第6章 发动机特性分析
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燃气涡轮（Gas Turbine）
第一节 涡轮工作原理
常用的涡轮分类
根据工质不同 根据驱动对象 根据出口速度 根据流动方向 根据反力度 根据是否冷却 根据级数 根据气动布局 根据结构形式 蒸汽轮机、水轮机、风车、燃气轮机 燃气涡轮（高压和低压）和动力涡轮 亚音涡轮和超音涡轮 轴流式涡轮和向心式涡轮 冲动式涡轮和反力式涡轮 非冷却式涡轮和冷却式涡轮 单级涡轮和多级涡轮 常规涡轮和对转涡轮 带冠和不带冠
叶轮机械原理
第六章 涡轮
作业11：p.171, 3、6、29
（第六章第一次作业）
3. 试用热焓方程和伯努利方程分析喷嘴环和工作轮中 的能量转换过程。 6. 决定涡轮基元级速度三角形的主要参数有哪些？ v1 560m/s， 25 29. 已知燃气流过涡轮叶栅时， 1 ， T1 920K， u1 u2 340m/s ， v1a v2a ，并已知燃 T2 860K ， R 287J/(kg K) 。试求： 气绝热指数 k c p / cv 1.3， （1）喷嘴环中直总焓的大小及其变化；（2）工作轮 中的相对总焓的大小及其变化；（3）工作轮出口的相 对速度 w2 ；（4）工作轮进出口的绝对总焓变化；（5） 喷嘴环进口至工作轮出口绝对总焓变化；（6）轮缘功 Lu ；（7）运动反力度。
叶型损失
包括动能损失ห้องสมุดไป่ตู้再生热 重热现象：再生热在后面级涡轮中的再利用
P1
0
P2
2ad 2
C
D
压气机与涡轮的区别？
第二节 涡轮基元级
根据反力度和载荷系数的定义： c c T 1 1u 2u 2u H T u c1u c2u HT 得 c1u u (1 T ) 2 H c2u u T (1 T ) 2 知c1a / c2 a 和1，得 c1a＝c1u tan 1 c2 a c1a /(c1a / c2 a )
第一节 涡轮工作原理
常用的涡轮分类
根据工质不同 根据驱动对象 根据出口速度 根据流动方向 根据反力度 根据是否冷却 根据级数 根据气动布局 根据结构形式 蒸汽轮机、水轮机、风车、燃气轮机 燃气涡轮（高压和低压）和动力涡轮 亚音涡轮和超音涡轮 轴流式涡轮和向心式涡轮 冲动式涡轮和反力式涡轮 非冷却式涡轮和冷却式涡轮 单级涡轮和多级涡轮 常规涡轮和对转涡轮 带冠和不带冠
叶轮机械原理
第六章 涡轮
作业11：p.171, 3、6、29
（第六章第一次作业）
3. 试用热焓方程和伯努利方程分析喷嘴环和工作轮中 的能量转换过程。 6. 决定涡轮基元级速度三角形的主要参数有哪些？ v1 560m/s， 25 29. 已知燃气流过涡轮叶栅时， 1 ， T1 920K， u1 u2 340m/s ， v1a v2a ，并已知燃 T2 860K ， R 287J/(kg K) 。试求： 气绝热指数 k c p / cv 1.3， （1）喷嘴环中直总焓的大小及其变化；（2）工作轮 中的相对总焓的大小及其变化；（3）工作轮出口的相 对速度 w2 ；（4）工作轮进出口的绝对总焓变化；（5） 喷嘴环进口至工作轮出口绝对总焓变化；（6）轮缘功 Lu ；（7）运动反力度。
叶型损失
包括动能损失ห้องสมุดไป่ตู้再生热 重热现象：再生热在后面级涡轮中的再利用
P1
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2ad 2
C
D
压气机与涡轮的区别？
第二节 涡轮基元级
根据反力度和载荷系数的定义： c c T 1 1u 2u 2u H T u c1u c2u HT 得 c1u u (1 T ) 2 H c2u u T (1 T ) 2 知c1a / c2 a 和1，得 c1a＝c1u tan 1 c2 a c1a /(c1a / c2 a )
发动机原理每章思考题与习题
第二章思考题与习题2-1 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？2-2 怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力?2-3 机械效率的定义是什么?2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别?2-5 充量系数的定义是什么? Φc的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？2-6 试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。
2-7 影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？2-8 过量空气系数Φa的定义是什么？在实际发动机上怎样求得?2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成?详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。
2-10 要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力Pmi＝0.85 MPa，平均机械损失压力Pmm=0.15 MPa，希望在2000r／min时能发出的功率为73.5kW。
1)为将活塞平均速度控制在8m／s，缸径行程比取多大合适？2)为使缸径行程比为1：1.2，缸径与行程取多大?2-11 有一台6135Q－1柴油机，D×S＝135mm×140 mm，6缸，在2200r／min时，发动机发出的有效功率为154kW。
be＝217g／(kW·h)。
1) 求发动机的Pme、Ttq、和ηet。
2) 当ηm＝0.75时，试求bi、ηit、Pi和Pm的值。
3) 当ηit、Φc、Φa均未变，ηm由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。
4) 若通过提高Φc使Pe提高到160kW，而ηit、Pm均未变化，则Pi、ηm、be值是多大?5) 通过以上计算，你可以得出哪些结论?第三章思考题与习题3-1 研究理论循环的目的是什么?柴油机的理论循环与实际循环有何区别？3-2 试推导混合加热理论循环热效率的表达式。
06_第六章 气体动力循环
6-2 活塞式内燃机的混合加热循环
预胀比 表示定压燃烧时气体比体积增大的倍率。
(6-3)
2)循环热效率
混合加热循环在温熵图中如图6-3所示。它的热效率为 (a)
6-2 活塞式内燃机的混合加热循环
假定工质是定比热容理想气体,则 (b)
将式(b)代入式(a)得 (c)
6-2 活塞式内燃机的混合加热循环
6-4 活塞式内燃机各种循环的比较
2、在迚气状态以及最高温度(Tmax)和最高压 力(pmax)相同的条件下迚行比较
图6-13示出了三种理论循：
123451为循环加热循环
12’451为定容加热循环
12”451为定压加热循环
三种循环放出的热量相同： q2p = q2 = q2v = 面积 71567
图 6-7
6-3 活塞式内燃机的定容 加热循环和定压加热循环
1、活塞式内燃机定容加热循环分析
有些活塞式内燃机 (如煤气机和汽油机) , 燃料是预先和空 气混合好再迚入气缸的 , 然后在压缩终了时用点火花点燃。 一经点燃, 燃烧过程迚行得非常迅速,几乎在一瞬间完成, 活塞基本上提留在上止点未动, 因此这一燃烧过程可以看 作定容加热过程。其它过程则和混合加热循环相同。 定容加热循环(又称奥托循环)在热力学分析上可以看作 混合加热循环当预胀比 时的特例。
6-3 活塞式内燃机的定容 加热循环和定压加热循环
图 6-8
图 6-9
6-3 活塞式内燃机的定容 加热循环和定压加热循环
2、活塞式内燃机定压加热循环分析
有些柴油机的燃烧过程主要在活塞离开上止点的一段行 程中迚行,一面燃烧, 一面膨胀,气缸内气体的压力基本保 持不变,相当于定压加热。这种定压加热循环(又称狄塞 尔循环)也可以看作混合加热循环的特例。 状态3和状态2重合,混合加热循环便成 了定压加热循环(图6-10、图6 -11)。令式(6-4)中 , 即可得定压加 热循环的理论热效率计算式：
《汽车发动机构造与维修》教案
xx职业教育中心《汽车发动机构造与维修》教案第一章发动机工作原理和总体构造教学重点1.了解发动机作用、基本术语；2.了解发动机主要性能指标和工作特性；3.掌握发动机总体构造和内燃机型号编制规则。
教学难点1.四行程汽油发动机工作原理；2.四行程柴油发动机工作原理。
学时分配1.1 发动机基本工作原理发动机是将热能转化为机械能的机器。
现代汽车采用四行程、多缸、水冷、顶置气门发动机为主。
1.1.1发动机基本术语1.上止点2.下止点3.活塞行程S4.曲柄半径R5.气缸工作容积Vh6.发动机工作容积VL7.燃烧室容积Vc8.气缸总容积Va9.压缩比ε计算：已知某发动机为4缸，缸径是88mm，活塞行程是84mm，压缩比是9.5，试计算发动机的工作总容积，气缸工作容积，燃烧室容积。
解：Vh=（πD2/4×106 ）×S=（π×812/4×106 ）×84=0.43（L）VL=Vh×i=0.43×4=1.72 Lε=Va/Vc=（Vc+Vh）/Vc=1+Vh/Vc∴Vc=Vh/（ε-1）=0.43/（9.5-1）=0.05 L1.1.2 四行程汽油机工作原理四行程发动机曲轴转两圈，活塞在气缸内依次往复运动经历进气、压缩、作功和排气四个行程，完成一个工作循环。
进气行程曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭，空气和汽油的混合气被吸入气缸。
压缩行程进气行程结束，进排气门关闭，活塞从下止点向上移动，进气门，排气门都关闭，空气和汽油的混合气在气缸内被压缩。
作功行程当压缩行程接近上止点时，进排气门都关闭，火花塞发出电火花点燃可燃混合气。
气体温度和压力迅速升高，推动活塞向下止点运动，通过连杆和曲轴对外输出功。
排气行程曲轴带动活塞从下止点向上止点运动，进气门关闭，排气门开启，在活塞和废气自身的压力作用下，废气从排气门排出气缸。
1.1.3四行程柴油发动机工作原理柴油机和汽油机工作差异主要表现在混合气形成和点火方式上。
汽车电控发动机原理与维修图解教程 第六章 柴油机电控燃油供给系统
执行元件
四、柴油机电控燃油喷射系统的功能
１.燃油喷射控制
喷油量控制
喷油正时控制 喷油速率和供(喷)油规律的
控制 喷油压力的控制
最高转速控制 柴油机低油压保护 增压器工作保护
２.怠速控制 ３.进气控制 ４.增压控制
柴油机的增压控制
５.排放控制 ６.启动控制 ７.巡航控制 ８.故障自诊断和失效保护
废气再循环(ＥＧＲ)控制
第二节 电控直列泵喷射系统
一 第一代电控直列泵
直列式喷油泵的电子控制系统中，在喷油泵方面带有如下电子部件： （1）对喷油量进行电子控制的电子调速器。 （2）对喷油时间进行电子控制的电子提前器。
第一代电子控制直 列式喷油泵的基本 特征，如右图所示。
第一代电控直列式喷油泵
二 第二代电控直列泵（TICS系统）
ECD—V5型分配泵的传感器
（1）电磁溢流阀 电磁溢流阀（如下图）：直接控制 喷油量的，是一种耐高压、具有高 度响应特性的直动式电磁阀。 电磁溢流阀的结构、工作原理，如 右图所示。
电磁溢流阀（SPV）
电磁溢流阀的结构 电磁溢流阀工作原理
（2）定时控制阀 定时控制阀（TCV）安装在喷油泵内，根据计算机送来的信号，适时开启或关闭喷 油泵压力腔和定时活塞低压腔之间的燃油通道。
柴油机高压共轨系统
二、典型电控燃油喷射系统介绍
典型的电控燃油喷射系统: 电控直列泵：如TICS系统，最高喷射压力可达135MPa。 电控分配泵：如VP37、VP44，最高喷射压力可达140MPa。 电控泵喷油器：如博世、德尔福的EUI，最高喷射压力可达220MPa。 电控单体泵：如EUP系统，最高喷射压力可达200MPa以上。 共轨系统：如Caterpillar HEUI系统,博世的CR系统，电装的ECD-U2系统等，最高喷射压力可达180MPa。
教学课件 《汽车发动机原理(第4版)》颜伏伍
15
压缩比相同 最高燃烧压力相同
理论循环分析的意义：
（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基 本原则和方向
– 在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε； – 合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少初
始膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）； – 保证工质具有较高的绝热指数k；
（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性
aczb—定容加热循环 acˊzˊbˊ—定压加热循环 ac〞z〞b〞—混合加热循环
a）压缩比相同 由图a可知：Q2p>Q2m>Q2v → ηtv >ηtm>ηtp 因此，要提高混合加热循环热效率，应增加 定容部分的加热量（即增大λp）
b)最高燃烧压力相同 由图b可知：Q2v>Q2m>Q2p → ηtp >ηtm>ηtv 因此，对于高增压这类受机件强度限制，其 循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压 加热循环工作。
汽车发动机原理
2021/3/3
课程简介
《汽车发动机原理》---本课程讲述的内容 主要包括：汽车发动机性能评定的指标， 发动机的工作过程，发动机的特性、增压、 排放与噪声控制，并对未来汽车新型动力 装置的原理进行了介绍。
专业核心课程 动力机械及工程专业考研课程
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
• 发动机的主要性能指标有：动力性能指标 (功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料 与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动 性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标 (大修或更换零件之间的最长运行时间与无 故障长期工作能力)等。
4
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 实际循环的评定——指示指标 第四节 发动机动力性和经济性评定——有
压缩比相同 最高燃烧压力相同
理论循环分析的意义：
（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基 本原则和方向
– 在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε； – 合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少初
始膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）； – 保证工质具有较高的绝热指数k；
（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性
aczb—定容加热循环 acˊzˊbˊ—定压加热循环 ac〞z〞b〞—混合加热循环
a）压缩比相同 由图a可知：Q2p>Q2m>Q2v → ηtv >ηtm>ηtp 因此，要提高混合加热循环热效率，应增加 定容部分的加热量（即增大λp）
b)最高燃烧压力相同 由图b可知：Q2v>Q2m>Q2p → ηtp >ηtm>ηtv 因此，对于高增压这类受机件强度限制，其 循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压 加热循环工作。
汽车发动机原理
2021/3/3
课程简介
《汽车发动机原理》---本课程讲述的内容 主要包括：汽车发动机性能评定的指标， 发动机的工作过程，发动机的特性、增压、 排放与噪声控制，并对未来汽车新型动力 装置的原理进行了介绍。
专业核心课程 动力机械及工程专业考研课程
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
• 发动机的主要性能指标有：动力性能指标 (功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料 与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动 性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标 (大修或更换零件之间的最长运行时间与无 故障长期工作能力)等。
4
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 实际循环的评定——指示指标 第四节 发动机动力性和经济性评定——有
汽车发动机性能的评价
图1-1 120 四冲程单缸试验柴油机的p-V图及p-φ图 a)p-V图 b)p-φ图
第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标
(3)燃烧过程 在这个过程中，活塞位于上止点前后，进、排气门均
关闭。 (4)膨胀过程 在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。 (5)排气过程 当膨胀过程接近终了时，开始排气过程，排气门开启， 靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点运动时， 继续将废气强制排到大气中。
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
第一章 汽车发动机性能的评价
第五节 汽油机混合气的形成与燃烧
第六节 汽车发动机特性的分析与评价
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
一、四冲程发动机的示功图及实际循环
1.示功图 2.自然吸气四冲程发动机的实际循环 (1)进气过程 为使发动机能够连续运转，发动机必须不断吸入新鲜 的工质。 (2)压缩过程 为使吸入气缸内的工质能够迅速燃烧，以产生较大的 压力使发动机做功，发动机必须在做功过程之前将工质进行压缩， 此过程即为压缩过程。
图1-2 自然吸气四冲程发动机的示功图 a)进气过程 b)压缩过程 c)燃烧、膨胀过程(做功行程) d)排气过程
第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标
汽车发动机的性能指标
2/28
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
4/28
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
16/28
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
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
4/28
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。
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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。
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i
n
③ m 随n的变化关系
随n，摩擦损失, pm m 。
nx
i 均,虽然 m 略有下降， 综合：在低速区，因 v 、 但随n，使Ttq,Ttqmax，随n继续， i 、 m均，使Ttq，即Ttq随n变化比 因 v 、 较陡。
n
2）功率Pe曲线
v Pe K 2 m i n K2Ttq n
显然：功率Pe与Ttq、n成正比。 低速时：nTtq(不大)，因Pe正比于n、Ttq， 故Pe；随n继续，虽Ttq，但因n的影响大 于Ttq的影响，使PePemax ； n继续，因Ttq的影响大于n的影响，使Pe 。
2.外特性曲线历程分析
v 1）扭矩Ttq曲线 Ttq K 3 m i
（在节气门开度一定时，α值基本不随转速而变化）
Ttq 因n供油量(不多)，则有：
① v 随n的变化关系
k 3 v i m
i 和 m 随n的变化： Ttq的变化取决于 v 、
第六章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发动机特性
发动机工况 发动机速度特性 发动机负荷特性 柴油机调速特机工况
——发动机的运行情况，以其发出的有效
功率Pe和转速n表示。
发动机的工况根据内燃机的用途，分为三类：
I、固定工况（恒速工况） n≈C，Pe变化大， 如抽水、发电用发动机；
第二节
发动机速度特性
——发动机性能指标随转速变化的关系称为 速度特性；即发动机节气门开度（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，驾驶员将油门踏板 位置保持一定，发动机转速n则随外界负荷的变 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。 横坐标：发动机转速； 纵坐标：有效功率Pe、转矩Ttq、耗油率be、每 小时耗油量B等 。
Pe
n
II、螺旋桨工况——流体阻力负荷
Pe K n ，如船用主机带动螺旋桨。
3
Pe
Pe
III、陆上运输工况
n
n
n、Pe均在较大范围内变化，如车辆用发动机。 汽车是在负荷、车速及道路情况频繁变化的条件下 使用的，因而，汽车用发动机必须适应汽车使用的特 点，在负荷和转速经常变化下工作。
二、发动机特性
大气修正
大气状况是指发动机运行地点的环境大气压力、 大气温度和相对湿度； 同一台发动机由于在不同大气状况下使用，其性 能差别很大，需要规定一种标准大气状况，并且 还应有一种办法，把在不同大气状况下试验所得 的结果，换算成标准大气状况下的数值； 国家标准（GB1105.1－87）规定了一般用途的往 复活塞式柴油机和汽油机的标准环境状况是： 大气压p0=100kPa，相对湿度φ0=30％， 环境温度T0=298K或25℃（Page132）。
v
v 在某一中间转速n1最大，高于或低于此转速 v 都下降。
随n气流惯性v ；n节流损失 v 。
n1
n
② i 随n的变化关系
n气流运动混合气形成改善 i ； n燃烧时间，燃烧恶化 i 。 i 在某一中间转速微微凸起（最 在供油量一定情况下， 好），说明此时热量转化为功的程度最高。高于或低于 i 均下降。 此转速，
发动机速度特性进一步分为： ——外特性和部分速度特性
外特性：将油量调节结构固定在额定功率循环供 油量位置测得的速度特性。每台发动机只有一组， 表示了该发动机所具有的最高动力性能。
部分速度特性：将油量调节结构固定在小于额定 功率循环供油量位置测得的速度特性。每台发动 机可以有许多组。
一、汽油机速度特性（外特性）
有效功率：
有效转矩：
Pe K 2
v m i n
v Ttq K 3 m i
1 be K 4 m i 有效燃油消耗率：
v 每小时耗油量： B K 5 n
三.发动机功率标定
发动机功率标定，是指制造厂根据发动机的用途规定 该机在标准大气条件下输出的有效功率及对应的转速，即 标定功率和标定转速。国家标准规定的功率标定可分为以 下4种： 1）15min功率——可连续运转15min仍保持正常状态的最大有 效功率。适用于汽车、军用车辆、摩托车的发动机功率的 标定。 2）1h功率——可连续运转1h的最大有效功率。适用于拖拉机、 工程机械、船舶用发动机功率标定。 3）12h功率——可连续运转12h的最大有效功率。适用于拖拉 机、农业排灌、电站等发动机功率标定。 4）持续功率——允许连续运转的最大有效功率。适用于农业 灌溉、电站、船舶、铁路牵引等发动机功率标定。
节气门全开时，发动机扭矩Ttq、功率Pe、油 耗be 随转速n变化的关系。 测取时，应将点火提前角、冷却水温、润滑油 温度等调整在最佳状态； 当油量调节机构固定在标定（或称额定）功率 循环供油量位置时，测得的速度特性为标定功 率速度特性，习惯上称外特性； 当油量调节机构固定在小于标定功率循环供油 量各个位置时，所测得的速度特性称为部分速 度特性。
发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化 的关系称为发动机特性。 特性曲线是评价发动机性能的一种简单、方便、 必不可少的形式。 发动机特性种类很多，主要有： 负荷特性；速度特性；调速特性；万有特 性；烟度特性；排放特性；噪声特性等。
发动机性能指标与工作过程参数之间的关系
v 平均有效压力： pe k1 im
1. 汽油机外特性曲线图
Ttq Ttq
Pe
Pe
be
be
n1
n3
n2
n
关于外特性曲线上几个重要特征点： ——Ttqmax、Pemax、bemin
Ttqmax、Pemax、bemin在实际中各意味着什么？ Ttqmax：汽车以I档行驶能通过的最大爬坡，即最 大爬坡能力； Pemax ：汽车在良好道路上行驶能达到的最高车速； bemin ：理论上可达到的最低油耗，实际油耗要比 此高。
n
③ m 随n的变化关系
随n，摩擦损失, pm m 。
nx
i 均,虽然 m 略有下降， 综合：在低速区，因 v 、 但随n，使Ttq,Ttqmax，随n继续， i 、 m均，使Ttq，即Ttq随n变化比 因 v 、 较陡。
n
2）功率Pe曲线
v Pe K 2 m i n K2Ttq n
显然：功率Pe与Ttq、n成正比。 低速时：nTtq(不大)，因Pe正比于n、Ttq， 故Pe；随n继续，虽Ttq，但因n的影响大 于Ttq的影响，使PePemax ； n继续，因Ttq的影响大于n的影响，使Pe 。
2.外特性曲线历程分析
v 1）扭矩Ttq曲线 Ttq K 3 m i
（在节气门开度一定时，α值基本不随转速而变化）
Ttq 因n供油量(不多)，则有：
① v 随n的变化关系
k 3 v i m
i 和 m 随n的变化： Ttq的变化取决于 v 、
第六章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发动机特性
发动机工况 发动机速度特性 发动机负荷特性 柴油机调速特机工况
——发动机的运行情况，以其发出的有效
功率Pe和转速n表示。
发动机的工况根据内燃机的用途，分为三类：
I、固定工况（恒速工况） n≈C，Pe变化大， 如抽水、发电用发动机；
第二节
发动机速度特性
——发动机性能指标随转速变化的关系称为 速度特性；即发动机节气门开度（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，驾驶员将油门踏板 位置保持一定，发动机转速n则随外界负荷的变 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。 横坐标：发动机转速； 纵坐标：有效功率Pe、转矩Ttq、耗油率be、每 小时耗油量B等 。
Pe
n
II、螺旋桨工况——流体阻力负荷
Pe K n ，如船用主机带动螺旋桨。
3
Pe
Pe
III、陆上运输工况
n
n
n、Pe均在较大范围内变化，如车辆用发动机。 汽车是在负荷、车速及道路情况频繁变化的条件下 使用的，因而，汽车用发动机必须适应汽车使用的特 点，在负荷和转速经常变化下工作。
二、发动机特性
大气修正
大气状况是指发动机运行地点的环境大气压力、 大气温度和相对湿度； 同一台发动机由于在不同大气状况下使用，其性 能差别很大，需要规定一种标准大气状况，并且 还应有一种办法，把在不同大气状况下试验所得 的结果，换算成标准大气状况下的数值； 国家标准（GB1105.1－87）规定了一般用途的往 复活塞式柴油机和汽油机的标准环境状况是： 大气压p0=100kPa，相对湿度φ0=30％， 环境温度T0=298K或25℃（Page132）。
v
v 在某一中间转速n1最大，高于或低于此转速 v 都下降。
随n气流惯性v ；n节流损失 v 。
n1
n
② i 随n的变化关系
n气流运动混合气形成改善 i ； n燃烧时间，燃烧恶化 i 。 i 在某一中间转速微微凸起（最 在供油量一定情况下， 好），说明此时热量转化为功的程度最高。高于或低于 i 均下降。 此转速，
发动机速度特性进一步分为： ——外特性和部分速度特性
外特性：将油量调节结构固定在额定功率循环供 油量位置测得的速度特性。每台发动机只有一组， 表示了该发动机所具有的最高动力性能。
部分速度特性：将油量调节结构固定在小于额定 功率循环供油量位置测得的速度特性。每台发动 机可以有许多组。
一、汽油机速度特性（外特性）
有效功率：
有效转矩：
Pe K 2
v m i n
v Ttq K 3 m i
1 be K 4 m i 有效燃油消耗率：
v 每小时耗油量： B K 5 n
三.发动机功率标定
发动机功率标定，是指制造厂根据发动机的用途规定 该机在标准大气条件下输出的有效功率及对应的转速，即 标定功率和标定转速。国家标准规定的功率标定可分为以 下4种： 1）15min功率——可连续运转15min仍保持正常状态的最大有 效功率。适用于汽车、军用车辆、摩托车的发动机功率的 标定。 2）1h功率——可连续运转1h的最大有效功率。适用于拖拉机、 工程机械、船舶用发动机功率标定。 3）12h功率——可连续运转12h的最大有效功率。适用于拖拉 机、农业排灌、电站等发动机功率标定。 4）持续功率——允许连续运转的最大有效功率。适用于农业 灌溉、电站、船舶、铁路牵引等发动机功率标定。
节气门全开时，发动机扭矩Ttq、功率Pe、油 耗be 随转速n变化的关系。 测取时，应将点火提前角、冷却水温、润滑油 温度等调整在最佳状态； 当油量调节机构固定在标定（或称额定）功率 循环供油量位置时，测得的速度特性为标定功 率速度特性，习惯上称外特性； 当油量调节机构固定在小于标定功率循环供油 量各个位置时，所测得的速度特性称为部分速 度特性。
发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化 的关系称为发动机特性。 特性曲线是评价发动机性能的一种简单、方便、 必不可少的形式。 发动机特性种类很多，主要有： 负荷特性；速度特性；调速特性；万有特 性；烟度特性；排放特性；噪声特性等。
发动机性能指标与工作过程参数之间的关系
v 平均有效压力： pe k1 im
1. 汽油机外特性曲线图
Ttq Ttq
Pe
Pe
be
be
n1
n3
n2
n
关于外特性曲线上几个重要特征点： ——Ttqmax、Pemax、bemin
Ttqmax、Pemax、bemin在实际中各意味着什么？ Ttqmax：汽车以I档行驶能通过的最大爬坡，即最 大爬坡能力； Pemax ：汽车在良好道路上行驶能达到的最高车速； bemin ：理论上可达到的最低油耗，实际油耗要比 此高。