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。

柴油机速度特性Pe－n和Me－n的关系
全负荷速度特性可表示为柴油机在不超 过标定供油量的条件下，各转速下所能发 出的最大功率。作为船舶推进柴油机(主柴 油机),在实际使用时考虑到航行条件和船舶 污底情况，为保证主机在各种运转条件下 均能长期可靠运转，主机都留有适当的功 率储备，即主机长期运转最大功率要低于 标定功率一个值。
二、超负荷速度特性和部分负荷速度特性 我国船用柴油机标准规定，船用柴油机的超负 荷功率为标定功率的110%(与之对应的转速为标 定转速的103%)，并且在12h运转期内允许超负荷 运转1 h。 测定超负荷特性时，首先使柴油机在标定转速 nb下稳定运行，然后，通过测功器来增加柴油机 的外负荷，并同时加大供油量，使之达到超负荷 功率和相应的转速。此时把喷油泵油量调节机构 固定，逐渐增加柴油机的外负荷，使柴油机在低 于超负荷功率对应转速的若干个不同的转速下稳 定运行，并测量、记录各转速下的各项柴油机性 能指标和工作参数。最后根据所测数据在坐标图 上标绘超负荷速度特性曲线，如图中曲线2所示。
项目6
负荷特性
在转速保持不变的情况下，柴油机的主要 性能指标和工作参数随负荷变化的规律。
柴油机负荷特性是指在转速保持不变的情况 下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负 荷变化的规律。负荷特性是在试验台上或实船条 件下测取的。试验时，先将柴油机调定在标定转 速下稳定运转并保持转速不变，然后由小逐渐增 大柴油机负荷。在各负荷下分别测取柴油机的主 要性能指标和工作参数(be、tr、ηm、α、pk、pz、 Pi、Pe、ηi等)并绘制成曲线，即为负荷特性曲线。 对柴油机负荷特性的研究，在实船柴油机管理 中有着非常重大的意义。例如，发电副机和船舶 上装有全制式调速器的主机，在设定转速不变的 情况下，当负荷发生变化时其转速保持不变，可 认为这些柴油机是按负荷特性工作的。

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。

a 各转速时最大功率（转矩）限制 线； b 各负荷条件下的最高转速限制线。 都对应最大加速踏板位置工况：汽 油机节气门全开，速度外特性线； 柴油机a—校正外特性线，b—调速 特性线 c 最低稳定工作转速限制线； d 各加速踏板位置下的空转怠速线； e —表示机械损失功率，对应工 况—不正常工作范围，灭火外力倒 拖，或不给油挂档下坡（稳定速 度）。
2.1、柴油机的负荷特性
在转速保持不变，调整到最佳 供油提前角，水温、油温、油压保 持合理状态的情况下测定。即发动 机在正常工作条件下，转速不变时， 发动机的性能指标随负荷变化的特 性。 柴油机负荷调节方法称为“质调 节”。
ηit 总体呈随负荷增加而降低的趋势，与 汽油机相反。负荷减小，喷油量减小， 一是喷油和燃烧时间缩短，导致等容度 有所上升，二是混合气体变稀，两者使 得燃烧效率上升。负荷过小，缸内温度 太低，燃烧恶化；负荷过大，混合气过 浓，混合与燃烧不完善，因此，两端出 现下降趋势。 ηｍ 从零增加，到中负荷后，渐趋平坦。 gb 随负荷线性增加，到达Pemax时，燃烧 恶化导致加速上升。
3.2、汽油机的速度特性 在节气门保持开度不变，调整到最 佳点火提前角，理想的过量空气系数， 水温、油温、油压保持正常稳定的情况 下测定。即发动机在正常工作条件下， 负荷一定时（节气门开度不变），发动 机的性能指标随转速变化的特性。
外特性（全负荷的速度特性） —节气门全开时的速度特性。 部分负荷速度特性 —节气门部分打开时的速度特性。
从指示热效率曲线的变化趋势上来看，
两者也有比较明显的差异。在转速不变的
前提下，柴油机进人气缸的空气量基本上
不随负荷大小而变化，而每循环供油量则
随负荷的增大而增大，这样过量空气系数
就随负荷的增大而减小，因此，指示热效 率也就随负荷的增大而降低；

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。

从部分负荷速度特性曲线的燃油消耗率
曲线可见，并不是节气门全开的燃油消耗率 曲线最低，因为此时采用的是浓混合气，存 在着燃烧不完全的现象。当节气门开度从 100%逐渐减小时，由于混合气的浓度逐渐变 稀，燃油消耗率曲线的位置降低。节气门开 度为80%左右时，燃油消耗率曲线的位置最 低，因为此时加浓装置停止工作。节气门开 度再减小，由于残余废气相对增多，燃烧速 度下降，燃料消耗率增加，燃油消耗率曲线 的位置又逐渐升高。
（一） 发动机工况
发动机工况是指发动机的实际工作状况，通常用发动机功率与转 速或发动机负荷与转速来表示。发动机运行时工况分为三类工况。
第一类工况又称为固定式发动机工况，发动机的曲轴转速近似 保持不变，发出的功率可能在很大范围内变化。例如当发动机带动 水泵、冷却风扇、空调压缩机等机械附件工作时，发动机所发出的 功率随它们负荷的变化而变化，而曲轴转速基本不变。
图11-5 柴油机的外特性
（三）发动机负荷特性
发动机的负荷特性是指当发动机转速不 变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。
1.汽油机负荷特性 当汽油机保持在某一转速下工作时，逐渐
改变节气门开度以适应外界负荷，每小时耗 油量和有效燃油消耗率随有效功率（或有效
转矩、有效功率）而变化的关系，称为汽油
机负荷特性。汽油机的负荷调节是靠改变节 气门开度，从而改变进入气缸的混合气数量 来实现的，所以这种负荷调节方式称为量调 节，负荷特性又称为节流特性。
（二）发动机主要性能试验方法
1.速度特性试验 试验时节气门全开，在发动机工作转速范围内，顺序地调节负 荷（由小到大或由大到小加载），改变转速，进行测量。适当地分 布8个以上测量点，绘制外特性与使用外特性曲线。试验中主要测 量：进气状态、转速、转矩、燃油消耗率、排气烟度、噪声、排气 温度、点火或喷油提前角及汽油机进气管真空度等。通过发动机速 度特性试验，可以测定发动机的外特性和使用外特性，分析评定所 测发动机在全负荷下的动力性和经济性。 2.负荷特性试验 试验时，发动机在50%~80%的额定转速下运行，从小负荷开始 逐渐增大负荷，相应增大节气门开度直到节气门全开。适当分布8 个以上测量点，绘制负荷特性曲线。试验中主要测量进气状态、转 速、转矩、燃油消耗率、汽油机进气管真空度等。通过发动机负荷 特性试验，可以分析所测发动机在各种负荷情况下工作时的经济性 以及最低燃油消耗率时的负荷状态。

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。

（1）发动机工况：
发动机的运行情况。以功率Pe和转速n来表示。 常见的发动机工况：面工况、点工况、线工况等。
（2）发动机特性： 发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的关系。
其中随调整情况而变化的关系称为调整特性 如：柴油机供油提前角调整特性
汽油机点火提前角调整特性 随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性) 发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、烟度特性、排放特性等。
第二节 速度特性
本节的主要内容： 1. 汽油机的速度特性－外特性曲线 2. 柴油机的速度特性－外特性曲线 3. 外特性的意义－后备功率、扭矩储备系数、
和转速储备系数
一、概述
1、速度特性定义 发动机的燃油供给调节机构位置一定时，发动机的性能指标（Ttq、Pe、be）随转速而变化的关系。
2、全负荷速度特性（或称外特性） 节气门开度最大或喷油泵齿条位置处于标定功率循环供油量位置时发动机的速度特性。
2、调速特性
第四节 万有特性
1、为了能在一张图上全面表示内燃机性能，经常应用多参数特性，即万有特性。 2、应用最广的万有特性里以速度做横坐标，平均有效压力（或扭矩）做纵坐标。在坐标内做出若干条等耗油率曲
线和等功率曲线，组成曲线族。 3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性图。
么不同？分别解决什么问题？ 7、在车用发动机万有特性图上，对其经济性有何
要求？
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
B主要取决于节气门开度（混合气量）和Фa （变化不大0.8~1.2）。
二、柴油机的负荷特性 （一）定义与性能指标 当柴油机转速不变，改变每循环供油量b（改变喷油泵齿条或拉杆位置）时，be和B随负荷而变化的关系。

1.发动机的定义。

燃料在机器内部燃烧而将化学能转化为热能，再通过气体膨胀做功将其转化为机械能输出的机械设备。

2.发动机发展历经的三个阶段。

①20世纪70年代之前（提高生产力）目标：追求良好的动力性能。

措施：提高压缩比，提高转速。

指标：最高车速、加速性能、最大爬坡能力。

三个指标均取决于发动机及其它动力装置。

②20世纪70~80年代（石油危机）目标：追求良好的经济性能。

措施：降低油耗、增大升功率、减轻比重量。

指标：百公里油耗。

③20世纪80年代后期（环境污染）目标：追求良好的环保性能。

主要解决排放与噪声问题。

3.常规汽车能源和新型替代能源有哪些，各有何特点?①汽油机：汽油和空气混合经压缩由火花塞点燃。

②柴油机：柴油和空气混合经压缩自行着火燃烧。

③天然气发动机LNG④液化石油气发动机LPG⑤酒精发动机⑥双燃料、多燃料发动机4.热力系统基本概念;在热力学中，将所要研究的对象从周围物体中隔离出来，构成一个热力系统。

系统以外的一切物质，称为外界，热力系统和外界的分界面，称为界面。

5.热力学第一定律的实质;当热能与其它形式的能量相互转换时，能的总量保持不变，只是能量的形式发生了变化—能量守衡。

吸收的能量-散失的能量=储存能量的变化量6.理想气体的四个基本热力过程;①定容过程：热力过程进行中系统的容积（比容）保持不变的过程。

②定压过程：热力过程进行中系统的压力保持不变。

③定温过程：热力过程进行中系统的温度保持不变④绝热过程：热力过程进行中系统与外界没有热量的传递7.四行程发动机的实际工作循环过程；进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过程8.发动机实际循环向理论循环的简化条件；①忽略进、排气过程（r-a,b-r), 排气放热简化为定容放热过程；②压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为绝热过程；③把燃料燃烧加热燃气的过程简化成工质从高温热源的吸热过程，分为定容加热过程（c～z’）和定压加热过程（z’～z）；④假定工质为定比热的理想气体。

发动机的外‎特性和负荷‎特性20‎12年07‎月02日‎16:03‎:26‎发动机的外‎特性和部分‎特性统称发‎动机的速度‎特性。

它是‎指在正常温‎度、正常机‎油压力点火‎提前角（或‎喷油提前角‎）以及燃料‎供给系的调‎整均在最佳‎状态下，使‎节气门开度‎（或供油调‎节杆）保持‎在一定位置‎不变，发动‎机的有效扭‎矩（Me）‎、有效功率‎(Pe)以‎及油耗率(‎βe)随发‎动机转速而‎变化的规律‎，速度特性‎曲线是在节‎气门开度固‎定于某一开‎度下（或在‎供油调节杆‎固定于一定‎位置下），‎依次改变发‎动机转速，‎在每一转速‎下测算Pe‎、Me、m‎T、βe，‎就可得到节‎气门在该开‎度下的特性‎曲线，如果‎改变节气门‎开度，如从‎小到大，就‎可得到许多‎条速度特性‎曲线，但常‎采用节气门‎开度为25‎%、50%‎、75%和‎100%时‎的曲线作为‎代表，节气‎门开度为1‎00%（全‎开）时的特‎性称为发动‎机的外特性‎，该开度下‎的特性曲线‎称为外特性‎曲线。

节气‎门开度在其‎他情况下得‎到的特性称‎为部分特性‎，其相应开‎度下的特性‎曲线都称之‎为部分特性‎曲线，由此‎可见，一台‎发动机，部‎分特性有无‎数个，而外‎特性只有一‎个。

因为发‎动机外特性‎是在节气门‎全开或油量‎调节杆处于‎最大供油量‎时测定的，‎所以外特性‎曲线上的每‎一点表示着‎发动机在不‎同转速下所‎能发出的最‎大功率和最‎大扭矩，因‎此，通过发‎动机的外特‎性可以得知‎发动机所能‎达到的最高‎性能指标以‎及对应于P‎e max、‎M emax‎和βema‎x时的转速‎，也可以计‎算出扭矩适‎应性系数（‎或称扭矩储‎备系数）。

‎一般发动机‎铭牌上标明‎的功率、扭‎矩及相应的‎转速都是以‎外特性为依‎据的。

因此‎，外特性在‎速度特性中‎最为重要。

‎发动机诸‎性能特性中‎有一个叫做‎负荷特性，‎它是指当发‎动机转速一‎定时，经济‎性指标的有‎效比燃油消‎耗量随发动‎机负荷的变‎化关系。

发动机分为汽油机和柴油机两大类。汽油机是依靠节气门调节负荷的，因此汽油机负荷特性又称节流特性；柴油机是靠改变喷油量来调节负荷的，通过喷油量变化改变混合气成份，因此柴油机负荷特性又称燃油调整特性。
由于发动机转速是经常变化的，需要测定发动机不同转速下的负荷特性，才能全面评价不同转速和不同负荷下发动机的燃油经济性。发动机负荷特性的读取在试验台架上进行。以汽油机为例，启动发动机后逐渐开启节气门，直至最大，同时调节载荷使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率及燃油消耗量。然后再关小节气门，调整载荷使发动机保持转速不变再测定。如此依次进行下去，直到发动机能保持稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷和转速下的燃油消耗量。不同转速下的发动机负荷特性曲线变化的趋势是差不多，只是具体数值的不同。
在了解负荷特性前，首先要知道有效比燃油消耗量是什么。
衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量（升）计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数，这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。当然，衡量发动机经济性还有其它指标，由于与本文关系不大不作介绍。
发动机的外特性和负荷特性
2012年07月02日 16:03:26
发动机的外特性和部分特性统称发动机的速度特性。它是指在正常温度、正常机油压力点火提前角（或喷油提前角）以及燃料供给系的调整均在最佳状态下，使节气门开度（或供油调节杆）保持在一定位置不变，发动机的有效扭矩（Me）、有效功率(Pe)以及油耗率(βe)随发动机转速而变化的规律，速度特性曲线是在节气门开度固定于某一开度下（或在供油调节杆固定于一定位置下），依次改变发动机转速，在每一转速下测算Pe、Me、mT、βe，就可得到节气门在该开度下的特性曲线，如果改变节气门开度，如从小到大，就可得到许多条速度特性曲线，但常采用节气门开度为25%、50%、75%和100%时的曲线作为代表，节气门开度为100%（全开）时的特性称为发动机的外特性，该开度下的特性曲线称为外特性曲线。节气门开度在其他情况下得到的特性称为部分特性，其相应开度下的特性曲线都称之为部分特性曲线，由此可见，一台发动机，部分特性有无数个，而外特性只有一个。因为发动机外特性是在节气门全开或油量调节杆处于最大供油量时测定的，所以外特性曲线上的每一点表示着发动机在不同转速下所能发出的最大功率和最大扭矩，因此，通过发动机的外特性可以得知发动机所能达到的最高性能指标以及对应于Pemax、Memax和βemax时的转速，也可以计算出扭矩适应性系数（或称扭矩储备系数）。一般发动机铭牌上标明的功率、扭矩及相应的转速都是以外特性为依据的。因此，外特性在速度特性中最为重要。 发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。

二、经济性指标
燃油消耗率：指发动机每发出1有效功率，在1小时内所消耗 的燃油质量，称为燃油消耗率，用Ge或be表示。
三、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。
发动机的负荷特性
发动机负荷特性：当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗 量(耗油率)随发动机负荷的变化关系。
汽油机负荷特性又称节流特性，柴油机负荷特性又称燃油调整特性
四、发动机的工况与负荷
1、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴 转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明 。 2、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率 与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。
分析 右图 发动 机的 负荷
§1.3
发动机的主要性能指标与特性
三要素(最高车速、加速能力和最大爬坡 )
一、动力性指标
1、有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有 效转矩，用Me表示 。 2、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有 效功率，用Pe表示。
2.有效功率 发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单 位为kW。 它等于有效转矩与角速度的乘积。有效转矩Me和曲轴转速 n可用测功器和转速计测定，然后用以下的公式计算出发动机 有效功率:
速度特性：发动机性能指标随转速的变化关系。
一、汽油机速度特性：
汽油机节气门开度固定不变，Pe、Ttq、be、B等随转速变化的关系 1、外特性曲线
v Ttq K 2 im
二、柴油机速度特性：
喷油泵的油量控制机构位置固定 不度，柴油机性能指标（Pe、Ttq、 be、B）等随转速变化的关系 1、标定功率速度特性曲线

发动机装配调试第一节 发动机特性发动机性能指标随调整情况和使用工况而变化的关系，称为发动机特性，通常用曲线表示，称为特性曲线。

调整特性：发动机性能指标随调整情况而变化的关系。

使用特性：性能指标随使用工况而变化的关系，有速度特性、负荷特性等。

一、 发动机工况发动机的实际工作状况，简称发动机工况，通常用发动机功率与转速或发动机负荷与转速来表示。

（一）发动机的三类典型工况第一类工况：发动机的曲轴转速近似保持不变，发出的功率可能在很大范围内变化，称为固定式发动机工况。

第二类工况：发动机在运行中，它所发出的功率和转速之间成一不定的函数关系。

第三类工况：发动机的功率和转速都独立地在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系，车用发动机即属此类工况。

（二）发动机有效性能指标与工作过程参数之间的关系每循环吸入的燃料所放出的热量为00L a h V Q uh v ⋅⋅⋅⋅=ρη，kJ式中：ηv ——充气效率；ρ0——大气状态下空气的密度；V h ——气缸工作容积；α——过量空气系数；h u ——燃料的低热值，kJ/kg ；L 0——理论空气量，kg/kg 。

每循环指示功为00L a h V Q W i u h v i i ⋅⋅⋅⋅⋅=⋅=ηρηη，kJ 式中：ηi ——指示热效率。

平均指示压力为：==h i i V W p 00L a h i u v ⋅⋅⋅⋅ηρη，kPa 平均有效压力为 v m i v m i u m i e K L h p p ηηαηηηαηρη⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=100，kPa (9-1)式中：ηm ——机械效率；K 1 ——比例系数。

mi m i u u e e K h h g ηηηηη⋅⋅=⋅⋅×=⋅×=11106.3106.3466，g/(kw.h) (9-4) 式中：K 4——比例系数。

每小时耗油量为n K P g G v e e T ⋅⋅=×⋅=−αη5310，kg/h (9-5) 式中：K 5——比例系数。

第一章复习思考题参考答案1、什么是发动机？什么是内燃机？发动机是如何分类的？答：发动机（英文：Engine），又称为引擎，是一种能够将一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器。

它将燃料燃烧的热能转变为机械能的机器叫内燃机，故又称为热力机。

目前汽车所采用的发动机绝大多数是各种型式的往复活塞式内燃机。

内燃机按其所用燃料、燃烧方式及结构特征不同可分为：汽油、柴油及多燃料发动机；点燃式与压燃式发动机；化油器式与喷射式发动机；单缸与多缸发动机；水冷式与风冷式发动机；四冲程与二冲程发动机；双气门与多气门发动机；顶置式气门与侧置式气门发动机；单排直列与V形排列式发动机。

2、发动机一般有哪些机构和系统组成？并简要说明各组成部分的作用？答：以桑塔纳AJR型汽油发动机为例：汽油发动机由两大机构和五大系统组成。

（1）曲柄连杆机构。

是发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。

（2）配气机构。

其作用是将足量的新鲜气体充入气缸并及时地从气缸排除废气。

（3）燃料供给系统。

根据发动机各种不同工作情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，送入气缸燃烧，作功后将废气排入大气。

（4）润滑系系统，其作用是减小摩擦，降低机件磨损，并部分冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。

（5）冷却系。

冷却系的作用是将多余的热量散发到大气中，使发动机始终处于正常的工作温度。

（6）点火系。

点火系的作用是在压缩冲程接近结束时所产生高压电火花，按发动机的作功顺序点燃混合气。

（7）起动系。

其作用是在任何温度下都能使静止的发动机起动并转入自行运转。

3、何为四冲程和二冲程发动机？简要说明其工作循环？答：发动机的一个工作循环如果是在曲轴旋转两周（720°），活塞在气缸内上、下运动共四个活塞行程内完成的，则称为四冲程发动机。

发动机的一个工作循环若在曲轴旋转一周（360°），活塞在气缸内上、下运动共二个活塞行程内完成的，则称为二冲程发动机。