第4-3 内燃机速度特性.
内燃机原理名词解释
内燃机原理名词解释上/下止点：活塞顶离曲轴中心最远/近处压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比发动机排量：发动机所有气缸工作容积的总和四冲程发动机：曲轴旋转两周，活塞上下止点间往返四次完成一个工作循环爆燃：由于压缩比过高导致压缩终了时气体的温度、压力过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃，而引起不正常燃烧的现象；表面点火：在火花塞点火之前，燃烧室内灼热表面点燃可燃混合气而引起的另一种不正常燃烧的现象；发动机负荷：发动机在某一转速下输出的实际功率与同一转速下能输出的最大功率之比；发动机速度特性：发动机的有效转矩、有效功率、有效燃油消耗率随发动机转速的变化关系；发动机热效率：发动机的有效功率与燃料燃烧释放热量之比；充气系数：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜气体质量与在标准大气压状态下充满气缸的新鲜气体质量之比；过量空气系数：燃烧过程中实际供给的空气质量与理论上完全燃烧时所需要的空气质量之比点火提前角：火花塞点火时与活塞位于压缩上止点时分别的曲轴曲拐位置之间的夹角；第一章循环热效率：工质做循环功与循环加热量之比，用以评定循环经济性；循环平均压力：单位气缸容积所做的循环功；泵气损失：工质流动时，需要克服进、排气阻力而消耗的功；●指示指标(i)：以工质对活塞所做之功为计算基础的指标；指示功：气缸完成一个工作循环所得到的有用功；平均指示压力：单位气缸容积一个循环所做的指示功；指示功率：单位时间内做的指示功指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热值的比值指示燃油消耗率：单位指示功的耗油量●有效指标(e)：以曲轴输出功为计算基础的指标有效功、有效功率、有效转矩、平均有效压力●经济指标：有效热效率-----实际循环的有效功与得到此有效功所消耗的热量的比值；有效燃油消耗率-----发动机每输出1kw.h的有效功所消耗的燃油量；●强化指标(me)：声功率-----发动机每升工作容积所发出的有效功率；比质量-----发动机的质量与所给出的标定功率之比；强化系数-----平均有效压力与活塞平均速度的乘积，与活塞单位面积的功率成正比机械效率：有效效率和指示效率的比值；第二章排气损失：从排气门打开起，直到进气过程开始、缸内压力达到大气压力之前，所损失的循环功；充量系数：每缸每循环实际吸入新鲜空气的质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量的比值；进气状态：指空气滤清器后进气管内的气体状态，即进入气缸前气体的热力学状态，如温度与压力等。
内燃机原理第三章.4h
`
(3-19)
将gi，Ni，mL及L'代入上式，整理后得： H pi i v s `u 103 Lo 将上式代入（3-15），化简得： 1 H u Vs ni i Ni v s ` 30 Lo z 二. 影响pi与Ni的因素
(3-20)
单缸指示功率为：
四、道路功率 指车用内燃机为克服汽车轮胎滚动摩擦阻力和车辆气动阻 力所消耗的功率。道路功率的近似计算式为：
1 2 N r f R m A g a f D FA v A v A 2
（3-4）
式中，fR——滚动阻力系数，凭经验确定(0.012＜ fR ＜ 0.015）3;mA——车辆质量；g——重力加速度； a 环境空气密 度；fD——气动阻力系数，凭经验确定(对于汽车,0.3＜ fD ≤0.5)3; fA—车辆最大横截面积；vA——车辆速度。 五、平均指示压力
wi pi 103 MPa ，即为单位气缸工作容积所作的指示 Vs
功，代入式(3-3)，可得
Ni Z pi 103 2Vs n
MPa （3-6）
六、油耗率gi与效率 i gi--表示内燃机每小时每单位指示功率所消耗的燃料量。 m g i i 103 g/kW•h （3-7） N
十、增压压力PK与增压比π k
PK : 在环境状态下，空气经压气机压缩后压气机的出口压力 或进入气缸前的压力。 π k ：在环境状态下，空气经压气机压缩后的出口压力比上环 境压力。 十一、机械效率 m
m ：内燃机输出的有效功率比上指示功率
Ne Ne Nm m 1 Ni Ne N m Ni
第三章 内燃机的工作指标与性能分析
3-1 内燃机的工作指标 内燃机的工作指标是指内燃机处于正常运行状态下，描述 和表征内燃机性能和工作状态的一组参数。 一、标定性能的主要指标 标定工况，是指内燃机在标准大气条件下，其动力性能和 经济性能达到设计指标时所处的运行状态。 标定性能指标是指在标定工况下表征内燃机工作性能的主 要指标,比如： 标定功率――标定工况下内燃机发出的功率。 标定转速――标定工况下内燃机相应的曲轴转速。 标定油耗率――标定工况下内燃机发出单位功率所消耗的 油量。 比质量――单位标定功率下内燃机所具有的质量。 比容积――单位标定功率下内燃机所具有的容积。
#内燃机原理内燃机的工作指标与性能
3、影响ηi的主要因素
从燃料燃烧可以释放出的热量和能够转换成指示功 的有效程度两方面分析：
（1）燃料热能释放的好坏 （2）热量损失的大小 （3）热能转换的有效程度
3.3内燃机的机械损失及机械效率
一、机械损失功率 二、机械损失功率的测定 三、影响机械损失功率及机械效率的因素
一、机械损失功率Nm
在内燃机工作过程中，不可避免地损失一部分功 或功率，这些功或功率的总和称为机械损失功或机械 损失功率。
返回
可见，指示功率与下列四个因素有关： （1）与一个循环内进入气缸的空气量iVsηvρs成正
比； （2）与燃烧时燃料热能利用的完善程度ηi成正比； （3）与单位时间内工作循环的重复频率成正比； （4）与过量空气系数成反比。
3、提高Ni的有效途径
提高指示功率Ni的有效途径: 提高增压度，增加进缸充量； 提高换气质量，减少废气残存量； 完善油气混合； 保证良好的燃烧过程。
说明：
（1）在有电力测功器的条件下，倒拖法是求Nm最迅 速、最简便的方法。
（2）适用于多缸高速小型内燃机的机械损失功率。
（3）不适用于大功率内燃机和涡轮增压内燃机。
（4）不能精确地测定pm或pi，数值比实际高出很多。
原因：内燃机在着火运转和不着火倒拖情况下，其 Nmf和Np二者存在较大差别。
（二）灭缸法（各缸轮流断油法）
摩擦损失功率－内燃机为克服运动部件之间的摩 擦而消耗的功率，约为指示功率Ni的10～15％。 注意：在机械损失中，摩擦损失所占的比例很大。
（1）活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦损失功率， 约占全部摩擦损失功率的55～65％；
（2）主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等的摩擦损失 功率，约占全部摩擦损失功率的35～45％。
内燃机装试工(技师)考试资料三
内燃机装试工（技师）考试资料三1、问答题简述喷油泵与调速器的调试项目于要求。
正确答案：1）供油间隔角调试：各缸相差不大于1°。
2）供油量调试；额定转速供油量调试，各缸相差不大于3%；怠速供油（江南博哥）量调试，各缸相差不大于30%。
3）调速器调试：怠速转速、额定转速、停油转速要符合规定。
2、问答题计算题:某六缸发动机的排量为2.48L压缩比ε为8.5，问单缸工作容积和燃烧室容积分别是多少？正确答案：Vh=V÷i=2.48÷6≈0.413L=413m3、名词解释扫气系数正确答案：换气过程结束后，留在气缸内的新鲜充量的质量m1与缸内气体总质量的比值4、填空题汽油发动机一般由润滑系、冷却系、（）、点火系、起动系五大系统及（）、配气机构两大机构等组成。
正确答案：供给系；曲柄连杆机构5、名词解释急燃期正确答案：从累计放热率10%-90%的时间或曲轴转角6、判断题工况是发动机运转情况的简称，主要由发动机的转速和负荷代表。
正确答案：对7、单选能全面评价发动机各工况的特性称为：（）A、外特性B、速度特性C、负荷性性D、万有特性正确答案：D8、问答题柴油机常见的润滑系统有哪些润滑方式？润滑系统有哪些主要作用？正确答案：压力循环润滑、飞溅润滑、润滑脂润滑三种。
润滑系统作用：将润滑油不断地送到各机件的磨擦表面以减少机件的磨损和动力消耗9、问答题简答活塞的安装有何要求。
正确答案：活塞箭头要指向发动机前端；燃烧室要与喷油器对应；活塞连杆组装入缸孔时，活塞环装配开口位置应依次错开，以保证密封性能；应涂抹少许干净机油；连杆螺栓装配时也要涂干净机油并分三次均匀打拧紧，严禁一次拧紧。
10、单选液压制动系中若刹车油不够时可向系统中注（）A、液压油B、酒精C、机油正确答案：A11、单选用户反馈发动机需要多次才能起动，造成这现象的最不可能的原因是：（）A、气缸体裂纹B、推杆磨损C、油路漏气D、节温器坏正确答案：D12、单选在将气缸盖用螺栓固定在气缸体上，拧紧螺栓时，应采取下列方法（）A、由中央对称地向四周分几次拧紧B、由中央对称地向四周分一次拧紧C、由四周向中央分几次拧紧D、由四周向中央分一次拧紧。
内燃机特性
扭矩测试仪器 台架上都采用吸收式测功器，常用的有 水力测功器、电力测功器、电涡流测功器。 1）水力测功器 水力测功器是一种典型的吸收型测功器， 它将发动机的输出功率转变为热量消耗掉， 同时在此过程中完成转矩测量。
水力测功器主要有转子和定子（外壳）两部分组成。 它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋 转所产生的磨擦阻力来吸收发动机功率，同时通过
测试方法
速度特性也是在内燃机试验台架上测出 的。 测量时，将油量调节机构位置固定不动， 调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生 改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线， 一般是以发动机转速作为横坐标。
部分速度特性与外特性
当油量控制机构在标定位置时，测得的 特性为全负荷速度特性(简称外特性)； 油量低于标定位置时的速度特性，称为 部分负荷速度特性。 由于外特性上反映了内燃机所能达到的 最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及 对应的转速，因而是十分重要的，所有发动 机出厂时都必须提供该特性。
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
发动机的工作区域及限制
1) a曲线是各转速时最大功率 (转矩)的限制线， 到标定点A为止。 2) b曲线是各负荷条件下的最高转速限制线。 3) c曲线是发动机最低稳定工作转速限制线 4) d曲线是各个踏板位置下的空转怠速线。 5) 输出功率为负值的 e 曲线是发动机灭火，外 力倒拖时的工况线。
Ne.
第三类工况，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，都居于这种工况。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。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的工况区域称为面工况。
内燃机学知识点总结
内燃机学知识点总结名词解释：压缩比:气缸总容积与燃烧室容积之比,表示气体被压缩的程度配气定时:指内燃机每个气缸的进\排气门从开始开启到完全关闭所经历的曲轴转角气门重叠角：点火提前角：喷油提前角:喷油泵安装于柴油机上时喷油泵柱塞关闭进回油孔开始压油到柴油机活塞上止点所经历的曲轴转角增压中冷:利用冷却风扇加车辆运行过程中所产生的高速气体流动来冷却增压空气偶件喷油规律:指在喷油过程中,单位凸轮转角(或单位时间)内从喷油器喷入气缸的燃油量指示效率：指示压力：平均指示压力:指单位气缸容积一个循环所做的指示功有效指示压力：指示热效率:指发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值有效热效率:实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值平均有效压力:使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功的一个假想的\平均不变的压力有效燃料消耗率be:指单位有效功的耗油量指示功率:内燃机单位时间内所做的指示功有效功率:指示功率扣除机械损失功率即为有效功率升功率:在标定工况下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率充量系数Φc:每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态的体积与活塞排量之比过量空气系数Φa:燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比空燃比α:空气质量流量/燃料质量流量机械效率:有效功率与指示功率之比机械损失:运动件的摩擦损耗功与附件所消耗的功压力升高率dp/dφ增压比残余废气系数:上一循环残留在缸内的废气mr与每循环缸内气体的总质量m0之比排气再循环:在一个循环吸入的新鲜充量m1中,若其中一部分是来自发动机的排气,用来稀释可燃混合气,以降低燃烧温度,控制NOx的生成与排放,称为排气再循环排气再循环率:参与再循环的排气的质量mEGR占新鲜充量m1的百分比排气损失:膨胀损失与推出损失之和为排气损失泵气功:强制排气和吸气行程中缸内气体对活塞所做的功。
进气损失:内燃机在进气过程中所造成的功德减少称为进气损失。
泵气损失:与理论循环比，活塞在泵气过程所造成的功的损失。
内燃机的运行特性
3、车用工况
内燃机的功率与转速之间没有一定的 函数关系，且功率与转速都独立的在很大 的范围内变化。
二、内燃机工况的标定
工况的标定，是指制造企业根据内燃 机的性能和用途，人为地规定该产品在标 准大气条件下所输出的有效功率及其对应 的转速，即
规定内燃机的标定功率和标定转速。
根据国家标准GB1105－87《内燃机台 架性能试验方法》的规定，我国内燃机的 标定功率依不同的用途分四级：
2）全负荷速度特性、部分负荷速度特性。
1、柴油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
柴油机各参数随转速的增减而变化趋势：
2、汽油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
汽油机各参数随转速的增减而变化趋势：
三、转矩特性
3、柴油机的转矩校正
柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不 换档的情况下，克服短期超载的能力不强。
措施：柴油机在全负荷工况、短时超 负荷时，喷油泵自动增加每循环的供油量， 以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负 荷的能力。
四、调速特性
柴油机的调速特性，就是指在调速器 起作用时，其性能指标随转速或负荷变化 的关系。
1、柴油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过燃油消 耗率的定义式分析
be
1
i m
分析：
1）柴油机负荷调节是“变质调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。
2、汽油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，也可通过燃油 消耗率的定义式分析
内燃机的速度特性 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
根据以上分析可知，对于汽油机而言，当节气门全开时，转 矩曲线将是一条上凸的曲线，且上凸的位置在低速区
在部分开度时，转矩 随转速升高而下降， 开度越小，曲线越
速时传热损失增加， ηit中 间高，两头低，但不明显
四、增压柴油机的速度特性
电控增压中冷柴油机的外特性曲线
Pe和Ttq显著增加 be略有下降： 利用了排气 能量，减小 了泵气损失
电控增压柴油机的外特性是按某种目的人为设计的。
五、汽油机的速度特性（1）——与柴油机的区别
在各种负荷的速度特性 下的转矩Ttq曲线都比 较平坦，在中、低负荷
ηit下降，使接近全负
荷的be增加。
三、自然吸气柴油机的速度特性（3）
柴油机ηit主要取决于换
ηit
气过程和燃烧过程 充量系数一般在中间转
速有不显著峰值，转速升
高，流动阻力增加，转速
低，配气相位不匹配，进
气倒流
燃烧过程一般也在中间
转速进展最好，高转速时
燃烧及时性差，低转速运
动减弱混合气形成不理想
而影响燃烧过程，且低转
二、速度特性曲线
不同油门位置 外特性
不同节气门位置 外特性
柴油机 速度特性中以外特性最为重要
外特性曲线中最重要的是内燃机的转矩Ttq曲线
汽油机
三、自然吸气柴油机的速度特性（1）
1. be的速度特性
✓ 整个转速范围较平坦中间转 速最低，两端略有上翘。
2. tr的速度特性
✓ 随转速升高而升高（高速时 燃烧热损失减小，燃烧相对 滞后）。
第4-3 内燃机速度特性
二、部分速度特性
汽车大部分时间是在部分负荷下工作的，因此，发动 机的部分负荷速度特性对汽车的经济性有非常重要的影响。 随着节气门关小， 进气节流损失增大，进气 终了时压力pa下降，从而 引起ηv下降，而且随着转 速的提高，节流作用也会 加强，使得充气效率ηv更 快地下降。
图3-2 ηv、ηm随节气门开度和转速的变化关系
Tmax Tn T T 要指标。 Km或μ越大，表明两扭矩之差（Mmax－Mn）值越大，随 着转速的降低，扭矩 Ttq（Me）增加越快，因而在不换挡的 情况下，克服短期超负荷（阻力矩变化增加）的能力就越强。 汽油机的外特性扭矩曲线随转速增加而下降较快，其 μ 值为 10 ～ 30% ， Km值达 1.2 ～ 1.4 ，因而可以满足汽车的使用 要求。 柴油机扭矩曲线较为平坦，μ 值较小， Km值一般不超过 1.05，所以若不予以校正，较难以满足汽车拖拉机工作需要， 如果采用相应的校正措施，则可大大地提高 μ 值，例如用出 油阀校正器，可使μ值达到5%，用斜面校正器，μ值可达12%， 采用弹簧校正器时，μ值可达15～24%，当然这样大的扭矩储 备系数是以牺牲标定功率为前提的。实际应用中应根据需要 来进行扭矩特性的校正。
（3）每循环供油量gb （Δg）：随转速增加而增大， 由油泵供油特性所决定。n↑， 燃油节流↑，（回油时）gb↑。
（4）过量空气系数α：新气 量随转速变化不大。 n↑， gb↑，α ↓ （装有油量校正装 置时，按校正特性变化）。
（5）指示效率ηi：n低，油压低， 雾化度、贯穿度小，散热时间长， ηi降低，ηi随n↑而↑。 但n过高时燃 烧时间相对变慢，后燃加重，导致 ηi ↓ 。 （6）平均指示压力pi：pi∝ηiΔg， 低速时，ηi与Δg↓，n↑，ηi、Δg↑， pi↑。高速时ηi↓，pi缓慢下降 （7）平均有效压力pe：pe=ηmpi，n↑， ηm↓，pi↑, pe变化不明显。低中速时， n↑ ，pi↑快，ηm↓少，pe随n↑而↑；高 n、ηm↓快，pe↓。
内燃机的性能指标
1 内燃机的理论循环 2 内燃机的实际循环 3 内燃机的指示性能指标 4 内燃机的有效性能指标
内燃机的理论循环
一、实际循环的简化：
1 忽略进、排气过程；
P
z
2 压缩、膨胀过程简化为可逆绝热
过程；
c
3 燃烧过程简化为定容加热过程
和定压加热过程；排气放热简
化为定容放热过程；
p0 r
4 假定工质为定比热的理想气体；
2H2O=2H2+O2
工质分子变化系数的影响：分子数增多 工质泄漏：数量减少
传热损失
缸内工质通过活塞顶面、气缸盖低面、气缸套壁面不
断向外传热。
压缩过程的传热：开始工质吸热、后期工质向往传热 燃烧与膨胀过程：大部分热量在此阶段传出
燃烧损失
非瞬时燃烧损失：实际燃烧过程要持续一段时间，
Pe 3600 P b h 103
3.6 bh
106
1
u
eeu
eu
Hu ：燃料的低热值（kJ/kg)
7 升功率
定义：发动机单位汽缸排量所发出的有效功率。
Pl
Pe iV
S
pn
me
30
（kw/L
）
意义：标明发动机容积利用的程度， 是发动机强化程度的重要指标。
8 比质量
定义：单位有效功率所占发动机的质量。
坏。
1 循环指示功
定义：一个实际循环工质对活塞所做的有用功。 符号/单位：Wi（kJ）
计算式： W pdV即示功图上个冲程压力线所形
成的封闭曲线所包围的环积分面积。
2 平均指示压力
定义：单位气缸工作容积所做的循环指示功。
内燃机装试工考试-内燃机装试工(技师)(精选试题)
内燃机装试工考试-内燃机装试工（技师）1、工况是发动机运转情况的简称，主要由发动机的转速和负荷代表。
2、最高空转转速是指车用柴油机在不带负荷空转时，油门加到全开位置，发动机靠调速器的自动控制，稳定在某一转速下运转。
（）3、发动机的负荷特性是转速不变，燃料消耗量等随负荷变化的关系。
（）4、车用汽油机的燃烧过程可简化，为等容燃烧过程。
（）5、过量空气系数a—1.05~1.15时，燃烧不充分，有效燃油耗率ge 为最高值。
6、气缸体平面变形较大时，可用铲削方法修平。
7、连杆弯、扭会造成气缸磨损成椭圆。
8、发动机大修主要取决于气缸的磨损程度。
9、曲轴主轴颈承受的负荷比连杆轴颈大，所以磨损要比连杆轴颈严重10、检查凸轮轴弯曲变形时，百分表摆差为0.01mm时，需用冷压校正法校正。
11、进、排气门采用四气门的进气效率要比采用二气门的效率高。
12、怠速电磁阀接线端子接在蓄电池正、负极间后，当电源接通和切断时，应能听见“咔喏”声，说明电磁阀工作正常。
13、各缸供油量不均匀时，可通过改变控制套筒与柱塞的相对位置进行调整。
14、发动机无负荷热磨规范是：发动机转速为600~1000r/min，时间1h。
15、JF15交流发电机“+”“-”之间电阻值正向为40~50Ω，反向应大于10000Ω。
16、电磁喷油器通过控制喷油压力来改变喷油量，喷油压力越高，喷油量越大。
17、发动机高速是压力波长比中，低速大，因此高速是应关闭大容量空气室。
18、工作在理论空燃比附近三元催化装置的转换效率最高。
19、发动攻击最大功率工况与最大转矩工况不重合。
20、综合作业的工作效率相对较低，合适在车辆少，车型复杂，维修设备简单的规模较小的企业。
21、汽缸体（盖）平面变形体验时，每50mmX50mm范围内平度误差大于（）mm。
22、柴油车排放测试（）烟度。
23、发动机水温高于（）度，冷启动喷油器不工作。
24、多点喷射系流，电磁喷油器安装在（）上25、蒸馏二极管的反向电阻应在（）以上。
内燃机循环及性能评价指标
Wi p mi Vs p mi
D 2
4
S 103
pmi是衡量实际循环动力性能的一个重要指 标 pmi（MPa） 汽油机 柴油机 0.8-1.5 0.7-1.1
以一个假想的、大 小不变的压力作用 在活塞上，使活塞 移动一个行程，其 所做的功等于循环 功，则此假想的压 力即为平均指示压 力 pmi
e
、 bi 、be的大致范围
bi be [g/(kW· h )] [g/(kW· h)] 205-320 170-205 270-325 190-285
η
t
η
i
η
e
汽油机 0.54-0.58 0.3-0.4 0.25-0.3 柴油机 0.64-0.67 0.4-0.5 0.3-0.45
升功率PL、比质量me和强化系数pmeCm的大致范围 PL me pmeCm m／s ） （kW／L） （kg／kW） （MPa· 汽油机 汽车柴油机 30-70 18-30 1.1-4.0 2.5-9.0 8-17 6-11
第三节 内燃机实际循环及其评价指标
一、实际循环 实际循环通常用气缸内的工质压力p随气 缸工作容积V（或曲轴转角φ ）而变化的 图形表示，即示功图p－V图，p－φ 图称 为展开示功图。p－V图上曲线所包围的 面积（积分）表示工质完成一个实际循 环所做的有用功。 发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、 膨胀和排气五个过程（四个行程）所组 成。
指示功率Pi
发动机单位时间所做的指示功。
p m iVs in n 2 Pi Wi i 60 30
指示热效率η i和指示燃料消耗率bi
指示热效率η i是实际循环指示功与所消耗的 燃料热量之比值 。
内燃机的性能指标
定义：单位指示功所消耗旳燃料量。
定义式：
bi
B(kg / h) P (kW )
103
i
单位： g/kw·h
i
Wi Q1
Pi
3600 Bhu
Pi 3600 Pibi hu103
3.6 bi hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
第四节 内燃机旳有效指标
定义：以曲轴对外输出功率为基础，用来评估内燃机实 际工作性能旳质量。
b Q2
a
Vs
V
三、理论循环及其分析
1 特征参数：
（1） 压缩比：
P
Va Vs Vc
Vc
Vc
（2） 压力升高比：
p z
p
c
Q``1 z` z Q`1
c
（3） 预胀比：
Vz
Vz'
p0
Vc
Vs
b Q2
a
2 循环热效率
定义：
W 1 Q2
Q t 1
Q1
混合加热计算式： ：
tm
1
1
k1 (
b B(kg / h) 103 e Pe (kW )
单位： g/kw·h
e
We Q1
Pe
3600 Bhu
Pe 3600 Pe be hu 10 3
3.6 be hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
7 升功率
定义：发动机单位汽缸排量所发出旳有效功率。
P
Pl
e
iVS
p3m0en（kw/L ）
动力性指标：平都有效压力、 有效功率、扭矩； 升功率、比质量、强化系数（强化指标）
经济性指标： 指示热效率、指示燃油消耗率
内燃机的速度特性
3
循环供油量gb
对于常用的柱塞式喷油泵，当油门位置固定且无特殊 的油量校正装置时，gb随转速的下降而下降。 加装校正装置后，可使gb随转速的增加基本保持不变 或略为下降。
机械效率ηm
当柴油机n降低时，pmm将逐渐减小，pme变化幅度小 于pmm的变化。 ηm随转速下降而升高，随转速升高而降低。 指示热效率ηit Φa较大，ηit基本保持不变。 只有循环油量超过一定指后，燃烧恶化，ηit下降，使 接近全负荷的be增加。
第二节 内燃机的速度特性
ENGINE SPEED CHARACTERISTICS
主要学习内容
内燃机的速度特性
ห้องสมุดไป่ตู้
柴油机的速度特性
汽油机的速度特性 发动机适应性系数
1
内燃机的速度特性 DEFINATION
一、速度特性 在油量调节机构位置不变的情况下，内燃机的性 能指标随转速变化的规律。 二、外特性 柴油机的油门固定在标定位置，或汽油机的节 气门全开时的速度特性。 性能指标 转矩Ttq / 功率Pe / 燃料消耗率be / 排气温度tr ……
2
自然吸气柴油机的速度特性 Diesel Engine Speed Characteristics
1. be的速度特性 整个转速范围较平坦中 间转速最低，两端略 有上翘。 2. tr的速度特性 随转速升高而升高。 随油门减小而下降。 3. Ttq的速度特性 曲线变化平坦，在中间某一转速有一不很显著的峰值。 部分负荷低速端Ttq下降更多。 曲线形状主要取决于供油系统的速度特性。
8
适应性系数
tqn tqn
tq Ttq,max / Ttq,r
汽油机 tq 1.25 ~ 1.35
发动机负荷特性
ηv燃下↑烧 ，，不 为直完 减至全 少全， 排开放η，，i又
气ηv降过有达低 量所到。 空↓最气大，系值数↓。基，本全负
不变。
荷时达最小值。
4-3-1 汽油机各参数随负 荷变化的特性分析
小结： 从发动机角度， 努力提高小负荷工况下的热效率。 从经济性匹配使用角度，尽量使用中高负荷率工况工作。
1
2
汽油机负荷特性如图4-1所示。由于汽油机混合气浓度除怠速与全负荷时较浓以外， 在大部分情况下（中等油门开度）变化不大，因此，发动机的循环供油量（小时 耗油量B，或Gf）与节气门开度几乎呈线性变化，大负荷下混合气变浓，B上升更 快，曲线变陡。
因此，随度负荷的增加， ηi，ηm均增大，当负荷 增至85~90%油门开度时， 混合气加浓， 变小，ηi 下降，be(ge)又有所上升。
在负荷特性图中，主要描述的是经 济性的指标（B、be）随负荷而变 化的关系，有时根据需要还要测录 排气温度Tr和排气烟度R曲线（对 柴油机）等，排气温度在一定程度 上反映零件的热负荷，而烟度则反 映了内燃机工作过程进行的好坏， 因此，负荷特性不仅能给出了内燃 机在不同负荷下运转时的经济性能， 而且给出内燃机功率标定提供了依 据。
但是速比改变（减小）以后将会产生两个问题：
1. 当速比减小时，同一车速所对应的转速下降，Nemax也要下降（按 外特性变化），因此功率储备下降（发动机功率与行驶阻力功率 之差），汽车的动力性能恶化；
2. 减速比越小，对汽车的经济性能越有利，那么在维持动力性能符 合要求的前提下，减速比的限度如何？
4-2 内燃机的负荷特性
§4-3-1 汽油机各参数随负荷变化的特性分析
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柴 油 机 的 扭 矩 特 性 很 大 程 度 上 决 定 于 循 环 供 油 量 gb （Δg），并不直接依赖于充气效率 ηv。因为每循环充气量的 大小即ηv的大小只不过提供产生多大扭矩的可能性，但各种 转速下，究竟能发出多大的扭矩，主要看循环供油量Δg的多 少。当油量调节机构位置一定时，柱塞泵的循环供油量Δg随 转速的变化由油泵速度特性决定，随着转速的增加，Δg也增 加。
i Ttq=K’2 m v K 2 g i m
图3-3 柴油机速度特性图
指示热效率ηi的变化是某一中间转速时稍有凸起，转速 低时喷射压力低，燃料雾化度、贯穿不够，空气涡流弱，燃 烧不良，传热漏气损失较大，ηi较低，随着转速的升高，ηi 有所增大，但转速过高时，燃烧相对变慢，使大量燃料在后 燃期燃烧，导致ηi下降，一般的柴油机，当转速增加时，由 于Δg和ηi（高速时下降）的上升，常可与ηm的下降相抗衡而 使Ttq曲线很平坦。
一、外特性
汽油机外特性曲线上的每一点表示发动机在此转速下所 能发出的最大功率和最大扭矩，所以代表着发动机的最高动 力性能。外特性根据试验条件的不同可分为两种： （1）试验时发动机不装风扇，空气压缩机，空气滤清器及消 声器等附件，仅带维持运转时所必须的附件时所输出的功率 称为 总功率 ，此时测得的全负荷速度特性称为 外特性 。国产 发动机的特性数据大多是采用这种方法测得的。 （2）试验时，发动机带全套附件时所输出的功率称为有效功 率或 净功率 。此时测得的全负荷速度特性则称为 使用外特性 。 下面对汽油机外特性的几条特性曲线（ Ttq 、 Ne 、 be~n ） 的形状及其影响因素进行简要分析。
汽车发动机的动力储备是指发动机转速下降时（例如外 界阻力的增加），其扭矩自动增加的性能。正是由于这种动 力储备的存在，才能使汽车不换挡的情况下适应道路状况的 变化，得以正常的行驶，因此，车用内燃机必须具备这种扭 矩特性，这也是车用内燃机动力性能的一个重要方面。 一、扭矩储备系数 用外特性扭矩曲线上的若干特征点，可以表达发动机扭 矩的适应性 扭矩适应性系数： 扭矩储备系数：
§4-3 内燃机的速度特性
内燃机的速度特性反映的是内燃机的性能指标 随转速的变化关系。在汽车行驶过程中，若司机将 油门踏板位置保持一定，由于道路阻力不同，汽车 的行驶速度就会改变，上坡时汽车速度逐渐降低， 下坡时速度增加，这时内燃机即沿速度特性工作。
§4-2-1 汽油机各参数随转速变化的 特性分析
i （5）平均指示压力pi：pi∝ v ，
低速时，ηv，ηi均低，pi较小， 随着转速↑，pi↑，n很高时，ηv和 ηi都明显降低，pi也降低。
（6）平均有效压力pe： pe∝ ，低速时，ηv、ηi均 i 高， v m 低，但 η pe较大，随着n↑， m ηv和ηi↑，ηm下降很少，pe有所增 大，在高n下，ηv、ηi、ηm均↓， pe↓很快。
2、功率曲线Ne=f(n) 柴油机的功率曲线与汽油机相似 Ne=K1Men=K1Δgηiηm n
在某一高转速时尽管 ηiηm 随转速的增加而下降很多，但 仍然可能由于未能抵消Δg*n的增加而使Ne继续增加，实际上， 柴油机的功率曲线在标定转速以下工作时是一条不“低头” 的曲线。 3、油耗曲线be=f(n) 柴油机的比油耗曲线也是一条下凹的曲线 。当转速从最 高转速下降时，ηi 和ηm均有所增加，所以 be 随转速的下降而 略有降低，转速过低时，ηi下降较多（ηi的下降弥补不了ηm的 上升），因此be稍有升高，但整个曲线变化并不很大。
二、部分速度特性
柴油 机 的 部 分 速度特性 与汽油机相差较大。柴油机 的负荷降低只是减小供油量， 对空气量的影响不大（ ηv 基 本不变），同时循环供油量 Δg 、指示效率 ηi 及机械损失 功率随转速的变化关系都很 少受负荷的影响，因而不同 负荷（油量调节机构位置） 时的扭矩曲线、功率曲线和 比油耗曲线都几乎是平行的。
（3）每循环供油量gb （Δg）：随转速增加而增大， 由油泵供油特性所决定。n↑， 燃油节流↑，（回油时）gb↑。
（4）过量空气系数α：新气 量随转速变化不大。 n↑， gb↑，α ↓ （装有油量校正装 置时，按校正特性变化）。
（5）指示效率ηi：n低，油压低， 雾化度、贯穿度小，散热时间长， ηi降低，ηi随n↑而↑。 但n过高时燃 烧时间相对变慢，后燃加重，导致 ηi ↓ 。 （6）平均指示压力pi：pi∝ηiΔg， 低速时，ηi与Δg↓，n↑，ηi、Δg↑， pi↑。高速时ηi↓，pi缓慢下降 （7）平均有效压力pe：pe=ηmpi，n↑， ηm↓，pi↑, pe变化不明显。低中速时， n↑ ，pi↑快，ηm↓少，pe随n↑而↑；高 n、ηm↓快，pe↓。
Tmax Tn T T max n Tn Km
Km或μ是评价内燃机扭矩特性的重要指标。 Km或μ越大，表明两扭矩之差（Mmax－Mn）值越大，随 着转速的降低，扭矩 Ttq（Me）增加越快，因而在不换挡的 情况下，克服短期超负荷（阻力矩变化增加）的能力就越强。 汽油机的外特性扭矩曲线随转速增加而下降较快，其μ 值为 10 ～ 30% ， Km值达 1.2 ～ 1.4 ，因而可以满足汽车的使用 要求。 柴油机扭矩曲线较为平坦，μ 值较小，Km值一般不超过 1.05，所以若不予以校正，较难以满足汽车拖拉机工作需要， 如果采用相应的校正措施，则可大大地提高 μ 值，例如用出 油阀校正器，可使μ值达到5%，用斜面校正器，μ值可达12%， 采用弹簧校正器时，μ值可达15～24%，当然这样大的扭矩储 备系数是以牺牲标定功率为前提的。实际应用中应根据需要 来进行扭矩特性的校正。
T n
3、比油耗曲线be=f(n)
比油耗曲线是一条形如鱼钩的曲线。
3.6 106 1 be K3 e H u i m
在低速区 ηi 较低， ηm 影响较小， be 较大，在某一中间转 速时，达到最小值，当转速提高时，ηm迅速减小，从而使得 be线很快上升。 外特性 be 曲线的最低点的油耗值代表发动机经济性能水 平，是发动机设计的一个重要指标。
机械损失功近似正比于n而增大，因而ηm下降。
综合起来，机械效率ηm和充气效率ηv的共同作用决定了 发动机扭矩随转速而变化的特性。当转速较低时，扭矩曲线 与充气效率曲线相似，而转速较高时，机械效率ηm下降过多 而使扭矩曲线相对于充气效率向下偏离较远。
2、功率曲线Ne=f(n)
tq 发动机功率与其扭矩有直接关系 Ne 9550 。当转速从很低 值增加时，由于Ttq和n同时增加，Ne迅速增加，直至扭矩达 到最高点再继续提高转速，由于 Ttq 有所下降， Ne 上升逐渐 变慢，至某一转速后，Ttqn达最大值，Ne不能再增加，若再 增加转速，由于Ttq的降低已超过n的上升，功率Ne反而下降。 （汽油机的功率特性曲线会出现低头的现象）
550
500
450
耗 油 率 /(g/kW.h)
400
350 20 300 10 10 250 80 60 40 200 70 50 30
小结：
1000
1500
2000
2500 转 速 /rpm
3000
3500
4000
1. 从经济性匹配使用角度，对小负荷工况，在中 低转速工况工作。
§4-2-5 内燃机的扭矩特性
小结：
1. 从发动机角度， 提高低速段和高速 段的热效率。 2. 从经济性匹配使用 角度，使发动机尽 量工作在中等转速 范围。
§4-2-4 柴油机的速度特性
柴油机的喷油泵油量调节机构（油门拉杆或齿条）位置 固定不动时其各项性能参数随转速的变化关系称为柴油机速 度特性，它也包括标定功率速度特性（亦称外特性）和部分 速度特性两大类。 标定功率是使用中允许的最大功率，它一般应根据用途、 使用负荷的情况而定，其油量调节机构的位置按燃料调节特 性确定。对一具体使用柴油机的标定功率速度特性亦只有一 条，它代表该机在使用中允许达到的最高性能。
二、部分速度特性
汽车大部分时间是在部分负荷下工作的，因此，发动 机的部分负荷速度特性对汽车的经济性有非常重要的影响。 随着节气门关小， 进气节流损失增大，进气 终了时压力pa下降，从而 引起ηv下降，而且随着转 速的提高，节流作用也会 加强，使得充气效率ηv更 快地下降。
图3-2 ηv、பைடு நூலகம்m随节气门开度和转速的变化关系
由于柴油机负载调节的方式为质调节，与汽油机（量调 节）有根本的区别，这就使得柴油机的速度特性与汽油机速 度特性表现出较大的差别，下面对柴油机的速度特性曲线进 行分析，并与汽油机速度特性曲线作一比较。
一、标定功率速度特性曲线（外特性曲线） 柴油机的外特性与部分负荷时速度特性（如图3-3所示） 1、扭矩曲线Ttq=fm(n) 与汽油相比，柴油机的扭矩曲线较为平坦。
三、柴油机各参数随转速变化的特性分析—高压电控供 油
速度特性 300
外 特 性
250
80 60
40
70
200 50
转 矩 /N.m
150 30 20 100 10 10 50
0
1500
2000
2500 转 速 /rpm
3000
3500
6、柴油机各参数随转速变化的特性分析—高压电控供油
速度特性 600
（1）充气系数ηv：曲线呈上凸形，ηv在某 一中间转速时最大，此时能最好地利用“惯 性进气”，n↓，进气“回流”，n↑，流动阻 力↑（“节流”）。 （2）排气压力pr；n↑，排气节流阻力↑， 排气终了pr↑ （3）过量空气系数α：一般其随转速变化 很小。 （4）指示效率ηi：低速和高速时ηi均有所 降低，低速时，进气流速低，油气混合和雾 化不匀，缸内扰流也低，燃烧缓慢，散热增 加，ηi下降，随转速n↑有所改善，转速很高 时，充气效率下降，残余废气量增加，燃烧 时间延长，后燃烧增多，ηi下降。
机械效率ηm也是随着节气门的关小而急剧下降的，因为