汽车发动机的特性[1]
汽车发动机常识
第五章 发动机特性§5-1 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e N 和转速n 决定了发动机的工作运行情况。
工况：有效功率e N ，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§5-2 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，转速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 e M 曲线m i ve k M ηηαη2=n ↑→∆g ↑→α↓（不多）。
m i v e k M ηηη2'= （1）ηv ：n ↑→气流惯性↑→ηv ↑；n ↑↑→节流损失↑→v η↓。
（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）e M ：低速时： ηv ↑ n ↑ →ηi ↑ 使e M 变化不大，略有↑；ηm ↓高速时： ηv ↓n ↑ → ηi ↓ 使e M ↓↓。
ηm ↓2 e N 曲线N k n e vi m =3ηαηη低速时：n ↑→e M ↑（不大），但e e M N ∝↑ ⋅ n ↑→e N ↑↑； 高速时：n ↑ →e M ↓→e N ↑（不大）。
汽车发动机分类详解
汽车发动机分类详解汽车发动机是汽车的心脏，是驱动汽车运行的重要部件。
根据不同的工作原理和结构特点，汽车发动机可以分为多种不同类型。
本文将详细介绍几种常见的汽车发动机分类，帮助读者更好地了解汽车发动机的工作原理和特点。
一、按燃料形式分类1.1 汽油发动机汽油发动机是目前应用最广泛的汽车发动机之一。
它以汽油为燃料，通过点火系统将混合气点燃，产生爆炸推动活塞运动，驱动汽车前进。
汽油发动机具有功率大、噪音小、振动小等优点，适用于大多数家用轿车和商用车辆。
1.2 柴油发动机柴油发动机以柴油为燃料，通过高压喷射系统将柴油喷入燃烧室，利用高压高温的条件使柴油自燃，推动活塞做功。
柴油发动机具有扭矩大、燃油经济性好等优点，适用于大型货车、客车等需要长途运输的车辆。
1.3 混合动力发动机混合动力发动机结合了汽油发动机和电动机的优点，既可以利用传统燃油驱动，也可以通过电池驱动。
混合动力发动机在节能环保方面具有明显优势，逐渐受到消费者的青睐。
二、按工作循环分类四冲程发动机是目前主流的汽车发动机类型之一。
它包括进气、压缩、爆燃和排气四个工作过程，每个活塞往复运动完成一个循环。
四冲程发动机结构简单，运行稳定，燃烧效率高，是大多数汽车所采用的发动机类型。
2.2 两冲程发动机两冲程发动机相较于四冲程发动机，每个活塞往复运动完成两个工作循环，即一个循环包括进气、压缩和爆燃排气三个过程。
两冲程发动机结构简单，功率密度高，但燃烧效率较低，逐渐被淘汰。
三、按气缸排列方式分类3.1 直列发动机直列发动机的气缸排列方式为直线型，气缸依次排列在一条直线上。
直列发动机结构紧凑，功率输出平稳，适用于小型汽车和摩托车等。
3.2 V型发动机V型发动机的气缸排列方式呈V形，通常有V6、V8等不同气缸数的设计。
V型发动机功率输出大，扭矩充沛，适用于中大型轿车和SUV等。
3.3 W型发动机W型发动机是在V型发动机的基础上增加了一组气缸，形成"W"字形排列。
第3章 汽车发动机的排放特性
❖ 发动机排放污染物的浓度是随发动机的工况（负荷 与转速）变化的，各种排气污染物的排放量随发动 机运转工况参数如转速、平均有效压力等的变化规 律，称为发动机的排放特性。
❖ 在环保法规日益严格的今天，对发动机的排放要求 越来越高，掌握了发动机的排放特性，对于我们按 照低排放要求正确使用发动机有着重要的指导意义。 根据发动机的排放特性，可以找出其运转时排放最 严重的工况区，从而为低排放改造指出方向，以适 应环保法规的要求。
❖ 由图可见：
❖ 在常用的部分负荷区， 为了满足三效催化转化 器高效工作的要求，将 φa 控 制 在 1.0 左 右 ， 所 以CO排放较低。
❖ 在小负荷 (平均有效压力 <0.2MPa) 时 ， 为 保 证 燃烧稳定，混合气适当 加浓，导致CO排放略有 上升。
❖ 当负荷超过全负荷的95 ％左右时，CO的比排放 量开始急剧上升，显然 是由于混合气显著加浓， 使发动机能发出较大的 功率和转矩。
❖ 柴油机的BSHC基本上随负 荷的上升而下降，而绝对排 放量大致不变。当负荷不变 而转速变化时，BSHC变化 不大。
❖ 总的说来，柴油机的HC排 放规律比CO更加复杂。
❖ 从图3-4c看出，
❖ 柴油机的NOx高排放区主要 出现在小负荷和高速工况。
小负荷时，燃烧室 内温度较低，滞燃 期增长，混合时间 加长，增大了氧气 与高温燃气的接触
❖ 在低速大负荷工况下，由于 空气相对不足，气流运动减 弱，常导致SF大大上升，即 柴油机冒烟严重。
转速不变时，不透光度 线性分度N基本上是随 着负荷增大而增大的， 这 主 要 与 φa 的 下 降 有 关；当负荷不变时，N 先降后升，在某一转速 时达到最小值。
3.2 发动机的瞬态排放特性
汽车发动机ppt课件
05
汽车发动机的节能与环保技术
节能技术
01
02
03
缸内直喷技术
通过将燃料直接喷入汽缸 内部，提高燃油的利用率 和燃烧效率。
可变气门正时技术
根据发动机转速和负荷的 变化，自动调整气门开度 和气门关闭时间，以提高 燃烧效率。
轻量化设计
采用高强度材料和结构优 化设计，降低汽车重量， 从而提高燃油经济性。
汽车发动机的性能指标与评价
汽车发动机的性能指标
主要包括功率、扭矩、油耗、排放等。
汽车发动机的评价
根据不同使用需求和行驶环境，对汽车发动机进行综合评价，包括动力性、经 济性、环保性等方面。
02
汽车发动机的种类和特点
汽油机
点燃式发动机
依靠电火花点燃混合气，具有较高的燃烧效率，但需要复杂的点火系统和供油系 统。汽车发动机ppt课件Fra bibliotek目 录
• 汽车发动机概述 • 汽车发动机的种类和特点 • 汽车发动机的组成和工作过程 • 汽车发动机的故障诊断与维修 • 汽车发动机的节能与环保技术 • 汽车发动机的发展趋势与展望
01
汽车发动机概述
汽车发动机的定义与分类
汽车发动机的定义
汽车发动机是一种将燃料燃烧产 生的热能转化为机械能的装置。
压燃式发动机
依靠压缩空气和燃料混合气的自燃，具有较高的热效率，但需要较高的压缩比和 复杂的燃烧室设计。
柴油机
直接喷射式柴油机
将燃料直接喷入汽缸内，具有较高的燃油经济性和动力性， 但噪音和振动较大。
间接喷射式柴油机
将燃料喷入进气口，具有较低的噪音和振动，但燃油经济性 和动力性较差。
燃气机
燃气轮机
使用燃气作为燃料，具有较高的热效率和较快的加速性能，但噪音较大且需要复杂的燃烧室设计。
发动机特性
第9章发动机特性内容提要1 .发动机特性与特性曲线的含义、分类与意义2 .发动机调整特性的含义、分类与曲线3 .发动机负荷特性4 .发动机速度特性5 .发动机方有特性6 .发动机调速特性7 .发动机性能指标的校正9.1基本概念全面了解发动机在全部工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与修理发动机，都有很强的适用价值。
10.LI发动机特性与特性曲线1 .发动机特性发动机性能指标随调整状况及运转状况而变化的关系称为发动机特性。
发动机性能指标主要有功率、转矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等；调整状况主要指柴油机的供油提前角、汽油机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对发动机性能的影响；运转状况一般指发动机转速和负荷等。
2 .特性曲线为了直观显示发动机的特性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲i线。
图97为AUdi(奥迪)2.4L四缸5气式门汽油机的外特性曲线。
3 .发动机特性分类发动机特性分调整特性和性能特性两大类。
(1)调整特性指发动机的性能指标随调整状况而变化的关系。
如柴油机的供油提前角调整特性、汽油机的点火提前角调整特图9T发动机特性曲线性、汽油机的燃料调整特性等。
(Audi2.4L5气门V6汽油机外特性)(2)性能特性指内燃机的性能指标随运行工况而变化的关系。
如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。
9.1.2 发动机特性的制取发动机特性需在特地的试验台（俗称发动机台架）上进行，图9-2显示了带水力测功器的试验台的基本组成。
它可以模拟发动机的实际工况，使其在要求的转速和负荷下工作，并可以同步测量发动机在各种工况下的功率、燃料消耗、废气排放、气缸压力等性能参数。
发动机特性试验，我国已有标准，需按有关标准，在规定的条件下进行。
9-水温传感器Io-油压传感器11-排温传感器12-气缸压力传感器13-油压传感器14-针阀升程仪15-电 荷放大器16-电荷放大器17-霍尔针阀传感器18-示 波器19-水力测功器20-转角信号发生器21-电荷放 大器22-A/D 转换板23-微机24-打印机25-显示器它是指在发动机转速肯定和油量掌握机构条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供油提前角变化而变化的关系。
发动机的分类及各类发动机的特点
发动机的分类及各类发动机的特点发动机是现代机械工业中最为重要的工业动力装置。
按照不同的分类标准，可以将发动机分为多个不同的类型，具有不同的特点和适用范围。
以下是发动机分类及各类发动机的特点的详细解释。
1.按燃料类型分类（1）汽油发动机汽油发动机是以汽油为燃料的发动机。
它具有功率大、噪音小、体积小、重量轻、稳定性高的特点，使用广泛。
目前主流的汽车多采用汽油发动机。
（2）柴油发动机柴油发动机是以柴油为燃料的发动机。
它具有动力强劲、节约燃料、使用寿命长等特点，但噪音较大、排放污染物较高。
柴油发动机主要应用于货车、客车等重型车辆。
（3）天然气发动机天然气发动机是以天然气为燃料的发动机，具有环保、经济等特点。
由于天然气发动机较为复杂，使用受限，主要应用于公交车、出租车等城市公共交通工具。
（4）混合动力发动机混合动力发动机是将汽油发动机和电动机相结合的发动机。
它具有节能、环保、动力强等特点，是未来发动机发展的方向。
目前，一些高档车型已采用混合动力发动机。
2.按工作原理分类（1）内燃发动机内燃发动机是将燃料和空气混合在汽缸内燃烧产生动力的发动机，包括汽油发动机、柴油发动机等。
内燃发动机体积小、重量轻、功率大，是目前应用最广泛的发动机。
（2）外燃发动机外燃发动机是将燃料和空气混合在燃烧室外部燃烧，使工作物质（如水蒸汽、燃气）在机体内产生压力而推动活塞运动。
这类发动机包括蒸汽发动机、燃气轮机等，具有热效率高、节能等特点，但体积大、重量重、不适合作为移动设备动力。
3.按循环方式分类（1）四冲程发动机四冲程发动机是指将燃油、火花塞、气缸、曲轴箱和排气管组成的系统。
它实现了进气、压缩、爆炸、排气等四个过程。
它结构简单，维护成本低，是目前汽车、摩托车等机动车最常见的发动机类型。
（2）两冲程发动机两冲程发动机是指将油、气混合物、点火、活塞、零件需要两次工作完成的系统。
它的结构相对简单、自重轻、功率高，但是燃料消耗量较大、噪声高等缺点，目前逐渐被四冲程发动机替代。
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) -
汽车发动机概述
欢迎共阅汽车发动机概述发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。
其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。
汽车的动力来自发动机。
发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。
简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。
汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。
热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。
前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。
1876 一. (1) 。
真空度，由。
(2) pc 可达800 (3) 压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b 点时，其压力降至300～500kPa ，温度降至1200～1500K 。
在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。
在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b 。
(4)排气冲程(exhauststroke)排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。
排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。
由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～1.20)p0。
排气终点温度Tr=900～1100K 。
活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。
二.四冲程柴油机工作原理欢迎共阅四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。
由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.(1)进气冲程进入汽缸的工质是纯空气。
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汽车发动机的特性[1]
功率
扭矩（汽油机）
扭矩（柴油机）
燃油消耗率 小时耗油量
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第二节 发动机台架试验
一、试验台装置
基本组成、装配关系、固定、支承
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二、制动测功装置—测功器 1.水力测功器
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一、汽油机的速度特性
（1）速度特性：汽油机节气门开度 固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、、燃 油消耗率b、每小时消耗油量B等随转速n 变化的关系。
（2）测取：发动机台架试验。测取 前，应将点火提前角及化油器调整完好； 测取时，应按规定保持冷却水温度、润滑
油温度在最佳状态。
（3）指示热效率ηit 转速低，进气流速
低，紊流减弱，使雾化、 混合状态较差，火焰传 播速度降低，散热及漏 气损失增加，ηit较低，转 速高时，燃烧过程所占 曲轴转角较大，燃烧在 较大容积下进行，ηit也较 低。但变化比较平坦， 对Ttq影响较小。
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（4）机械效率 ηm 转速增加，消 耗于机械损失功增
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二、发动机特性
发动机性能指标随调整运转工况而变化 的关系称为发动机特性。
调整情况 性能指标
运转工况
调整特性 性能特性
特性用曲线表示称为特性曲线，它是评
价发动机性能的一种简单、方便、必不可少 的形式。
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三、发动机性能指标与工作过程的关系
式中 V—球泡容积（mL）；
Pe —发动机有效功率（kW）;
ρ
f
—燃油密度（g/mL）；
t—消耗容积V的燃油所用时间（s）。
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2.质量法
油 箱 供 油
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充油
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测量
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燃油消耗量按下式计算
式中 t——消耗m（g）燃油所需时间（s）； Pe——消耗m（g）燃油时测量的有效功率（kW）； B——小时耗油量（kg/h）； be——有效燃油消耗率[g/（kW·h）]。
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第 二节 发动机的速度特性
发动机性能指标随转速变化的关 系称为发动机的速度特性。若驾驶员 将油门踏板位置保持一定，由于道路 阻力不同，汽车行驶速度也会改变， 上坡时汽车速度逐渐降低，下坡时速 度增加，这时发动机即沿速度特性工 作。
加。因此，随转速 升高，机械效率ηm 明显下降。
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汽车发动机的特性[1]
综合作用的结果是；当转速由低开始上 升时，ηv，ηit同时增加的影响大于ηm下降的 影响，使Ttq增加，对应于某一转速时，Ttq达 到最大值。转速继续增加，由于ηv、ηit、ηm 均下降，因此Ttq随转速升高而较快的下降， 即Ttq曲线变化较陡。
Vs——气缸工作容积（m3）；
α ——过量空气系数；
hu——燃料低热值（kJ/kg）；
Lo——理论空气量（kg/kg）。
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根据平均有效压力pme（kPa）的定义
式中 We——每循环有效功（kJ）； ηe——有效热效率。
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式中 ηit——指示热效率； ηm——机械效率。
随着转速n的增 加 ， 扭 距 Ttq 逐 渐 增 大，出现最大扭距 Ttqmax 后 逐 渐 下 降 ， 且下降程度越来越大 。曲线呈上凸形状。
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根据公式
可 见 ， Ttq 随 n 的 变 化 取 决于指示热效率ηi、机 械 效 率 ηm 、 充 气 效 率 ηv与过量空气系数α 随n的变化。
发动机输出的有效指标通常用平均有效压 力pme、有效扭矩Ttq、有效功率Pe、有效燃油 消耗率b、每小时耗油量B表示。这些指标与发 动机工作过程参数的关系可以推导如下。
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每循环放热量Q（kJ）为
式中 ηv——充量系数； ρo——大气状态下空气密度（kg/m3）；
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（1）在节气门 开度一定时，过量 空 气 系 数 φat 可 视 为 常数。
（2）充气效率 ηv在某一中间转速 时最大。因为一定的 配气相位仅对一种转 速最适合，此转速下 能最好地利用气流惯 性。其余转速时ηv 均降低，曲线为上凸 形。
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汽车发动机的特性
发动机的特性[1]
第一节 发动机工况
一、工况
发动机的运行情况，简称工况。工况以 功率Pe和转速n来表示，此功率、转速应该与 发动机所带动的工作机械要求的功率、转速 相适应。
只有当发动机发出的扭矩与工作机械消 耗的扭矩相等时，两者才能在一定转速下按 一定功率稳定工作。
2.平衡式电力测功器 3.电涡流测功器
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三、耗油率的测量 1.容积法
充油
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测量
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测量消耗容积v的燃油所用时间t
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燃油消耗量按下式计算
小时耗油量
耗油率
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节气门全开时速度特 性称为外特性。节气门部分 打开时的速度特性称为部分 负荷速度特性。由于节气门 的开启可以无限变化，所以 部分负荷速度特性曲线有无 数条，而外特性曲线只能有 一条。
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（一）外特性曲 线
1．扭矩曲线变 化趋势
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3．燃油消耗率变化趋势 b=k3/ηitηm
b在某一中间转速当ηitηm达到最大值时出现 最低值。当转速较此转速低时，由于ηm上升弥 补不了ηit的下降，使b增加。转速较此转速高 时ηit、ηm均较低，b也增加。
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2．功率变化趋势 Pe=Ttq·n/9550
当转速由低逐渐升高 时，由于Ttq、n同时增加 Pe增加很快。在达到最大 扭距转速ntq后，再提高转 速，由于Ttq有所下降，使 Pe上升缓慢。某一转速时 Ttq·n达最大值。此后，再 增加转速，由于扭距下降 超过转速上升的影响，Pe 反而下降。