料供给系统要求供给特浓的混合气，其φａ值为0.3 ～0. ６，实际以气态参与反应的混合气浓度φａ值在0.８～1.2， 其他燃料来不及参与燃烧，直接随同废气排入大气，这是 汽油机起动碳氢排放高的主要原因。
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第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
上边界线Ａ是不同转速下的发动机所能发出的的功率 最大值(曲线３)，左边界线Ｃ为发动机最低稳定工作的转 速限制线，右边界线Ｂ为发动机最高转速限制线，下边界 线Ｄ是汽车熄火，外力倒拖发动机的工况线，称为倒拖功 率。发动机在这样一个面区域内工作，这就是车用发动机 在路面行驶过程中会遇到的工况。
第四章 发动机工况及特性
第一节 发动机运行工况
汽油机起动时，由于转速非常低，空气流动速度慢， 从而导致燃料的雾化程度差，使得进入汽缸的混合气中的 大部分燃料以液态形式存在， 以气态形式存在的燃料少， 实际参与燃烧的混合气变稀， 特别在低温起动时。汽油 蒸发速度下降，在混合气形成的时间内，实际蒸发量减少， 当蒸发形成的实际混合气的浓度降至着火下极限φａ>1.44 时，汽油机将因为混合气太稀不能着火做功。