发动机原理实验关于万有特性的
发动机万有特性曲线数字化方法
发动机万有特性曲线数字化方法鲁统利1,曹鬯震2(11上海交通大学机械学院,上海 200030;21上海申沃客车有限公司,上海 201108)摘 要:介绍一种发动机万有特性曲线数字化方法及其计算机软件程序。
经过误差分析表明,此方法精度较高,为客车的动力性、燃油经济性预测提供支持。
关键词:发动机;万有特性曲线;数字化;汽车性能;预测;软件Abstract:In th is paper,an engine′s fuel con sump ti on characteristics loop s digitalized m ethod w as p ropo sed and its compu ter softw are p rogram w as developed.T he erro r analysis indicated that th is digitalized m ethod has a h igh p recisi on.T h is w ou ld give an efficien t suppo rt to the bu s perfo rm ance p redicati on in pow er and fuel econom y.Key words:Engine;Fuel con sump ti on characteristics loop;D igitalizati on;Bu s perfo rm ance;P redicati on;Softw are 中图分类号:U464111 文献标识码:A 文章编号:100623331(2004)0320013203 在进行客车开发设计、选配发动机时,必须使用发动机的外特性和万有特性数据来预测客车的动力性、燃油经济性。
而这些特性往往只有曲线图形而没有具体数据。
将发动机的特性曲线图特别是万有特性曲线图数字化,常常是进行发动机与传动系统匹配、预测客车动力性、经济性的一个非常麻烦的问题。
万有特性
（二）部分负荷特性
1-节气门全开 节气门开度1＞2＞3＞4＞5
节气
汽 油
门开 度越 小，
机
Me曲
的
线越
速
陡，
度
且最
特
大功
性
率点
曲
向低
线
速方
向移
动。
汽油机的外特性是在节气门全 开时测得的,曲线上每一点表示 它在此转速下的最大功率及最大 扭矩，故它代表内燃机的最高动 力性能，所有汽油机均需做外特 性曲线。
调速手柄
减油
供油齿条 加油
全程调速器工作原理
2、调速特性
定义:在调 速器起作 用时,柴 油机的性 能指标 (Ne、Me、 ge)随转 速或负荷 而变化的 关系。
-
图 7
20
61 20 柴 油 机 的 调 速 特 性
三、两极式调速器
1、定义：只在最低转速和
最高转速时才起作用的调 速器。
2、调速特性
二、柴油机的速度特性
（一）外特性
1
性能 指标
、 主 要
工
作
参
数
的
变
化
2、Me、Ne=f（n）曲线
柴油机发出扭矩 的多少，主要取 决于g的大小。 Me曲线变化平稳, 比汽油机的 Me曲 线平坦。 Ne与Me、n成正比 由 于 Me 变 化 平 坦 ， 在一定的转速范 围内，功率几乎 与转速成正比增 加。
第三节 柴油机的调速特性
一、柴油机上安装调速性的必要性
1、怠速转速不稳； 2、怠速易熄火； 3、 而增加，所以调速器工作时，Δg应随转速的增 加而减少。
二、全程式调速器
1、定义：
发动机原理试题以及答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版一、单项选择题1、高速柴油机的实际循环接近于（ D ）A、定压加热循环B、定容加热循环C、定温加热循环D、混和加热循环2、增加排气提前角会导致（ C ）A、自由排气损失增加B、强制排气损失增加C、提前排气损失增加D、换气损失增加3、汽油机早燃的原因是混和气（ C ）A、自燃B、被火花塞点燃C、被炽热表面点燃D、被废气点燃4、对自然吸气的四冲程内燃机，提高充气效率的措施中有（ D ）A、提高进气气流速度B、加大进气迟闭角C、提高进气管内压力D、合理选择进气迟闭角5、为了保证新鲜工质顺利流入气缸，在活塞运动到上止点之前就打开气门。
从气门开启到上止点之间的角度称为（ B ）A、排气门提前角B、进气提前角C、排气迟闭角D、进气迟闭角6、单位时间内燃烧的混合气数量是汽油机的（ C ）A、火焰速度B、点火速度C、燃烧速度D、混合速度7、柴油机混合气形成的过程中，不使用的辅助手段是（ D ）A、大压缩比B、高压喷射C、进气运动D、加热进气道8、压力升高率用于评价（ B ）A、着火延迟期B、速燃期C、缓燃期D、后燃期9、四冲程发动机实际排气过程的持续长度（ C ）A、小于180°曲轴转角B、等于180°曲轴转角C、大于180°曲轴转角D、不小于180°曲轴转角10、发动机的工况变化取决于其所带动的工作机械的（ A ）A、运转情况B、功率情况C、速度情况D、传动情况11、柴油机出现不正常喷射的各种原因中包括（ C ）A、高压油管过细B、油管壁面过厚C、喷油压力过高D、喷油数量过多12、描述发动机负荷特性时，不能代表负荷的参数是（ A ）A、转速B、功率C、扭矩D、油门位置13、汽油机的燃烧过程人为地分为（ C ）A、5个阶段B、4个阶段C、3个阶段D、2个阶段14、实际发动机的膨胀过程是（ C ）A、定压过程B、定温过程C、多变过程D、绝热过程15、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ）A、燃料放出的热量为基础B、气体膨胀的功为基础C、活塞输出的功率为基础D、曲轴输出的功率为基础16、为了评价发动机进、排气过程中所消耗的有用功，引入的参数是（ A ）A、泵气损失B、传热损失C、流动损失D、机械损失17、柴油机间接喷射式燃烧室类型中包括下面列出的（ D ）A、半开式燃烧室B、开式燃烧室C、统一室燃烧室D、预燃室燃烧室18、发动机的外特性是一种（ B ）A、负荷特性B、速度特性C、调整特性D、万有特性19、柴油机的理想喷油规律是（ B ）A、均匀喷油B、先慢后快C、先快后慢D、先快后慢再快20、汽油机燃烧特点中包括（ A ）A、有时缺氧B、空气过量C、扩散燃烧D、喷雾燃烧21、汽油机的实际循环接近于（ B ）A、定压加热循环B、定容加热循环C、定温加热循环D、混和加热循环22、减小排气提前角会导致（ B ）A、自由排气损失增加B、强制排气损失增加C、提前排气损失增加D、换气损失增加23、汽油机爆震的原因是混和气（ A ）A、自燃B、被火花塞点燃C、被炽热表面点燃D、被废气点燃24、提高柴油机混合气质量的措施中有（ C ）A、提高进气气流速度B、加大喷油嘴油孔直径C、加强缸内空气运动D、合理选择喷油提前角25、为了增加流入气缸的新鲜工质数量，在活塞运动到上止点之后才关闭气门。
5.86L发动机万有特性数据
1901 1900 1901 1900 1900
58.8 295.3 12.4 47.0 236.1 10.4 35.3 177.6 23.5 118.3 11.9 59.6 8.4 6.5 4.6
211.6 222.0 239.0 274.6 383.8 201.7 201.4 201.3 201.1 200.8 204.0 209.1 216.5 232.3 270.6 376.1 201.9 199.9 199.4 199.9 202.1 206.9 215.5 228.2 266.0 363.7 200.7 200.6 199.8 200.8 202.6 206.3 213.3 227.7 256.9 358.4 200.0 201.0 200.8
127.6 123.7 125.4 49.4 0.74 111.1 119.6 109.1 48.5 0.56 94.6 79.2 66.3 54.1 43.0 32.9 24.5 18.0 108.8 92.4 98.0 88.0 78.3 69.0 61.0 54.1 48.9 77.4 64.3 52.3 41.2 31.3 23.0 16.5 48.2 0.42 47.3 0.31 46.1 0.32 45.7 0.31 46.2 0.31 45.3 0.28 43.8 0.28 45.0 0.28
66.9 64.8 64.9 68.7 72.6 71.8 71.4 71.1 69.7 68.7 66.4 63.7 64.7 67.6 70.3 70.2 73.2 71.3 70.0 68.5 66.6 64.2 64.5 68.7 71.3 72.3 72.0 71.2 71.1 70.7 70.5 68.9 67.6 68.8 76.9 25.2 72.0 71.2 71.0
实验三 发动机万有特性试验
“发动机万有特性试验”实验指导书（中南林机电院刘谦钢）一、实验目的及要求(参见“发动机原理实验教程”P8)1实验目的：1.1掌握发动机万有特性的试验方法。
1.1.1 掌握发动机负荷的加载方法和转速、燃油消耗率的测量方法。
1.1.2 掌握发动机功率、转速、油耗等测量仪器设备的选择、操作、使用方法。
1.1.3 熟悉发动机万有特性测试数据的分析和处理方法。
1.2 通过实验，学习绘制、分析发动机万有特性曲线。
1.2.1 依据原始数据和处理的数据，绘制发动机万有特性曲线。
1.2.2 通过分析万有特性曲线评价发动机在各种工况下的经济能，并为合理选用发动机和了解发动机在各种工况下的性能提供资料。
2 实验要求：2.1 每次参加试验的学生为10～20人。
2.2 实验前复习发动机原理教材中发动机万有特性的相关内容，认真阅读实验指导书及其附件。
2.3 实验时应作好记录纸笔等准备，按指导书操作仪器设备、试验及作好实验记录。
2.4 实验后，严格按实际实验数据正确处理实验数据，绘制发动机万有特性曲线，分析发动机在各种工况下的经济性，认真撰写实验报告。
二、实验预习及准备(参见“发动机原理实验教程”P8～P9。
)1 实验原理：（参见“发动机原理实验教程”P1～P4。
）1.1 万有特性定义：即发动机主要性能参数之间相互关系的综合特性。
在万有特性曲线上，可以表示3个或3个以上的性能参数之间的关系，故又称为多参数特性曲线。
最常见的形式是以转速n为横坐标，以平均有效压力Pc为纵坐标，在图上画出许多条等油耗率ge曲线、等功率Pe曲线。
1.2 万有特性的作用发动机负荷特性和功率特性分别从不同角度反映出发动机的主要性能随负荷或转速变化的规律，从而可以基本评价发动机的性能和判断是否能够满足发动机的要求。
而万有特性则是一种能同时反映出各种不同工况（功率（扭矩）/转速）下油耗率等性能的曲线。
1.3 测量原理1.3.1 功率测量原理（同发动机总功率试验）1.3.2 燃油消耗率测量原理（同发动机总功率试验）1.3.3 排温、油温测量原理（同发动机总功率试验）2 实验设备及仪器：详见附件2。
[0962]《发动机原理》答案仅供参考
![[0962]《发动机原理》答案仅供参考](https://img.taocdn.com/s3/m/ca4584fe6294dd88d0d26bae.png)
0962_作业_1单选题（共16题，共160.0分）（10.0 分）1. 为了增加流通面积，在活塞运动到上止点之前，就开启气门。
从气门开始打开到上止点之间的曲轴转角称为A．A：排气提前角B．B：进气提前角C．C：排气迟闭角D．D：进气迟闭角（10.0 分）2. 在发动机强制排气阶段，排气流动速度是（）的。
A．A：低于音速B．B：等于音速C．C：高于音速D．D：和音速无关（10.0 分）3. 为了利用气流的运动惯性，在活塞运动到下止点以后，才关闭气门。
从下止点到气门完全关闭之间的曲轴转角称为A．A：排气提前角B．B：进气提前角C．C：进气提前角D．D：进气迟闭角（10.0 分）4. 发动机实际换气过程完善程度的评价参数有A．A：机械效率B．B：热效率C．C：热效率D．D：充气效率（10.0 分）5. 柴油的十六烷值反映其A．A：着火性能B．B：抗爆性能C．C：安全性能D．D：点火性能（10.0 分）6. 一般说来，提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的A．A：热值B．B：点火能量C．C：辛烷值D．D：馏程（10.0 分）7. 极其细小油滴群的燃烧，可以看作是A．A：预混燃烧B．B：扩散燃烧C．C：喷雾燃烧D．D：混合燃烧（10.0 分）8. 汽油的辛烷值反映其A．A：着火性能B．B：抗爆性能C．C：安全性能D．D：点火性能（10.0 分）9. 我国-20号柴油适用的最低温度是A．A：20℃B．B：15℃C．C：–20℃D．D：–15℃（10.0 分）10.对于汽油，化学当量的空燃比A / F为A．A：15.7B．B：14.1C．C：14.7D．D：13.9（10.0 分）11.1公斤燃料完全燃烧所放出的热量称为燃料的A．A：放热率B．B：高热值C．C：低热值D．D：热值（10.0 分）12.汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气A．A：被过热表面点燃B．B：因温度过高自燃C．C：受火焰传播燃烧D．D：受火焰传播燃烧（10.0 分）13.汽油机出现表面点火的原因中包括A．A：压力过高B．B：水垢过多C．C：浓度过高D．D：积炭过多（10.0 分）14.提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的A．A：热值B．B：点火能量C．C：辛烷值D．D：馏程（10.0 分）15.汽油机的燃烧过程是：A．A：温度传播过程B．B：压力传播过程C．C：热量传播过程D．D：火焰传播过程（10.0 分）16.汽油机混合气形成过程中，燃料（）、燃料蒸汽与空气之间的扩散同步进行。
从而得到万有特性曲线
负荷特性和速度特性只能用来表示某一转速或某一油量控 制机构位置时，内燃机各种参数的变化规律，而内燃机特 别是车用内燃机的工况变化范围很广，要分析各种工况下 的性能，就需要多张负荷特性或速度特性图，这样既不方 便，也不直观。为了能在一张图上较全面地表示内燃机各 种性能参数的变化，经常应用多参数的特性曲线，这种特 性就是万有特性。 万有特性曲线一般是以转速n为横坐标，以负荷(平均有效 压力pme)为纵坐标。在图上绘出若干条等油耗曲线和等功 率曲线。两种类型内燃机典型的万有特性如图8—7所示。 根据需要，还可在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、 等排放线、等过量空气系数线等。
characteristics柴油机的调速特性 7.5 Engine performance map (universal
characteristics)万有特性 Master: definition, The plotting steps
7.5 Engine performance map
Ch.7 Engine Operating Characteristics
Content
7.1 Engine performance parameters 7.2 Engine load characteristics 7.3 Engine speed characteristics 7.4 Diesel engine governing
volumetric efficiency v , mechanical efficiency m , indicated efficiency i and the importance of heat
汽车发动机原理实验解析
实验一、发动机机械损失的测定
倒拖法：当发动机以给定的工况运行，其热力 状态达正常值后，切断发动机的供油，用电力 测功机拖动发动机，测得拖动功率即为该工况 下的机械损失功率 Pm，则：
注：此法只适用于柴油机。
负荷特性法：测取给定工况下柴油机的负荷特 性，绘制以平均有效压力 pme 值为横坐标的 小时耗油量曲线，在曲线上接近直线的线段作 切线，延长与横轴相交。交点至原点的距离即 为 pmm。在测得给定工况Pe后：
3、调节M 旋钮，使内燃机在最小负荷下运行， 待运转平稳后，测定并记录待测参数；
4、保持上述转速不变，调节M 旋钮，增加测功 器负荷，在油门整个开度范围内，适当顺次地取 8个左右测点进行测量，直到油门全开为止；
实验二 四冲程发动机的负荷特性实 验
5、在试验过程中，以有效功率 Pe为横坐标，以燃油消耗率B 为 纵坐标，绘制监督曲线（如图 1 所示），检查试验的准确性如果 有不规则点，应及时补测；
2、逐渐开大油门，同时配合调整测功机，以增加内燃机 负荷，直至油门全开，内燃机在最大扭矩转速下运转；
3、将点火提前角（或喷油提前角）调整至最佳位置（电 控汽油机无需调整）；
4、调整内燃机油门至预定开度并固定（柴油机固定供油 拉杆），调整内燃机负荷，使之稳定运转于可能达到的最 低转速。待平稳后，测定并记录待测参数和监视参数；
一、 实验目的和任务 １、 了解发动机在油门开度一定时，发动机扭矩Ttq、功
率 Pe、有效燃油消耗率 be和小时耗油量 B随发动机转速 n变化而变化的规律，从而确定发动机工作时的最佳转速 范围。 ２、 了解（或熟悉）测功机的特性和工作原理，掌握测 控系统的操作方法。 ３、 了解（或熟悉）制取发动机的负荷特性的方法、步 骤与基本操作技术。 二、 实验仪器、设备及材料 测功机（电涡流型）一台，汽油机（单缸或多缸）一台， 转速表（机械式或数字式，或测功机自带转速传感器）一 只，温度传感器（排气温度、水温、油温）若干个，机油 压力表，天平（或自动油耗测量仪），以上各部分可能集 成为发动机测控台架一套。大气压力、温度、湿度计各一 支。计算器一只，工具一套，燃料若干。
汽车发动机实验报告
汽车发动机实验报告汽车发动机实验报告引言：汽车发动机作为汽车的核心部件，对于汽车的性能和可靠性起着至关重要的作用。
为了更好地理解汽车发动机的工作原理和性能特点，我们进行了一系列的实验研究。
本报告将详细介绍我们的实验过程、结果和结论。
实验一：燃烧室温度的测量在这个实验中，我们使用了热电偶传感器来测量汽车发动机燃烧室的温度。
通过将热电偶传感器插入燃烧室内，我们可以准确地测量到燃烧室内的温度变化。
实验结果显示，随着发动机负荷的增加，燃烧室温度也相应上升。
这是因为更多的燃料被喷入燃烧室，燃烧产生的热量增加。
实验二：排气温度的测量在这个实验中，我们使用了红外线测温仪来测量汽车发动机排气管的温度。
通过将红外线测温仪对准排气管，我们可以非接触地测量到排气温度。
实验结果显示，排气温度随着发动机负荷的增加而上升。
这是因为更多的燃料燃烧产生的热量被排出。
实验三：发动机功率输出的测量在这个实验中，我们使用了功率测量仪来测量汽车发动机的功率输出。
通过将功率测量仪与发动机连接，并记录测量结果，我们可以准确地得到发动机的功率输出。
实验结果显示，随着发动机负荷的增加，发动机的功率输出也相应增加。
这是因为更多的燃料被燃烧，发动机的工作效率提高。
实验四：发动机燃油消耗量的测量在这个实验中，我们通过记录发动机运行时的燃油消耗量来测量发动机的燃油经济性。
实验结果显示，发动机的燃油消耗量随着负荷的增加而增加。
这是因为更多的燃料被喷入燃烧室，燃烧产生的能量被转化为发动机的功率输出，而非被用于行驶。
结论：通过以上实验，我们得出了以下结论：1. 汽车发动机的燃烧室温度和排气温度随着发动机负荷的增加而上升。
2. 汽车发动机的功率输出随着发动机负荷的增加而增加。
3. 汽车发动机的燃油消耗量随着发动机负荷的增加而增加。
这些结论对于我们更好地理解汽车发动机的工作原理和性能特点具有重要意义。
在今后的汽车设计和制造中，我们可以根据这些结论来优化发动机的设计，提高燃油经济性和性能表现。
发动机的万有特性
绘制曲线
将处理后的数据用图形的方式绘 制在同一张图上，通常采用极坐 标或直角坐标系，以便更好地展
示发动机的性能变化趋势。
应用场景
发动机设计
匹配应用
万有特性曲线可用于发动机设计阶段， 帮助设计人员了解不同工况下的发动机 性能表现，为设计优化提供依据。
万有特性曲线可用于发动机与车辆或设 备的匹配，根据实际需求选择合适的发 动机型号，以确保整体性能的优化。
发动机的工作原理
内燃机工作原理
内燃机通过燃烧燃料，将化学能 转换为热能，再通过热能推动活 塞运动，最终将热能转换为机械 能。
外燃机工作原理
外燃机通过燃烧燃料，将化学能 转换为热能，再通过热能推动蒸 汽机的活塞运动，最终将热能转 换为机械能。
发动机的性能指标
功率
表示发动机在单位时间 内所做的功，单位为马
万有特性曲线对于发动机设计、优化、匹配和性能评估等方 面具有重要意义，是发动机性能分析和优化的重要工具。
绘制方法
收集数据
通过实验或仿真等方法，获取发 动机在不同转速、转矩、功率等 工况下的性能参数，如转速、转
矩、功率、燃油消耗率等。
数据处理
对收集到的数据进行处理，包括 数据清洗、整理、转换等，以确
燃油消耗特性
燃油消耗率
发动机每千瓦或每马力小时所消 耗的燃油量，通常以克/千瓦小时
（g/kW·h）或克/马力小时 （g/hp·h）表示。
燃油消耗曲线
随着转速和负荷的增加，燃油消耗 率逐渐增大。
应用场景
在关注燃油经济性的场合，如城市 驾驶、长途旅行等，应尽量使发动 机工作在较低的燃油消耗区域。
排放特性
排放物种类
包括一氧化碳（CO）、碳 氢化合物（HC）、氮氧化 物（NOx）和颗粒物 （PM）等。
发动机万有特性
第一节 负荷特性
定义： 转速不变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。 用曲线表示→负荷特性曲线。 负荷率：发动机发出的扭矩与在该转速下最大扭矩之比，用百分数表示。
一、汽油机的负荷特性
（一）定义： 汽油机保持某一转速不变，点火提前角，化油器调整完好时，逐步改变节气门开度，、随负荷变化的关系。
性 能 指标
6100性汽油机万有特性
1、同时确定发动机最经济的转速和负荷。 2、等曲线的形状与分布的影响
（1）最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。 （2）等曲线横向长，转速范围宽
等曲线纵向长，负荷范围宽 车用发动机，其最经济区域应大致在万有特性图的中间偏上位置，并希望等油耗率曲线在横向较长。 可以结合传动系绘制整车的万有特性作为节油参考。
造成上述问题的根本原因是Δg随转速的增加而增加，所以调速器工作时，Δg应随转速的增加而减少。
二、全程式调速器
1、定义： 从最低转速到最高转速 都起作用的调速器。
调速弹簧 加速
调速手柄 全程调速器工作原理
减油
推力盘
供油齿条 加油
2、调速特性
定义:在调速器起作用时, 柴油机的性能指标 (、、)随转速或负荷 而变化的关系。
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。
4、意义：
（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相当于最经济的区域， 曲线越向外，经济性越差。
（2）等耗油率曲线的形状及分布情况对发动机的使用经济性有重要影响。对汽车用发动机，其最经济区域 应大致在万有特性图的中间位置，使常用转速和负荷落在最经济区域内，并希望等油耗率曲线在横向较 长。
第16讲 发动机速度特性 万有特性 与车辆匹配
柴油机部分负荷速度特性曲线
随着油量调节机构固定位置的减小， 循环供油量减小，但Δb随n的变化趋 势基本相似。 柴油机部分特性Ttq的变化基本与外 特性上Ttq平行，即Ttq随转速变化不 大。 对于经常在部分负荷下工作的汽车发 动机，还应作负荷为90％、75％、50 ％、25％的部分负荷速度特性或作万 有特性 。
为了充分表明发动机的动力性能，引入转矩储备系数μ和转矩适应性 系数K的概念： Ttq max Ttq Ttq max 100% K Ttq Ttq
Ttqmax—外特性曲线上的最大转矩（N· m）； Ttq—标定工况（或最大功率）时的转矩（N· m）； μ或K值大，表明两转矩之差值大，即随着转速的降低，转矩Ttq增加较 快，从而在不换档的情况下，爬坡能力、克服短期超载能力强。 汽油机的μ值在10％～30％范围，K值达1.2～1.4，可以满足汽车的使 用要求；柴油机转矩曲线平坦，若不予以校正，则μ值在5％～10％范 围，K值只有1.05左右，难以满足汽车拖拉机的工作需要。
情况下工作时，燃油消耗率变化较小。 如果曲线形状在纵向较长，则表示内燃机在负荷变化较大而转速变化不大的情况下 工作时，油耗率变化较小。
万有特性的应用
对于汽车用内燃机，最经济区域应大致在万有特性
的中间位置，这样常用转速和负荷就可以落在最经 济区域内，并希望等燃油消耗率曲线在横向较长。 对于拖拉机以及工程机械用内燃机，其转速变化范 围较小而负荷变化范围较大，最经济区域应在标定 转速附近，并沿纵向较长。 如何提高实际使用条件下的燃料经济性，对于实现 汽车的节能具有很大的实际意义。提高负荷率是提 高汽油机燃料经济性最有效的措施，另一个重要的 措施就是实现内燃机与传动装置的合理匹配。
发动机原理实验关于万有特性的
西华大学实验报告开课学院及实验室：交通与汽车工程学院内燃机实验室 实验时间： 2011 年 月 日1、实验目的2、实验设备、仪器及材料3、实验内容3.1 一般实验（非上机实验）：3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容） 3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程） 3.1.3实验记录（核心代码及调试过程）3.2 上机实验：3.2.1上机实验的内容及要求 3.2.2算法设计思想与算法实现步骤3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法 3.2.4 程序运行的结果注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。
4、实验总结4.1实验结果分析及问题讨论 4.2实验总结心得体会注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。
其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。
说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。
一、实验目的和任务1、进一步掌握万有特性曲线意义2、掌握发动机万有特性曲线的测定和绘制方法3、了解万有特性曲线的用途负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称为万有特性。
广泛应用的万有特性用n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率曲线和等功率曲线。
根据需要，还可以在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。
发动机万有特性试验方法
发动机万有特性试验方法一、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。
9.3内燃机的万有特性
8
滤纸烟度排放特性
当转速不变时，SF随负荷提高而增大。 当负荷不变时， SF在某一转速达到最小值,这时对应燃 烧过程的最优化，而偏离这一转速均使SF上升。 在低速大负荷工况，由于空气相对不足,气流运动减弱, 常导致SF急剧上升, 即柴油机冒烟严重。
6
HC排放特性
HC排放比汽油机低得多，平均来说，后者约为 前者的2～4倍。
HC比排放基本上随负荷的增大而下降，而绝对 排放量大致不变。
当负荷不变而转速变化时，HC比排放变化不大。
7
NOx排放特性
柴油机在中等偏大负荷时NOx排放量最大。
负荷再加大，则含氧相对减少，NOx排放量不再增加 甚至略有减少。
二、万有特性的优点
在一张图上表示内燃机各种性能参数之间的变化特性。
2
燃油经济特性 Fuel Economy
a.柴油机
b.汽油机
3
排放特性 Emission Map
一、汽油机的排放特性
在常用的部分负 荷区，过量空气 系数控制在1.0左 右，CO排放较低 负荷超过全负荷的 95%左右时，混合气 显著加浓， CO的比 排放量开始急剧上升 全负荷时HC 排放增加不 如CO严重 在中等转速以上当转 速一定时，NOx比 排放随负荷增大而下 降，而且当接近全负 荷时下降更快 汽油机NOX 的排放特性 与CO、HC 截然不同
第三节 内燃机的万有特性
ENGINE PERFORMANCE MAP 主要学习内容
万有特性定义及优点
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西华大学实验报告
开课学院及实验室：交通与汽车工程学院内燃机实验室 实验时间： 2011 年 月 日
1、实验目的
2、实验设备、仪器及材料
3、实验内容
3.1 一般实验（非上机实验）：
3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容） 3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程） 3.1.3实验记录（核心代码及调试过程）
3.2 上机实验：
3.2.1上机实验的内容及要求 3.2.2算法设计思想与算法实现步骤
3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法 3.2.4 程序运行的结果
注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。
4、实验总结
4.1实验结果分析及问题讨论 4.2实验总结心得体会
注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。
其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。
说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。
一、实验目的和任务
1、进一步掌握万有特性曲线意义
2、掌握发动机万有特性曲线的测定和绘制方法
3、了解万有特性曲线的用途
负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称为万有特性。
广泛应用的万有特性用n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率曲线和等功率曲线。
根据需要，还可以在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。
二、实验仪器、设备及材料
测功机（电涡流型）一台，汽油机（单缸或多缸）一台，转速表（机械式或数字式，或测功机自带转速）一只，温度传感器（排气温度、水温、油温）若干个，机油压力表，自动耗油测量仪，以上各部分可能集成为发动机测控台架一套。
大气压力、温度、湿度计各一支。
计算器一只，工具一套，燃料若干。
三、实验原理及步骤
（一）、起动发动机，并预热之，待发动机冷却液温度和润滑油程度均达到规定范围才可开始实验；
（二）、分组按发动机速度（或负荷特性）实验方法完成一系列不同节气门开度下的速度特性，或者不同发动机转速下的负荷特性。
（三）、根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即负荷特性法和速度特性法。
对于柴油机，一般是根据不同转速下的负荷特性，用作图法求出；对于汽油机，
则根据不同节气门位置的速度特性，用作图法求得。
万有特性作图法（一）
负荷特性法：
1、将各种转速下的负荷特性以平均有效压力Pme为横坐标，以be为纵坐标，以同一
比例尺、在同一张图纸上绘出特性曲线。
2、根据发动机工作转速范围，标出万有特性横坐标n的标尺，纵坐标Pme的标尺与
整理得到的负荷特性上的Pme标尺相同。
3、将负荷特性旋转90°后，置于万有特性纵坐标轴的左侧，使同样是平均有效压力
的两个坐标对齐。
在负荷特殊图上引若干条等燃油消耗率与be线相交，每条线各有一至二个交点；再从每一个交点引水平线至万有特性上与负荷特性线相同转速的位置上，获得若干新交点，并在每一个交点上标注出燃油消耗率的数值。
4、所有转速下的负荷特性都经过这样的转换后，依次将be值相等的点连成光滑曲
线，即可得到万有特性上的等燃油消耗率线。
等功率曲线是根据式Pe=K*Pme*n 作出，其中K对于一个给定的发动机为常数，这样，在Pme～n坐标中，等功率曲线是一族双曲线。
图7-15万有特性作图法（一）
图7-16万有特性作图法（一）
万有特性作图法（二）
速度特性法：
根据汽油机的速度特性作出万有特性：
1、第一象限中绘出不同节气门开度的速度特性上的转矩曲线（以平均有效压力Pme表示），
在曲线尾端标出相应的节气门开度。
2、在第四象限绘出相应节气门开度下的燃油消耗率be曲线，同样注明节气门开度的百分
数。
3、在be的坐标轴上，引用若干条等燃油消耗率的水平线与曲线相交，每一水平线与be
曲线族均有一组交点，通过交点引铅垂向上至第一象限，与相应开度的转矩曲线相交，得到一组新交点，并注明燃油消耗率数值。
此时，同一组交点的be值是相等的。
4、将等be值的各点连成光滑的等值线，并标上相应的数值，从而得到万有特性上的等燃
油消耗曲线。
图8-9 万有特性作图法（二）
(四)、由于计算机测试技术以及计算技术的应用，也可采用数值计算方法对大量的试验数据进行回归及等直线的插值运算，从而直接得到万有特性。
（五）、绘制如下所示万有特性曲线：
四、实验注意事项
1、测功器和内燃机的水、油、电路是否通畅，油、水量是否合乎要求；试验所用仪器
是否处于良好状态，精度能否满足要求；各附件是否合乎GB/T6072﹒3-2003要求；
2、根据分工，到各自的工作岗位熟悉仪器设备，做好实验前的所有准备工作；
3、起动内燃机进行暖机，待达到规定的温度后，再调节油门及测功器，使其达到规定
的工况，在其转速及排气温度稳定后再进行数据的测量（GB/T6072﹒3-2003规定每
个实验工况运行时间不应不少于1分钟）；
4、每种试验工况的全部参数应同时测录：试验中，应绘制监督曲线，即绘制主要原始
参数与试验中选定的参数间的关系曲线。
如有异常数据，要及时分析原因，进行补
测；
5、全部试验内容完成后，配合调整内燃机和测功机，使内燃机在怠速工况下运转，待温
度降低后，切断燃油供应（或切断点火开关），使内燃机停止运转；
五、实验记录
各转速下的趋势线公式：
n=1200 y = 14.732x2 - 178.4x + 839.44 n=1400 y = 10.086x2 - 127.07x + 705.19 n=1600 y = 8.1354x2 - 108.5x + 661.17 n=1800 y = 6.959x2 - 99.127x + 656.7
n=2000 y = 9.3491x2 - 129.56x + 726.36 n=2200 y = 8.5436x2 - 118.93x + 690.06 n=2400 y = 7.8626x2 - 112.15x + 660.16 n=2600 y = 7.8443x2 - 119.74x + 709.65 n=2800 y = 7.3773x2 - 112.3x + 676.02 n=3000 y = 6.8363x2 - 106.44x + 667.41 n=3200 y = 8.5697x2 - 124.32x + 701.1 n=3400 y = 8.5656x2 - 129.85x + 777.31 n=3600 y = 10.396x2 - 150.62x + 822.9 n=3800 y = 9.9617x2 - 143.4x + 806.16 n=4000 y = 12.449x2 - 171.34x + 885.99 n=4200 y = 13.151x2 - 176.82x + 899.72
列出如下相关数据表格：
依据数据绘出的万有特性曲线：
外特性曲线：
六、思考题
1、万有特性曲线的定义是什么？
答：为了能在一张图上较全面地表示内燃机各种性能参数的变化，经常应用多参数
的特性曲线，称为万有特性。
万有特性一般是在以转速n为横坐标、平均有效压力
Pme(或转矩Ttq)为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要的等值曲线族。
2、万有特性曲线的用途是什么？
答：通过万有特性可以方便地查出发动机在各工况下的性能指标，便于以此为准，
设计发动机充分使发动机在最佳状态下工作。
七、实验心得
通过发动机万有特性曲线的上机实验，除了对万有特性有了实践绘制的体验外，更重要的是通过童老师的讲解学会了用EXCEL来处理表格数据，绘制曲线，解决内燃机分析问题。
此次实验收益颇深。