发动机工况
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。
4-2发动机不同工况对混合气成分的要求
§4-2 发动机不同工况对混合气成分的要求一、混合气的形成过程1．化油器式发动机化油器是供给系中最重要的装置，浮子室连同主喷管实际上是一壶状容器，内储有由汽油泵输送来的汽油。
为防止汽油自动流出，主喷口比浮子室中油平面稍高。
发动机进气冲程时，空气透过空气滤清器芯，由进气口进入化油器，并流经小喉管、大喉管，沿进气管流入气缸。
由于小喉管在气流通道中断面积较小，空气流经小喉管时流速较高，小喉管处的压力便低于大气压，即具有一定的真空度，而浮子室与大气相通，在压差的作用下，浮子室中的汽油经主喷管从主喷口喷出，并与空气相混合，形成可燃混合气。
喷出的汽油量可由主量孔加以控制。
为使喷油量在小喉管真空度一定时保持稳定，浮子室中汽油面的高度由针阀控制而保持一定。
由于汽车行驶中情况不断变化，要求发动机发出的功率应作相应变化，这由改变进入气缸的可燃混合气的数量来实现。
为此，化油器设有节气门口，其开度由驾驶室内的加速踏板控制。
加速踏板被踩下时，节气门开度增大，进入气缸的可燃混合气增多，发动机发出的功率增大；反之，发动机发出的功率减小。
简单化油器的特性可燃混合气的浓度对发动机的动力性与经济性有很大的影响，其指标可用过量空气系数α来表示。
α=燃烧lkg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧lkg燃料所需的空气质量过量空气系数α=1的可燃混合气即为理论混合气，α<1的混合气为浓混合气；α>1的混合气为稀混合气。
简单化油器所配制的混合气的浓度是随节气门的开度变化而变化的，变化的规律称为简单化油器的特性。
由实验测定的特性曲线如图中曲线1所示。
由该曲线可看出，节气门开度越小，混合气α值越大，随节气门开度增大，α值减小，并保持在1.0左右。
2．电子控制汽油喷射式发动机发动机工作时，电控单元ECU根据空气流量计等到传来的信息作分析计算，然后向喷油器发喷油信号，与化油器想比，和气缸的进气量和喷油量都是经电控单元严格计算的，因些精度较高。
读懂发动机特性曲线图
读懂发动机特性曲线图，看看加速与节油性能我和各位车友一样，开始时对发动的性能到底如何，是一头雾水，但要想了解发动机的性能，那么就必须读懂一一发动机特性曲线图。
本人整理了一些网上收集到的资料，提供给各位车友。
一、什么是发动机转速特性曲线图？发动机转速特性曲线一一也有叫发动机工况图，是将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，简称为发动机特性曲线。
如果发动机节气门全开，此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。
通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。
从“图1”可以看出，转速在ntq点和np点, 发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。
图1二、如何由曲线图判断发动机性能：那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力：图2拿到一张发动机曲线图，如图2”，我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。
在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000专换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。
超车能力:汽车乙肓；工锻此”肿胚rOM. t图3在图3”中我们可以看到，在2000转到4500转区间，发动机扭矩输出始终为320NM，而与图2中只有一个扭矩峰值的抛物线图形相比，图3不同的是，曲线中有一段平顶”工况，整体更近似于一个梯形”。
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) 。
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
发动机特性
项目六发动机特性学习目标：重点掌握发动机的负荷特性、速度特性、万有特性及柴油机调速特性的定义。
理解各个特性曲线的变化趋势及原因；各个曲线的正式成立和位置对发动机的性能有何影响；柴油机安装调速器的原因。
了解柴油机和汽油机特性曲线的异同点及形成原因；万有特性的应用；两级式调速器和全程式调速器对柴油机性能的影响及各自的特点。
本项目是本课程的重点之一。
发动机经常在较大的负荷和转速范围内工作，仅了解某点或几点的性能指标和参数，往往是不够的，而需要了解在整个工作范围内的变化规律和发展趋势。
任务一发动机工况、性能指标与工作过程参数的关系一、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。
根据发动机的用途，其工况可分为以下几类：（1）恒速工况 n=常数，如发电机组中的发动机，其转速基本保挂持不变，功率Pe随负荷而变化，称为线工况。
（2）螺旋桨工况作为船舶主机的柴油机按推进特性工作，柴油机功率与转速的立主成正比Pe=kn3，k为比例常数，见图中的曲线2。
（3）面工况汽车在运输作业时，发动机的功率Pe和转速n都在很大的范围内变化。
如图中阴影所示，曲线3中发动机在各种转速下所能发出的最大功率。
（4）点工况内燃机的转速n及功率P e均近似不变，如内燃机作为排灌动力。
二、发动机特性发动机性指标随着调整情况及运转工况变化而变化的关系称为发动特性，特性用曲线表示称为特性曲线。
其中随着调整情况而变化又称为调整特性。
发动机的性能特性包括负荷特性、速度特性、万有特性、空转特性等，速度特性又包括外特性和部分速度特性。
三、发动机性能指标与工作过程参数的关系发动机的有效指标P me、T tq、Pe、be、B与工作过程参数的关系如下列诸式：平均有效压力有效功率有效转矩燃油消耗率小时耗油量要了解上述指标随工况变化的情况，就必须分析ηv、ηi、ηm、α随工况的变化。
四、发动机功率标定根据国家标准CB1105.1─1987《内燃机台架性能试验方法》的规定，内燃机标定功率依不同用途分类如下：（1）15min功率适用于汽车、军用车辆、摩托车的发动机功率的标定。
ecu 的检测标准
ecu 的检测标准ECU的检测标准。
ECU（Engine Control Unit）是发动机控制单元的英文缩写，它是现代汽车发动机控制系统的核心部件之一。
ECU的主要功能是监测和控制发动机的工作状态，以确保发动机能够始终保持在最佳工作状态下运行。
在汽车维修和保养过程中，对ECU进行检测是非常重要的，因为它直接影响到发动机的性能和燃油经济性。
下面将介绍ECU的检测标准。
首先，ECU的检测需要使用专门的诊断仪器。
这些诊断仪器可以通过连接到汽车的OBD（On-Board Diagnostics）接口来读取ECU存储的故障代码和实时数据。
在进行ECU检测之前，首先需要将诊断仪器连接到汽车的OBD接口，并按照仪器的操作说明进行操作。
一般来说，诊断仪器会自动进行ECU的诊断，并将结果显示在仪器的屏幕上。
其次，ECU的检测标准包括对故障代码的读取和解析。
在诊断仪器完成对ECU的诊断之后，会显示出存储在ECU中的故障代码。
这些故障代码可以帮助汽车维修人员快速定位和解决发动机故障。
一般来说，诊断仪器会将故障代码进行解析，并给出相应的故障原因和解决方法。
在进行ECU检测时，需要仔细阅读和理解诊断仪器显示的故障代码和解析结果，以便进行正确的维修操作。
此外，ECU的检测还包括对实时数据的监测。
在诊断仪器完成对ECU的诊断之后，会显示出发动机的实时数据，如转速、进气温度、节气门开度等。
这些实时数据可以帮助汽车维修人员了解发动机的工作状态，从而判断发动机是否存在异常。
在进行ECU检测时，需要对这些实时数据进行仔细观察和分析，以便找出发动机存在的问题，并进行相应的维修。
最后，ECU的检测还需要进行发动机的工况测试。
在诊断仪器完成对ECU的诊断之后，可以通过诊断仪器进行发动机的工况测试，以验证发动机是否存在异常。
一般来说，工况测试会包括发动机的怠速运转、高速行驶、急加速等多个方面。
通过工况测试，可以全面了解发动机的工作状态，从而找出并解决发动机存在的问题。
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课题：发动机的工况与混合气浓度
授课课程：发动机构造与维修 授课教师： 张臣
授课类型 理论
学 时 数 1学时
授课章节
发动机工况与混合气浓度
授课教具 投影仪
学习目标
掌握发动机的各工况及其对混合气的要求。
教学过程设计 备 注
学习探究
1、空燃比
实际吸入发动机中的空气质量与燃料质量的比值称为空燃比
理论空燃比=14.7
空燃比小于14.7 浓混合气
空燃比大于14.7 稀混合气
2、过量空气系数
燃烧1千克燃料燃烧实际消耗空气质量与理论上完全燃烧消耗的空气质量之比
标准混合气a=1
浓混合气a小于1
稀混合气a大于1
a小于0.85，汽车耗油增加，排气管冒黑烟，消音器有放炮声
a在0.8到0.9之间，这种混合气可使发动机功率增大，a=0.88时达到最大功率，
但是不能充分燃烧
a=1.05-1.15经济性最好，耗油最低
a大于1.2，混合气过稀，燃烧速度慢热损失多，功率减小
3、各个工况对混合气的要求。
起动工况 冷车起动时，汽油蒸发条件差，需要极浓的混合气a=0.2-0.6
怠速工况 冷怠速时a=0.6-0.8，需要浓而少的混合气
热怠速时提供标准混合气a为1左右
加速工况 加速时，节气门突然开大，发动机转速提高，空气大量进入进气管
使混合气变稀，所以需要较浓的混合气
中等负荷 发动机在此负荷下运转，经济性要求是主要的，所以需要稀而多
的混合气a=1.08-1.15
全负荷 汽车行驶阻力大，要求发动机发出大功率浓而多，所以需要的浓而
多的混合气。a=0.8-0.9
检查学生
学习效果
1、什么是空燃比，理论空燃比是多少
实际吸入发动机中的空气质量与燃料质量的比值称为空燃比
理论空燃比=14.7
2、什么是过量空气系数，浓混合气过量空气系数大于1吗？
燃烧1千克燃料燃烧实际消耗空气质量与理论上完全燃烧消耗的空气质量之比
，浓混合气时a小于1
3，发动机有哪几种工况，各需要什么样的混合气？
起动工况 冷车起动时，汽油蒸发条件差，需要极浓的混合气a=0.2-0.6
怠速工况 冷怠速时a=0.6-0.8，需要浓而少的混合气
热怠速时提供标准混合气a为1左右
加速工况 加速时，节气门突然开大，发动机转速提高，空气大量进入进气管
使混合气变稀，所以需要较浓的混合气
中等负荷 发动机在此负荷下运转，经济性要求是主要的，所以需要稀而多
的混合气a=1.08-1.15
全负荷 汽车行驶阻力大，要求发动机发出大功率浓而多，所以需要的浓而
多的混合气。a=0.8-0.9