内燃机的速度特性 罗马吉发动机原理A,内燃机特性,武汉理工大学,车用动力系
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第8章内燃机的特性
������������������ ＝������������������ ������������������ ������������
第一节 内燃机的使用工况与特性
2、Pe
������������������ ������������ ������������ ������������ ������������������ ������������ ������������ = = ������ ������ ������������������ ������������
第一节 内燃机的使用工况与特性
调整特性：
性能指标随时调整情况变化的特性。点火提前角和供油 提前角调整特性。
第一节 内燃机的使用工况与特性
性能特性： 性能指标随运行工况变化的特性。如负荷特性和调速特 性。
第一节 内燃机的使用工况与特性
特性曲线：表示特性的曲线。
第一节 内燃机的使用工况与特性
内燃机的性能指标通常用动力性指标、经济性指标表示， 主要参数如下： Pe、Pme、Ttq 用于评价发动机的动力性； B、be 用于 评价发动机的经济性。
������������ = ������
������������ ������������������ ������������ ������ ������������
柴油机：
������������ ＝������������������ ������������������ ������������ ������
第一节 内燃机的使用工况与特性
各参数的关系
1、 ������������������
������������������ = = = = = =
������������ ������������ ������������������ ������������ ������������ ������������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������������ ������������ ������������ ������������ ������������
9-1内燃机的工况 罗马吉发动机原理A,内燃机特性,武汉理工大学,车用动力系
左侧边界线为内燃机最低稳定 工作转速nmin限制线，低于此转 速时，由于曲轴飞轮等运动部 件储存能量较小，导致转速波 动大，内燃机无法稳定工作
右侧边界线为最高转速 nmax限制线，受到转速 过高所导致的惯性力增 大、机械摩擦损失加剧、 充量系数下降、工作过 程恶化等各种不利因素 的限制
四、内燃机的工况分类
图 9-1
点工况 线工况 面工况
内燃机的工况分类
图 9-1
点工况 线工况 面工况
面工况：其特点是功率与 转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内 燃机，都属于这种工况。 此时，内燃机的转速决定 于行驶速度、可以从最低 稳定转速一直变到最高转 速；负荷取决于行驶阻力， 在同一转速下，可以从零 变到全负荷。
图 9-1
点工况 线工况 面工况
内燃机的工况分类
线工况2：其特点是内燃机 的功率与转速接近于幂函 数关系，如图中的曲线2示 3 的三次幂函数( P e n )。 当内燃机作为船用主机驱 动螺旋桨时，内燃机所发 出的功率必须与螺旋桨吸 收的功率相等，而吸收功 率又取决于螺旋桨转速的 高低，且与转速成幂函数 关系，这样，内燃机功率 就呈现一种十分有规律的 变化。该类工况常被称为 螺旋桨工况或推进工况。
图 9-1 9-1
点工况：运行过程中， 转速和负荷保持不变， 如排灌所用的水泵的动 力
点工况 线工况 面工况
内燃机的工况分类
线工况1：其特点是内燃机 的功率变化时，转速几乎 保持不变。该工况又被称 为固定式内燃机工况。例 如，发电用内燃机，其负 荷呈阶跃式突变，并没有 一定的规律、然而内燃机 的转速必须保持稳定，以 保证输送电压和频率的恒 定，反映在工况图上就是 一条垂直线(图中的曲线1) 。
第十章内燃机的运行特性-精选文档35页
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五、万有特性
为了方便、直观和全面的了解内燃机 的性能，判断其适用范围，以及内燃机在 各种转速和各种负荷下的动力性和经济性， 将多条负荷特性或速度特性曲线综合绘在 一张图上，就是内燃机的万有特性曲线。
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返回1，返回2
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万有特性的应用
2
§10－1 内燃机的运行工况
内燃机工况－内燃机的实际运行状况。
决定于内燃机运行时发出的功率或转 矩及其相应的曲轴转速。
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3
一、内燃机的典型工况
内燃机应该与工作机械合理匹配。
内燃机随着所匹配的工作机械的不同，
其工况变化的规律也不同，具有三种典型 工况，即
1、固定式工况
2、螺旋桨工况
Kn
nn nm
式中，nn－标定转速； nm－外特性上最大转矩对应的转速。
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3、柴油机的转矩校正
柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不 换档的情况下，克服短期超载的能力不强。
措施：柴油机在全负荷工况、短时超 负荷时，喷油泵自动增加每循环的供油量， 以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负 荷的能力。
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2、汽油机的负荷特性
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主要性能指标的变
化趋势，也可通过燃油 消耗率的定义式分析
be
1
i m
14
分析： 1）汽油机负荷调节是“变量调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。
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内燃机特性
• 柴油机是以扩散燃烧为主的燃烧模式。
燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压
升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
返回
可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火
焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
返回
燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
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燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压
升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
返回
可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火
焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
返回
燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
0.54
武汉理工大学,发动机原理A2.7提高内燃机动力性能与经济性能的途径 杜常清
提高内燃机动力性能与经济性能的途径
目的：阐明影响内燃机性能的因素和提高其动力性能和经济性能的
措施
动力性：升功率表示了发动机在容积利用和时间利用两方面的性能， 所以用它来分析提高动力性的途径； 经济性：用易于测试得到的有效耗油率来分析提高经济性的途径。
升功率与有效耗油率的表达式
pme n it H u 1 1 PL c m s n 4 30 3 10 a l0 Q Hu 变化不大 l0
在相同的进气状态下能吸人更多的新鲜空气 容许喷入更多的燃料
作用： 在同样的燃烧条件下可以获得更多的有用功
改善换气过程可以提高φ c，减少换气损失。
分析产生损失的原因
途径： 改善凸轮廓线
改善管道流体动力性能 采用多气门、可变气门正时（VVT）、可变气门升程、 可变进气管长度（VIM）等技术措施。
改善配气机构
it 1 PL K1 cm s n a
作用：
改善内燃机的动力性能 改善其经济性能，
途径：
掌握各种因素对热力损失的影响程度
对内燃机燃烧过程的改进
研究最佳混合气的形成方式和燃烧方式
ห้องสมุดไป่ตู้
3. 改善换气过程，提高气缸的充量系数φ c
it 1 PL K1 cm s n a
目 的：降低一次做功需要的冲程数，提高做功频率 理论上：采用二冲程相对于四冲程可以提高升功率一倍
实际上：升功率只能提高50％一60％
原 应 因：活塞行程损失，容积利用率低 用：汽油机经济性和排放差，应用少； 柴油机采用直流换气、高压喷射、直喷燃烧室， 有较好应 用潜力
5. 提高内燃机的机械效率
it 1 PL K1 cm s n a
目的：阐明影响内燃机性能的因素和提高其动力性能和经济性能的
措施
动力性：升功率表示了发动机在容积利用和时间利用两方面的性能， 所以用它来分析提高动力性的途径； 经济性：用易于测试得到的有效耗油率来分析提高经济性的途径。
升功率与有效耗油率的表达式
pme n it H u 1 1 PL c m s n 4 30 3 10 a l0 Q Hu 变化不大 l0
在相同的进气状态下能吸人更多的新鲜空气 容许喷入更多的燃料
作用： 在同样的燃烧条件下可以获得更多的有用功
改善换气过程可以提高φ c，减少换气损失。
分析产生损失的原因
途径： 改善凸轮廓线
改善管道流体动力性能 采用多气门、可变气门正时（VVT）、可变气门升程、 可变进气管长度（VIM）等技术措施。
改善配气机构
it 1 PL K1 cm s n a
作用：
改善内燃机的动力性能 改善其经济性能，
途径：
掌握各种因素对热力损失的影响程度
对内燃机燃烧过程的改进
研究最佳混合气的形成方式和燃烧方式
ห้องสมุดไป่ตู้
3. 改善换气过程，提高气缸的充量系数φ c
it 1 PL K1 cm s n a
目 的：降低一次做功需要的冲程数，提高做功频率 理论上：采用二冲程相对于四冲程可以提高升功率一倍
实际上：升功率只能提高50％一60％
原 应 因：活塞行程损失，容积利用率低 用：汽油机经济性和排放差，应用少； 柴油机采用直流换气、高压喷射、直喷燃烧室， 有较好应 用潜力
5. 提高内燃机的机械效率
it 1 PL K1 cm s n a
9-3内燃机的速度特性 罗马吉发动机原理A,内燃机特性,武汉理工大学,车用动力系
柴油机
汽油机
燃油消耗率曲线在各 种负荷的速度特性下都 比较平坦，仅在两端略 有翘起，最经济区的转 速范围很宽
9-3
油耗曲线的翘曲度随 节气门开度减小而剧烈 增大，相应最经济区的 转速范围越来越窄
五、汽油机的速度特性（2）——Ttq走势分析
Ttq与pme呈正比，而pme可以写成（其中gb为每循环供油量）:
（2）充量系数φ c 汽油机沿速度特性运行而节气门全开 (即外特性下)时，φ c曲线在某一中间
节气门全开
转速处呈上凸状，低于或高于此转速
则有一定幅度的下降(图中曲线1)，转 速高，阻力增加，转速低，配气正时 不匹配，进气倒流。
节气门处于部分开度时，由于进气节
流严重，进气阻力增加，φ c减小，而 且随转速升高，φ c下降的斜率也增大； 转速降低时，进气阻力减小，节气门
随转速升高而升高（高速时 燃烧热损失减小，燃烧相对 滞后）。
随油门减小而下降（ Φa增加，
燃烧温度下降）。
3. Ttq的速度特性
曲线变化平坦，在中间某一转速有一不很显著的峰值。
部分负荷低速端Ttq下降更多。 曲线形状主要取决于供油系统的速度特性。
三、自然吸气柴油机的速度特性（2）
循环供油量gb
四、增压柴油机的速度特性
电控增压中冷柴油机的外特性曲线
Pe和Ttq显著增加 be略有下降： 利用了排气 能量，减小 了泵气损失 电控增压柴油机的外特性是按某种目的人为设计的。
五、汽油机的速度特性（1）——与柴油机的区别
在各种负荷的速度特性 下的转矩Ttq曲线都比 较平坦，在中、低负荷 区，转矩甚至随转速升 高而增大 转矩曲线的总趋势是随转 速升高而降低，节气门开 度越小，这种趋势越明显， 并导致Pe曲线高速段增长 缓慢，甚至下降
内燃机的原理
内燃机的原理内燃机内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
内燃机的发展历史活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。
它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。
全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。
海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。
世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。
活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力，但因火药燃烧难以控制而未获成功。
1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。
1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。
之后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。
直到1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机。
这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。
勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。
这台煤气机的热效率为4%左右。
英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。
1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。
1876年，德国发明家奥托运用罗沙的原理，创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为156.7转/分，压缩比为2.66，热效率达到14％，运转平稳。
武汉理工大学,汽车学院,发动机原理A2.3有效性能指标 杜常清
内燃机的pme和PL值范围：
pme/MPa
轿车用非增压柴油机 பைடு நூலகம்轿车增压柴油机 0.6～0.8 0.9~1.2
PL/(kW.L-1)
20～30 30~40
轿车用自然吸气汽油机
轿车用增压汽油机
0.8～1.2
1.1~1.5
40～70
50~100
Ttq n pmeVs ni 2n 1 P )( pmeVs ) e incWe i ( 60 30 9550 318.3 pmeVs i 于是可以得到：Ttq
对于一定气缸总工作容积(即iVs)的发动机，Ttq∝pme pme 反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小
升 功 率
Ttq n 2 n 3 Pe Ttq 10 60 9550 式中，Ttq为发动机扭矩，N .m
通过测功器和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴的输出 转矩 T tq 及转速，就可以求出有效功率。
二、平均有效压力、有效功率和升功率
平均有效压力 有效功率 有效功率、平均有效压力、转矩及转速之间的关系
为了同时反映发动机在空间和时间两个方面的做功能力，引入升功率指标。
升功率PL(kW／L) 是在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有
效功率：
PL=Pe/(iVs)
pme n PL 30
它与 p me 和 n 的乘积成正比。 P L 值越大，发动机的强
化程度越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。
内燃机的有效性能指标
工质对活塞所做的功扣除各种机械损失，从发动机实际输出 的角度评价发动机性能的指标—有效性能指标
一、有效功率和机械效率
从工质对活塞做功到经飞轮端输出有效功率，会产生机械损失 功率 P m
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当转速高于某一值后，就会出现pmi＝pmm的情况，而使机械效率 为零，意味着内燃机在相应转速下空车运行(无功率输出，图中曲 线4)。节气门开度越小，出现ηm＝0的转速就越低(比较曲线4与5)。
根据以上分析可知，对于汽油机而言，当节气门全开时，转 矩曲线将是一条上凸的曲线，且上凸的位置在低速区
在部分开度时，转矩 随转速升高而下降， 开度越小，曲线越
速时传热损失增加， ηit中 间高，两头低，但不明显
四、增压柴油机的速度特性
电控增压中冷柴油机的外特性曲线
Pe和Ttq显著增加 be略有下降： 利用了排气 能量，减小 了泵气损失
电控增压柴油机的外特性是按某种目的人为设计的。
五、汽油机的速度特性（1）——与柴油机的区别
在各种负荷的速度特性 下的转矩Ttq曲线都比 较平坦，在中、低负荷
ηit下降，使接近全负
荷的be增加。
三、自然吸气柴油机的速度特性（3）
柴油机ηit主要取决于换
ηit
气过程和燃烧过程 充量系数一般在中间转
速有不显著峰值，转速升
高，流动阻力增加，转速
低，配气相位不匹配，进
气倒流
燃烧过程一般也在中间
转速进展最好，高转速时
燃烧及时性差，低转速运
动减弱混合气形成不理想
而影响燃烧过程，且低转
二、速度特性曲线
不同油门位置 外特性
不同节气门位置 外特性
柴油机 速度特性中以外特性最为重要
外特性曲线中最重要的是内燃机的转矩Ttq曲线
汽油机
三、自然吸气柴油机的速度特性（1）
1. be的速度特性
✓ 整个转速范围较平坦中间转 速最低，两端略有上翘。
2. tr的速度特性
✓ 随转速升高而升高（高速时 燃烧热损失减小，燃烧相对 滞后）。
部分负荷
n
在节气门全开的情况下(外特性曲线)，发动机低速运转时，由于传 热损失以及漏气损失相对增加，导致ηit略有下降；而高转速时，由 于以曲轴转角计的燃烧持续期增大，以及泵吸功增加，对ηit也会产 生不利的影响；故曲线整体呈现马鞍形的上凸状。
当节气门开度减小后(部分负荷)，随转速的提高，节气门的节流作 用大大加强，泵气损失所占比重增大，导致ηit大大下降，而且随节 气门开度的降低，下降幅度更大。（2 Nhomakorabea充量系数φc
汽油机沿速度特性运行而节气门全开 (即外特性下)时，φc曲线在某一中间 转速处呈上凸状，低于或高于此转速 则有一定幅度的下降(图中曲线1)，转 速高，阻力增加，转速低，配气正时 不匹配，进气倒流。
节气门处于部分开度时，由于进气节 流严重，进气阻力增加，φc减小，而 且随转速升高，φc下降的斜率也增大； 转速降低时，进气阻力减小，节气门 的节流作用减弱，φc增加(图中的曲线 2、3、4、5)。
五、汽油机的速度特性（2）——Ttq走势分析
Ttq与pme呈正比，而pme可以写成（其中gb为每循环供油量）:
pme
g b it m
c a
itm
汽油机的过量空气系数φa基本上不随转速而变化，可将其看成一个 定值。因而转矩取决于指示热效率ηit、充量系数φc和机械效率ηm的 乘积
ηit
外特性
（1）指示热效率ηit
陡。
四、汽油机的速度特性（2）——be走势分析
be
1
it m
be基本上随n的提高而增大，只有在最低速范围才有一小段相反的 趋势。
四、汽油机的速度特性（3）——电控汽油喷射系统
采用电控汽油喷射系统、可变气门正时——外特性为人为设计 转矩在宽转速范围保持不变或 变化很小
五、适应性系数（1）——概念引入
测试方法：在内燃机试验台架上测出。测量时，将油量调节机构位 置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，记 录有关数据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标。
部分速度特性与外特性：当油量控制机构在标定位置时，测得的特 性为全负荷速度特性(简称外特性)；油量低于标定位置时的速度特 性，称为部分负荷速度特性。
节气门全开
（3）机械效率ηm
节气门全开
按外特性运行时
由于n越高，pmm越大，故ηm随转 速的增加而下降。
当沿部分负荷速度特性工作时，
节气门处于部分开度，ηm随转速的增加而下降的斜率比节气门全开 时大(比较图中曲线1与3)，这是因为pmm与节气门全开时一样随转 速增加而增加，而充量系数φc和指示热效率ηit则随转速增加而下 降很快，相应导致平均指示压力pmi随转速增加而急剧降低。
内燃机的速度特性
一、速度特性定义及测试方法
内燃机速度特性，是指内燃机在油量调节机构(油量调节齿条、拉杆 或节气门开度，以下简称油门)保持不变的情况下，主要性能指标 (转矩、油耗、功率、排温等)随内燃机转速的变化规律。
当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若油门位置不变，转速会因路况的改 变而发生变化，这时内燃机是沿速度特性工作。
✓ 加装校正装置后，可使gb随转速 的增加基本保持不变或略为下降。
油量校正 ηit
机械效率ηm
指示热效率ηit
✓ 当柴油机n降低时，pmm将逐渐减 小，pme变化幅度小于pmm的变化。
✓ Φa较大，ηit基本保持 不变。
✓ 只有循环油量超过一
✓ ηm随转速下降而升高，随转速升
定值后，燃烧恶化，
高而降低。
外特性转矩曲线 阻力矩曲线
发动机遇到外界阻力增大时会自动进行调整，转速降低而转矩增大， 以克服外界阻力的变化。
内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和操纵性能就越好。
区，转矩甚至随转速升 高而增大
转矩曲线的总趋势是随转
速升高而降低，节气门开
度越小，这种趋势越明显， 并导致Pe曲线高速段增长 缓慢，甚至下降
柴油机
汽油机
9-3
燃油消耗率曲线在各 种负荷的速度特性下都 比较平坦，仅在两端略 有翘起，最经济区的转
速范围很宽
油耗曲线的翘曲度随 节气门开度减小而剧烈 增大，相应最经济区的 转速范围越来越窄
✓ 随油门减小而下降（ Φa增加，
燃烧温度下降）。
3. Ttq的速度特性 ✓ 曲线变化平坦，在中间某一转速有一不很显著的峰值。
✓ 部分负荷低速端Ttq下降更多。 ✓ 曲线形状主要取决于供油系统的速度特性。
三、自然吸气柴油机的速度特性（2）
循环供油量gb
✓ 对于常用的柱塞式喷油泵，当油 门位置固定且无特殊的油量校正 装置时，gb随转速的下降而下降。
根据以上分析可知，对于汽油机而言，当节气门全开时，转 矩曲线将是一条上凸的曲线，且上凸的位置在低速区
在部分开度时，转矩 随转速升高而下降， 开度越小，曲线越
速时传热损失增加， ηit中 间高，两头低，但不明显
四、增压柴油机的速度特性
电控增压中冷柴油机的外特性曲线
Pe和Ttq显著增加 be略有下降： 利用了排气 能量，减小 了泵气损失
电控增压柴油机的外特性是按某种目的人为设计的。
五、汽油机的速度特性（1）——与柴油机的区别
在各种负荷的速度特性 下的转矩Ttq曲线都比 较平坦，在中、低负荷
ηit下降，使接近全负
荷的be增加。
三、自然吸气柴油机的速度特性（3）
柴油机ηit主要取决于换
ηit
气过程和燃烧过程 充量系数一般在中间转
速有不显著峰值，转速升
高，流动阻力增加，转速
低，配气相位不匹配，进
气倒流
燃烧过程一般也在中间
转速进展最好，高转速时
燃烧及时性差，低转速运
动减弱混合气形成不理想
而影响燃烧过程，且低转
二、速度特性曲线
不同油门位置 外特性
不同节气门位置 外特性
柴油机 速度特性中以外特性最为重要
外特性曲线中最重要的是内燃机的转矩Ttq曲线
汽油机
三、自然吸气柴油机的速度特性（1）
1. be的速度特性
✓ 整个转速范围较平坦中间转 速最低，两端略有上翘。
2. tr的速度特性
✓ 随转速升高而升高（高速时 燃烧热损失减小，燃烧相对 滞后）。
部分负荷
n
在节气门全开的情况下(外特性曲线)，发动机低速运转时，由于传 热损失以及漏气损失相对增加，导致ηit略有下降；而高转速时，由 于以曲轴转角计的燃烧持续期增大，以及泵吸功增加，对ηit也会产 生不利的影响；故曲线整体呈现马鞍形的上凸状。
当节气门开度减小后(部分负荷)，随转速的提高，节气门的节流作 用大大加强，泵气损失所占比重增大，导致ηit大大下降，而且随节 气门开度的降低，下降幅度更大。（2 Nhomakorabea充量系数φc
汽油机沿速度特性运行而节气门全开 (即外特性下)时，φc曲线在某一中间 转速处呈上凸状，低于或高于此转速 则有一定幅度的下降(图中曲线1)，转 速高，阻力增加，转速低，配气正时 不匹配，进气倒流。
节气门处于部分开度时，由于进气节 流严重，进气阻力增加，φc减小，而 且随转速升高，φc下降的斜率也增大； 转速降低时，进气阻力减小，节气门 的节流作用减弱，φc增加(图中的曲线 2、3、4、5)。
五、汽油机的速度特性（2）——Ttq走势分析
Ttq与pme呈正比，而pme可以写成（其中gb为每循环供油量）:
pme
g b it m
c a
itm
汽油机的过量空气系数φa基本上不随转速而变化，可将其看成一个 定值。因而转矩取决于指示热效率ηit、充量系数φc和机械效率ηm的 乘积
ηit
外特性
（1）指示热效率ηit
陡。
四、汽油机的速度特性（2）——be走势分析
be
1
it m
be基本上随n的提高而增大，只有在最低速范围才有一小段相反的 趋势。
四、汽油机的速度特性（3）——电控汽油喷射系统
采用电控汽油喷射系统、可变气门正时——外特性为人为设计 转矩在宽转速范围保持不变或 变化很小
五、适应性系数（1）——概念引入
测试方法：在内燃机试验台架上测出。测量时，将油量调节机构位 置固定不动，调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生改变，记 录有关数据并整理绘制出曲线，一般是以发动机转速作为横坐标。
部分速度特性与外特性：当油量控制机构在标定位置时，测得的特 性为全负荷速度特性(简称外特性)；油量低于标定位置时的速度特 性，称为部分负荷速度特性。
节气门全开
（3）机械效率ηm
节气门全开
按外特性运行时
由于n越高，pmm越大，故ηm随转 速的增加而下降。
当沿部分负荷速度特性工作时，
节气门处于部分开度，ηm随转速的增加而下降的斜率比节气门全开 时大(比较图中曲线1与3)，这是因为pmm与节气门全开时一样随转 速增加而增加，而充量系数φc和指示热效率ηit则随转速增加而下 降很快，相应导致平均指示压力pmi随转速增加而急剧降低。
内燃机的速度特性
一、速度特性定义及测试方法
内燃机速度特性，是指内燃机在油量调节机构(油量调节齿条、拉杆 或节气门开度，以下简称油门)保持不变的情况下，主要性能指标 (转矩、油耗、功率、排温等)随内燃机转速的变化规律。
当汽车沿阻力变化的道路行驶时，若油门位置不变，转速会因路况的改 变而发生变化，这时内燃机是沿速度特性工作。
✓ 加装校正装置后，可使gb随转速 的增加基本保持不变或略为下降。
油量校正 ηit
机械效率ηm
指示热效率ηit
✓ 当柴油机n降低时，pmm将逐渐减 小，pme变化幅度小于pmm的变化。
✓ Φa较大，ηit基本保持 不变。
✓ 只有循环油量超过一
✓ ηm随转速下降而升高，随转速升
定值后，燃烧恶化，
高而降低。
外特性转矩曲线 阻力矩曲线
发动机遇到外界阻力增大时会自动进行调整，转速降低而转矩增大， 以克服外界阻力的变化。
内燃机转矩曲线越陡，运转的稳定性和操纵性能就越好。
区，转矩甚至随转速升 高而增大
转矩曲线的总趋势是随转
速升高而降低，节气门开
度越小，这种趋势越明显， 并导致Pe曲线高速段增长 缓慢，甚至下降
柴油机
汽油机
9-3
燃油消耗率曲线在各 种负荷的速度特性下都 比较平坦，仅在两端略 有翘起，最经济区的转
速范围很宽
油耗曲线的翘曲度随 节气门开度减小而剧烈 增大，相应最经济区的 转速范围越来越窄
✓ 随油门减小而下降（ Φa增加，
燃烧温度下降）。
3. Ttq的速度特性 ✓ 曲线变化平坦，在中间某一转速有一不很显著的峰值。
✓ 部分负荷低速端Ttq下降更多。 ✓ 曲线形状主要取决于供油系统的速度特性。
三、自然吸气柴油机的速度特性（2）
循环供油量gb
✓ 对于常用的柱塞式喷油泵，当油 门位置固定且无特殊的油量校正 装置时，gb随转速的下降而下降。