發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與總體構(gòu)造

1、第一篇 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類汽車的動(dòng)力源是發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是液體或氣體燃料與空氣混合后直接輸人機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。另一種熱機(jī)是外燃機(jī)，如蒸汽機(jī)，其特點(diǎn)是燃料在機(jī)器外部的鍋爐內(nèi)燃燒，將鍋?zhàn)o(hù)內(nèi)的水加熱而產(chǎn)生高溫、高壓的水蒸汽，輸送至機(jī)器內(nèi)部，使所含的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。內(nèi)燃機(jī)具有熱效率高、體積小、質(zhì)量小、便于移動(dòng)以及起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船艦以及汽車、拖拉機(jī)、坦克等各種車輛上。但是，

2、內(nèi)燃機(jī)一般要求使用石油燃料，同時(shí)排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。為解決能源與大氣污染的問題，目前國(guó)內(nèi)、外正致力于排氣凈化以及其它新能源發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作。根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要構(gòu)件往復(fù)活塞式活塞式內(nèi)燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最廣泛，是本課程的主要討論對(duì)象。汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)不同的特征分類。(1)按所用的燃料分類 可分為液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)等）和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（如天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)等）。(2）按發(fā)火方式分類 可分為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油的特性是在同樣的條件下其自燃點(diǎn)比汽油的自燃點(diǎn)低，因此采用壓燃式（自燃式）發(fā)火。一般可通過噴

3、油泵和噴油器將柴油直接噴人發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)與壓縮空氣均勻混合后，在高溫下得以自燃，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油的特性是其自燃的溫度（425）比柴油（320338）的要高，因此常采用點(diǎn)燃式發(fā)火。利用火花塞發(fā)出的電火花強(qiáng)制點(diǎn)燃汽油，使其發(fā)火燃燒，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。(3）按工作循環(huán)的沖程數(shù)分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能都必須經(jīng)過吸人空氣、壓縮和輸人燃料，使之發(fā)火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系列連續(xù)過程，稱為一個(gè)工作循

4、環(huán)。對(duì)于往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)每一工作循環(huán)所需活塞行程數(shù)來分類。凡曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞往復(fù)四個(gè)單程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞往復(fù)兩個(gè)單程即完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。(4）按氣缸數(shù)及其排列方式分類 僅有一個(gè)氣缸的稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，有兩個(gè)以上氣缸的稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。單缸有立式與臥式，多缸有V形與對(duì)置式?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。(5)按冷卻方式分類 根據(jù)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)

5、是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。(6)按照氣缸排列方式分類 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。(7)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增

6、壓方式分類 發(fā)動(dòng)機(jī)還可按進(jìn)氣方式分類。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不裝增壓器，空氣是靠活塞的抽吸作用進(jìn)人氣缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)（或自然吸人式發(fā)動(dòng)機(jī)），發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有增壓器，空氣通過增壓器可以提高進(jìn)氣壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。(8)按每氣缸中的氣門數(shù)來分類 當(dāng)每氣缸中設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；每缸中設(shè)有2個(gè)進(jìn)氣門和2個(gè)排氣門的，稱為四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；或者每個(gè)氣缸中設(shè)有3個(gè)進(jìn)氣門和2個(gè)排氣門的，稱為5氣門發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車動(dòng)力從哪里來？汽車的心臟是發(fā)動(dòng)機(jī)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟是什么？汽缸！汽缸是產(chǎn)生汽車驅(qū)動(dòng)力的“源頭”，不論你的汽

7、車能達(dá)到多高的速度，能爬多大的坡，能拉多重的貨物，一切動(dòng)力都來自汽缸內(nèi)部，都是由于燃料在汽缸內(nèi)部燃燒后推動(dòng)活塞直線運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)除外），然后再通過連桿、曲軸、變速器、傳動(dòng)軸，最后將動(dòng)力傳遞到車輪，從而推動(dòng)汽車飛速前進(jìn)。在汽缸中，最受罪的就是其中的活塞，它頭頂上不斷地有燃料燃燒“爆炸”，而腳底下又必須不停地蹬動(dòng)曲軸。正是由于汽缸中活塞的辛勤勞作，你才會(huì)坐在車上到處亂跑。汽缸原理源于大炮？汽缸源于大炮，這并不足聳人聽聞。你車上的汽缸戰(zhàn)士確實(shí)與大炮有關(guān)。1680年，荷蘭科學(xué)家霍因斯受到大炮原理的啟發(fā)，心想如將炮彈的強(qiáng)大力量用來推動(dòng)其它機(jī)械不是挺好嗎？他一開始仍用火藥作燃燒爆炸物，將炮彈改成“活塞”

8、，把炮筒作“汽缸”，并開一個(gè)單向閥他在汽缸內(nèi)注入火藥，當(dāng)點(diǎn)燃火藥后，火藥猛烈地爆炸燃燒，推動(dòng)活寒向上運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生動(dòng)力。同時(shí)，爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥，排出廢氣。而后，氣缸內(nèi)殘余廢氣逐漸變冷，氣壓變低，汽缸外部的大氣壓又推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，以準(zhǔn)備進(jìn)行下一次爆炸。當(dāng)然，由于行程過長(zhǎng)，效率太低，他最終沒有取得成功。但是，正是霍因斯首先提出了“內(nèi)燃機(jī)”的設(shè)想，后人在此基礎(chǔ)上才發(fā)明了汽車用的發(fā)動(dòng)機(jī)。第二節(jié) 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理一 四行程汽油機(jī)的工作原理氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接?；钊跉飧變?nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了吸入新鮮氣體和排除廢氣，設(shè)有進(jìn)、排氣系統(tǒng)等。上止點(diǎn)：

9、活塞頂部離曲軸中心最遠(yuǎn)處，即活塞最遠(yuǎn)位置。下止點(diǎn)：活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最近位置?；钊谐蹋荷?、下止點(diǎn)間的距離S。曲柄半徑：曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離R?；钊孔咭粋€(gè)行程相應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)角180o。對(duì)于氣缸中心線與曲軸中心線相交的發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞行程S等于曲柄半徑R的兩倍?；钊麖纳现裹c(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量，可用符號(hào)Vs表示。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量，用符號(hào)VL(L）表示，即四行程汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是按進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的。通常利用發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的示功圖來分析工作循環(huán)中氣體壓力P和相應(yīng)于活塞不同位置的氣缸

10、工作容積Vs之間的變化關(guān)系。（示功圖表示了活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)壓力的變化情況。其中，曲線所圍成的面積表示發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作循環(huán)中氣體在單個(gè)氣缸內(nèi)所作的功。）（1）進(jìn)氣行程大氣壓力線由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣過程開始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí)，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)。在進(jìn)氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門等阻力影響，進(jìn)氣

11、終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.0750.09MPa，同時(shí)受到殘余廢氣和高溫機(jī)件加熱的影響，溫度達(dá)到370400K。實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前打開，并且延遲到下止點(diǎn)之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。ra線與大氣壓力線的差值表示氣缸內(nèi)的真空度。（2） 壓縮行程曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。此時(shí)氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達(dá)0.61.2MPa，溫度可達(dá)600700K。引入壓縮比概念：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后

12、的最小容積之比稱為壓縮比，以表示。換言之，壓縮比等于氣缸總?cè)莘eVa與燃燒室容積Vc之比。汽油機(jī)的壓縮比一般為610。柴油機(jī)的壓縮比一般為1622。物理意義：反映氣體被壓縮的劇烈程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也越大。但壓縮比過高，不僅不能進(jìn)一步改善功率和經(jīng)濟(jì)性，反而會(huì)容易引起爆燃和表面點(diǎn)火燃燒等不正常燃燒想象。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點(diǎn)燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。爆燃會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機(jī)件損壞。輕微爆燃是允許的，但強(qiáng)烈爆燃對(duì)發(fā)

13、動(dòng)機(jī)是很有害的。嚴(yán)重爆燃：造成氣門燒毀、軸瓦破裂、活塞燒頂、火花塞絕緣體被擊穿等機(jī)件損壞現(xiàn)象。表面點(diǎn)火：是由于燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭，火花塞電極，積炭）點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的一種不正常燃燒現(xiàn)象。表面點(diǎn)火發(fā)生時(shí)，也伴有強(qiáng)烈的敲擊聲（較沉悶），產(chǎn)生的高壓會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件承受的機(jī)械負(fù)荷增加，壽命降低。因此，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的同時(shí)，必須注意防止爆燃和表面點(diǎn)火的發(fā)生。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的提高還受到排氣污染法規(guī)的限制。（3） 作功行程作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進(jìn)氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后

14、放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)35MPa，最高溫度可達(dá)22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械功，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余用于對(duì)外作功。隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到13001600K。（4） 排氣行程 可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點(diǎn)再向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，繼續(xù)把廢氣

15、強(qiáng)制排出到大氣中去，活塞越過上止點(diǎn)后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實(shí)際汽油機(jī)的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時(shí)，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，又開始了下一個(gè)新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)了四個(gè)行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。二 四行程柴油機(jī)的工作原理 四行程柴油機(jī)和四行程汽油機(jī)的工作過程相同，每一個(gè)工作循環(huán)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作

16、功和排氣四個(gè)行程，但由于柴油機(jī)使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的形成，著火方式，燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機(jī)不同，下面主要分析一下柴油機(jī)和汽油機(jī)在工作過程中的不同點(diǎn)。汽油機(jī)柴油機(jī)進(jìn)氣行程氣體性質(zhì)可燃混合氣純空氣壓力、溫度0.0750.09MPa， 370400K0.07850.0932MPa、300370K特點(diǎn)進(jìn)氣通道中沒有化油器，進(jìn)氣阻力小，進(jìn)氣終了時(shí)氣體壓力略高于汽油機(jī)而氣體溫度略低于汽油機(jī)。壓縮行程氣體性質(zhì)可燃混合氣+殘余廢氣純空氣+殘余廢氣+柴油（霧狀）壓力、溫度0.61.2MPa、600700K3.54.5MPa、7

17、501000K特點(diǎn)壓縮接近終了時(shí)噴油，形成可燃混合氣。壓縮比大，柴油機(jī)被壓縮后自燃著火作功行程氣體性質(zhì)混合氣在氣缸外部的化油器中形成混合時(shí)間長(zhǎng)柴油與空氣混合時(shí)間短壓力、溫度35MPa、22002800K69MPa、20002500K， 特點(diǎn)柴油機(jī)作功終了時(shí)，氣體壓力約為0.20.4MPa，氣體溫度約為12001500K。汽油機(jī)約為0.30.5MPa，氣體溫度13001600K。排氣行程氣體性質(zhì)廢氣廢氣壓力、溫度0.1050.115MPa、9001200K0.1050.125MPa、8001000K其他性能壓縮比低，熱效率低，燃油消耗率高，汽油價(jià)格較高，排氣污染大，排放性能差壓縮比高，熱效率高，

18、燃油消耗率低，燃料經(jīng)濟(jì)性能好，柴油價(jià)格較低，排氣污染少，排放性能較好汽油機(jī)具有轉(zhuǎn)速高（目前轎車汽油機(jī)最高轉(zhuǎn)速達(dá)50006000r/min，貨車汽油機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)4000r/min左右）、質(zhì)量小、工作噪聲小、起動(dòng)容易、制造和維修費(fèi)用低等特點(diǎn)，故在轎車和輕型貨車及越野牟退得到廣泛的應(yīng)用；其不足之處是燃油消耗率高，燃油經(jīng)濟(jì)性差。柴油機(jī)因壓縮比高，燃油經(jīng)濟(jì)性好。一般裝載質(zhì)量為5t以上的貨車大都采用柴油機(jī)。柴油機(jī)的主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低（一般轉(zhuǎn)速在25003000r/min左右），質(zhì)量大，噪聲大，振動(dòng)大，制造和維修費(fèi)用高（因?yàn)閲娪捅煤蛧娪推骷庸ぞ纫蟾撸５壳安裼蜋C(jī)的這些缺點(diǎn)正在逐漸得到克服，其應(yīng)用范圍正在向中

19、、輕型貨車擴(kuò)展。國(guó)外有的轎車也采用柴油機(jī)，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/min。由此可見，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)活塞行程中，只有一個(gè)行程是作功的，其余三個(gè)行程則是作功的輔助行程，要消耗能量。因此，在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，曲軸每轉(zhuǎn)兩周中只有半周是由于膨脹氣體的作用使曲軸旋轉(zhuǎn)，其余一周半則依靠飛輪慣性維持轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，作功行程時(shí)，曲軸的轉(zhuǎn)速比其它三個(gè)行程內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)速要高，所以曲軸轉(zhuǎn)速是不均勻的因而發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)就不平穩(wěn)為了解決這個(gè)間題，飛輪必須做成具有更大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而這樣做將使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。顯然，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作振動(dòng)大，采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。因此，現(xiàn)在汽車上基本不用單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，用得最多

20、的是4缸、6缸、8缸發(fā)動(dòng)機(jī)。在多缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸內(nèi)，所有的工作過程是相同的、并按上述次序進(jìn)行，但所有氣缸的作功行程并不同時(shí)發(fā)生。例如，在4缸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，曲軸每轉(zhuǎn)半周便有一個(gè)氣缸在作功；在8缸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，曲軸每轉(zhuǎn)1/4周便有一個(gè)作功行程。氣缸數(shù)越多，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作越平穩(wěn)。但發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)增多，一般將使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸及質(zhì)量增加。第三節(jié) 二行程汽油機(jī)的工作原理一 二行程汽油機(jī)的工作原理二行程汽油機(jī)的工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過程組成，但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程內(nèi)完成的。因此，二行程發(fā)動(dòng)機(jī)與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理不同，結(jié)構(gòu)也不一樣。例如曲軸箱

21、換氣式二行程汽油機(jī)，氣缸上有三排孔，利用這三排孔分別在一定時(shí)刻被活塞打開或關(guān)閉進(jìn)行進(jìn)氣、換氣和排氣的。工作原理如下：a 活塞向上運(yùn)動(dòng)，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開始?jí)嚎s。上部壓力增大，下部壓力降低。b 當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，活塞下方打開了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱。c 活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮。d 當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運(yùn)動(dòng)，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)氣孔流入氣缸內(nèi)，并掃除廢氣。我們?nèi)藶槎x兩個(gè)行程：第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，事先已充滿活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮

22、，活塞下方容積增大，產(chǎn)生真空，新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方進(jìn)行作功過程和換氣過程，而活塞下方則進(jìn)行可燃混合氣的預(yù)壓縮。為快速換氣做好了準(zhǔn)備。由于二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，新鮮混合氣會(huì)隨廢氣一起排出氣缸。為了防止因此而造成浪費(fèi)，活塞頂做成特殊的形狀，使新鮮混合氣的氣流被引向上部，這樣還可以利用新鮮混合氣來掃除廢氣，使排氣更為徹底。但是在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，要完全避免可燃混合氣的損失是很困難的。二沖程化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：1)曲軸每轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)作功行程，因此當(dāng)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程發(fā)

23、動(dòng)機(jī)相同時(shí)，在理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的2倍。2)由于發(fā)生作功過程的頻率較高，故二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。3)由于沒有專門的換氣機(jī)構(gòu)，所以其構(gòu)造較簡(jiǎn)單，質(zhì)量也比較小。4)使用方便。因?yàn)楦綄贆C(jī)構(gòu)少。所以易受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量也比較少。由于構(gòu)造上的關(guān)系，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的最大缺點(diǎn)是不易將廢氣自氣缸內(nèi)排除得較干凈，并且在換氣時(shí)減少了有效工作行程。因此，在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率并不等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的2倍，只等于1.5-1.6倍；而且在換氣時(shí)有一部分新鮮可燃混合氣隨同廢氣排出，因此二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)不如四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)。由于上述的缺點(diǎn)，二沖程化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車

24、上較少被采用。但這種發(fā)動(dòng)質(zhì)量小、生產(chǎn)制造費(fèi)用低，在摩托車、發(fā)電機(jī)組方面應(yīng)用較多。隨著技術(shù)進(jìn)步，目前電控噴射二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上開始應(yīng)用。二 二行程柴油機(jī)的工作原理 二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類似，所不同的是，柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二行程柴油機(jī)工作過程如下：第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門均已開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

25、，開始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。第四節(jié) 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理前面介紹的是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，那么，多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)與單缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程有什么區(qū)別呢？就能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸和單缸機(jī)的工作過程是完全一樣的，都要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程。但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)行程中只有一個(gè)行程作功，其余三個(gè)行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使

26、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機(jī)一般都裝有一個(gè)大飛輪。而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的作功行程是錯(cuò)開的，按照一定的工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈各缸交替作功，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時(shí)參與作功的氣缸越多，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機(jī)使用最多的有四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。看看廣告，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不少?gòu)S家總拿發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸數(shù)目和排列形式來說事，賣微型車的極力吹鼓他的車用的4缸機(jī)而非3缸，用V6發(fā)動(dòng)機(jī)的一定要把V字弄得醒目惹眼。廣告宣傳確實(shí)起到了很大效果，現(xiàn)在不少車迷認(rèn)為“4缸比3缸好”、"6缸比4缸好”、“V型比直列好”、“V型發(fā)動(dòng)機(jī)是高級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)”等概念?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)車中已有近20種車裝配了V6或V8

27、型發(fā)動(dòng)機(jī)你有多少個(gè)汽缸戰(zhàn)士？單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸每轉(zhuǎn)兩周才能產(chǎn)生一次燃燒做功，這樣它的聲音聽起來也不連續(xù)順暢，聽一聽小排量摩托車的聲音就知道了。最為不能讓人接受的是它的運(yùn)轉(zhuǎn)極不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，而且單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的外形也不適合裝在汽車上為此，現(xiàn)在的汽車上已見不到單缸發(fā)動(dòng)機(jī)了，兩缸機(jī)也不好找了，最少是3缸發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的華利面包車、老款夏利車、吉利豪情和奧拓、福萊爾上，裝的都是3缸機(jī)，1升以下的微型車上多用3 缸機(jī)，1升至2升的發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用4缸或5缸機(jī)。2升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)大多為6缸，4升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)使用8 缸的占絕大多數(shù)。 在相同排量的情況下，增加汽缸數(shù)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出

28、功率。另外，增加汽缸數(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，使其輸出扭矩和輸出功率更加穩(wěn)定。增加汽缸數(shù)可以使汽車更容易起動(dòng)，加速響應(yīng)性更好。為了提高汽車的性能，必須增加汽缸數(shù)。因此，豪華轎車、跑車、賽車等高性能汽車的汽缸數(shù)都在6缸以上，最多者已達(dá)到18缸。 但是，汽缸數(shù)的增加不能無限制。因?yàn)殡S著汽缸數(shù)的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件數(shù)也成比例地增加，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，增加發(fā)動(dòng)機(jī)重量，提高制造成本和使用費(fèi)用，增加燃料消耗，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的休積變大因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途和性能要求，在權(quán)衡各種利弊之后做出的合適選擇。實(shí)際使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)什么樣子呢？下面介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造。第五節(jié)

29、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。（1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。（2）配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工

30、作過程，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組組成。（3）燃料供給系統(tǒng)汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。（4）潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)

31、油濾清器和一些閥門等組成。（5) 冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。（7）點(diǎn)火系統(tǒng)在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。（8）起動(dòng)系統(tǒng) 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能

32、自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。由上可見發(fā)動(dòng)機(jī)的種類很多，在選用上如何評(píng)價(jià)比較呢？用什么標(biāo)準(zhǔn)去衡量這么多發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣呢？下面簡(jiǎn)要介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)。第六節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)與特性發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有動(dòng)力性指標(biāo)（有效

33、轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等），經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率），運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（排氣品質(zhì)、噪聲和起動(dòng)性能等）。一、動(dòng)力性指標(biāo)1有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為N·m。有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。2有效功率發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的功率稱為有效功率，用Pe表示，單位為kW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以用臺(tái)架試驗(yàn)方法測(cè)定，也可用測(cè)功器測(cè)定的有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度之乘積表示。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位），稱為燃油消

34、耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。燃油消耗率單位時(shí)間內(nèi)的耗油量(kg/h) / 有效功率(kW)三、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)、噪聲、起動(dòng)性等。由于這些性能不僅與使用者利益相關(guān)，更關(guān)系到人類的健康，因此，必須指定共同遵守的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并給予嚴(yán)格控制。1排氣品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中含有對(duì)人體有害的物質(zhì)，它對(duì)大氣的污染已形成公害。為此，各國(guó)采取了許多對(duì)策，并制定相應(yīng)的控制法規(guī)。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害排放物，主要有氮氧化合物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）等以及排氣顆粒。由于各國(guó)條件不同，限制的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。美國(guó)聯(lián)邦汽車排放法規(guī)FTP是目前世界上最嚴(yán)

35、的標(biāo)準(zhǔn)。2噪聲噪聲會(huì)刺激神經(jīng)，使人心情煩躁，反應(yīng)遲鈍，甚至耳聾，誘發(fā)高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。汽車是城市主要的嗓聲源之一，發(fā)動(dòng)機(jī)又是汽車的主要噪聲源，故必須給予控制。如我國(guó)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于82dB（A）。3起動(dòng)性能起動(dòng)性能好的發(fā)動(dòng)機(jī)在一定溫度下能可靠發(fā)動(dòng)，起動(dòng)迅速，起動(dòng)消耗的功率小，起動(dòng)期磨損少。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的好壞除與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程相聯(lián)系，它直接影響汽車機(jī)動(dòng)性、操作者的安全和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不采用特殊的低溫起動(dòng)措施，汽油機(jī)在-100、柴油機(jī)在-5以下的氣溫條件下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，15s以內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)要能自行運(yùn)轉(zhuǎn)。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)

36、的功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。這個(gè)特性可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上（測(cè)功器試驗(yàn)臺(tái)）進(jìn)行試驗(yàn)而求得。試驗(yàn)時(shí)，先保持一定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施加一定的阻力矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，即阻力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，可用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。同時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下的發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩Te，即可計(jì)算出有效功率Pe。另外，可測(cè)出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時(shí)間，用以換算出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)耗油量B，計(jì)算出燃油消耗率be。改變測(cè)功器阻力矩的數(shù)值，用與上述相同的方法，又可以得到相應(yīng)于另一轉(zhuǎn)速n的一組Pe-Te-be的數(shù)值。如此重復(fù)若干次，即可得到一定節(jié)氣門開度下的一系列n-

37、Pe-Te-be的數(shù)值。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可畫出Pe-Te-be隨n變化的關(guān)系曲線，即相應(yīng)于這一節(jié)氣門開度的速度特性曲線。如果改變節(jié)氣門開度又可得到另外一組特性曲線，則當(dāng)節(jié)氣門開到最大時(shí)所得到的是總功率特性，也稱發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（如圖）；而把節(jié)氣門其它開度情況下得到的特性稱為部分速度特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。外特性曲線表明了發(fā)動(dòng)機(jī)的這樣一些特征：（1）當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速小于n2時(shí)(相當(dāng)于重載)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不良，轉(zhuǎn)速降低，每個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間增長(zhǎng)，燃燒氣體與氣缸壁接觸時(shí)間也增長(zhǎng)，冷卻造成的熱沒量損失就更大，因而轉(zhuǎn)矩略微減小。（2）轉(zhuǎn)速由n2不斷增加時(shí)，

38、由于進(jìn)氣行程時(shí)間相對(duì)變短，氣流速度高，阻力變大，充氣量減少，而且摩擦損失又加大，故Te也隨之減小。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到n3時(shí)，有效功率Pe達(dá)到最大值。功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積。在n1n2范圍內(nèi)，Te與n都是逐漸增加，其乘積也增加，故在轉(zhuǎn)速n1 n2范圍內(nèi)，Pe隨n的增加而增加。（4）在n2n3范圍內(nèi)，n雖然增加，但Te卻逐漸降低，不過降低較緩慢，故Pe是緩慢地增加，到n3時(shí)Pe達(dá)到最大值。（5）轉(zhuǎn)速超過n3時(shí)，雖然n是增加的，但由于Te下降很快，故Pe也逐漸下降。（6）發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃油消耗率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速為n5它的數(shù)值一般是介于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速和最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速之間。一般轎車的經(jīng)濟(jì)車速為8090km/h。

39、外特性曲線上標(biāo)出的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，是表示發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)。五、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況（簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)工況）一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時(shí)也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表征。發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷，就是當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示。右圖表示某發(fā)動(dòng)機(jī)的一組特性曲線，I表示相應(yīng)于節(jié)氣門全開啟時(shí)的外特性曲線，II、III分別表示節(jié)氣門保持在開度依次減小的位置II和位置III所得到的部分特性。由圖得知，在n=3500r/min時(shí)，若節(jié)氣門全開，可得到該轉(zhuǎn)速下可能發(fā)出的最大功率45kW；但如果不全開而開到II和III的位置，則同樣轉(zhuǎn)速下只能發(fā)出32kW和20kW的功率。根據(jù)上述定義，可求出a、b、c、和d四個(gè)工況下的負(fù)荷值：工況a 負(fù)荷為零（稱為發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)工況）工況b 負(fù)荷=20/4