发动机的外特性和负荷特性

如何深度理解发动机特性曲线？在说明这个问题之前，我们⾸先来了解⼏个基本概念。

1、发动机有效功率：发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率。

发动机功率是发动机性能最重要的指标，汽车的最⾼车速就是由发动机功率决定的。

通常⽤⼤写的字母P来表⽰。

2、有效转矩：在发动机飞轮上对外输出的转矩称为有效转矩。

⼀般发动机的扭矩越⼤，它的加速能⼒和爬坡能⼒越强。

通常⽤⼤写的字母M来表⽰。

3、发动机转速：发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速。

发动机转速的⾼低，关系到单位时间内作功次数的多少。

通常⽤⼩写的字母n来表⽰。

4、有效燃油消耗率：发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率。

显然，有效燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。

通常⽤⼩写的字母g来表⽰。

以上这⼏个参数，是发动机重要的性能指标，可以⽤来表⽰发动机的⼯作状况，简称⼯况。

它们之间有如下的关系：P=M*n/9550由于汽车发动机的⼯况变化范围很⼤，所以这⼏个参数也可以在很⼤的范围内变化，⽽研究它们之间的变化规律，可以找出提⾼发动机动⼒性和经济性的有效途径。

这就是所说的发动机特性。

所谓的发动机特性，是指发动机的性能指标随发动机调整情况和运转⼯况⽽变化的规律。

表⽰其变化规律的曲线称为发动机特性曲线。

⼀般发动机有速度特性、负荷特性、调整特性、万有特性这⼏个特性。

由于柴油机和汽油机有很⼤的区别，所以它的特性曲线也有所不同。

下⾯我们以最常见的汽油机分别来说说这⼏个特性。

⼀、汽油机的速度特性所谓的速度特性，是指在发动机点⽕系统和燃油供给系统调整到最佳的条件下，在节⽓门开度不变时，发动机的有效功率、有效扭矩、有效燃油消耗率随发动机转速⽽变化的关系。

表述上述关系的曲线称为速度特性曲线。

当节⽓门全开时的速度特性称为发动机的外特性，它表⽰发动机的最⾼性能；节⽓门部分开启时的速度特性称为发动机部分特性。

部分特性曲线位于外特性曲线之下，有⽆限多条。

由于汽车发动机经常在部分负荷下⼯作，所以研究部分特性曲线更有实际意义，⼀般发动机要做出标定功率的90%、75%、50%、25%的速度特性。

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。

发动机外特性曲线
发动机外特性曲线是指描述发动机性能的统计曲线。

在汽车工程和汽车行业中，它通常被用来表示发动机输出和负荷之间的关系。

该曲线包含了发动机的最大输出功率点（此处发动机的驱动力最大），最大马力点（负载达到最大时发动机的估计最大输出），最大扭矩点（在这一点上，发动机发挥最大效率），最优燃油消耗点（最高机械效率点）以及发动机最大转速点（有时称为限制转速）。

发动机外特性曲线有三个主要元素：输出功率（单位为马力），扭矩（单位为牛米）以及负荷（单位通常为斯托克斯）。

发动机外特性曲线是一条12英尺长的渐变折线，整条线的负荷升高幅度可以在22-30斯托克斯之间变化。

在此渐变线上，输出功率和扭矩随着负荷的变化而变化。

发动机外特性曲线的目的是为发动机提供一种有效的比较标准，使维修技术人员能够更好地理解发动机的性能，并有效分析发动机性能问题。

此外，此类图表也是发动机设计和实际应用效果检验的重要依据。

美国动力系统协会（ASE）是发动机外特性曲线的标准组织，他们定期制定并更新有关该曲线领域的标准。

将发动机外特性曲线作为发动机性能分析的主要依据，维修技术人员可以根据ASE的标准来诊断发动机的性能问题，确定问题的范围，并确定有效的维护和调整方案。

一、外特性：发动机的速度特性曲线表示有效功率Pe（千瓦）、扭矩Me（牛顿米）、比燃料消耗量Ge（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。

发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的：1.保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等；2.然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。

按照一定转速间隔依次进行上述步骤。

就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。

二、万有特性试验方法：楼上说的不错，一般不会通过万有特性测试来确定外特性，而是先标定好外特性，然后再去进行万有特性测试。

不过这只是在正常开发新机时的顺序，如果是要测试一台不明状态的发动机，在油门设置好之后可以直接进行万有特性试验，万有特性数据里是包含外特性数据的。

手动进行万有特性测试的一般流程为：1.热机后，将发动机调整至额定工况，即额定转速、额定功率，假定为100kW@2000r/min，那么对应扭矩（也称负荷）应为477.5Nm，此时试验台架控制模式应为转速-油门模式，且油门全开，控制好水温、进气温度、进气湿度、进气负压、排气背压等边界条件后，记录各种所需参数；2.然后根据该工况的扭矩，计算出最大扭矩的10%，20%…90%的扭矩值，台架控制模式调整为转速-扭矩模式，保持额定转速不变，减小扭矩至90%*477.5Nm=429.75Nm，然后待发动机各参数基本稳定后记录所需参数，按此步骤记录该转速10个扭矩点，即可得到额定转速的负荷特性；3.然后试验台架再切换为转速-油门模式，油门全开，然后减小100r/min至1900r/min，重复上述相应步骤，从高到底记录十个扭矩点的所需参数，完成该转速下的负荷特性测试；4.再接着降转速进行负荷特性测试，直到所需的最低转速，如800r/min；最后根据这13*10=130个工况的数据绘制万有特性曲线即可。

第一章发动机总体构造1、发动机的基本术语有哪些？各有什么含义？(I)工作循环活塞在气缸内往比运动时，完成了进气、乐缩、作功和排气4个工作过程，周而兔始地进行这些过程，内燃机才能持续地运转对外输出功率，每完成一次上述4个过程称为一个工作循环。

(2)上止点(TDC)上止点是指活寒离曲轴回转中心最远处，通常指活寒的最高位置。

(3)卜止点(BDe)下止点是指活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞的最低位置.(4)活塞行程(三)活塞行程是指上、下两止点间的距离，单位：亳米(mm)。

活塞由•个止点移到另一个止点，运动一次的过程称为行程。

(5)曲柄半径(R)曲柄半径是指与连杆大端相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离(11rι),显然，曲轴每转一周，活塞移动两个行程，呻S=2R.(6)气缸工作容积(V h)气缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积.其计算公式为V h=11I)2S∕4×IO6式中：K一—气缸工作容积,升(1.)：D——气缸直径，花米(物)：S——活塞面枳，平方亳米(mm?)。

(7)发动机工作容积(V t)发动机工作容积是指发动机所有气缸工作容枳的总和，也称发动机的扣量。

若发动机的气缸数为i,则V1=V11-i。

(8)燃烧室容积(VJ热烧室容积是指活寒在上止点时，活寤顶上面空间的容积，单位：升(1.),(9)气缸总容积(VJ气缸总容积是指活塞在下止点时，活塞顶上面空间的容积(1.).它等丁•气缸工作容积与燃烧窕容积之和，即V.=V h+工（10）压缩比（ε）压缩比是指气缸总容积与燃烧室容枳的比值，即e=V u∕V c=V h+V./V c=1.+V h/V t（11）工况内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机对外输出有效功率和转速来表示。

（12）负荷率内燃机在某一转速卜.发出的有效功率与相同转速卜所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，简称负荷。

2、发动机总体结构包括哪几部分？各起什么作用？（1）曲柄连杆机构。

发动机外特性实验结论我们在购买车辆的时候在配置表里通常会看这样几项参数：最大功率、最大功率转速、最大扭矩、最大扭矩转速，以此来判断动力的强弱，伴随着涡轮增压技术的普及，相同排量的自然吸气的发动机功率和扭矩都得到了提升，但是为什么还有很多人吐槽小排量涡轮增压发动机动力弱，低转速扭矩输出弱，想要看这其中的功率输出变化这就要提到发动机的外特性曲线了。

发动机的外特性曲线包括：转速、功率、扭矩这三个参数(有些厂家可能会将燃油消耗添加进去)，外特性是决定发动机性能的决定性因素：通过功率判定发动机的最高速度性能、扭矩判定发动机的加速、负载能力，三者的物理关系为P=MN/9550,其中P为功率M为扭矩N为转速。

发动机外特性曲线是当发动机节气门开度为100%时测得的发动机输出功率（扭矩）随转速变化的曲线。

它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。

在汽油发动机外特性曲线中：功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。

为测试马自达阿特兹的发动机外特性，竖标为扭矩右面竖标为功率下面的横标为转速，可以看到在3300rpm获得的最大扭矩转速，扭矩输出平稳5000rpm之后扭矩才开始下降，最大功率出现在6100rpm 左右，其作用在于可以通过发动机外特性了解发动机的性能和特点，了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系，并找出发动机最佳的工作区域，根据负荷变换档位、选择最佳的经济区间。

功率的曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。

扭矩曲线则与功率曲线相反，它往往在较低转速下就能获得最大值，然后随转速上升而下降。

上面我们讲到发动机的外特性，但是发动机外特性是100%油门开度下转速、扭矩、功率三者之间的关系特性，日常驾驶很少用到地板油，不能准确衡量动力输出。

机电工程学院交通专升本1304004041张明柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。

要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。

这些曲线称为柴油机的特性曲线。

在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。

负荷特性。

当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。

测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。

柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。

耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。

耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。

如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。

点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命。

速度特性。

柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。

这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。

和耗油率g。

随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。

如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性曲线。

如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。

对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。

在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。

在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax 以前就受到限制。