5-1 汽车发动机的面工况是由哪些工况线所限定的？在Pe-n或Ttq-n工况面上画出各限制线，并标出常用的典型工况点。

解：上缘的各转速最大功率限制线；右侧各负荷条件下的最高转速限制线；左侧的发动机最低稳定工作转速限制线。

5-2 在汽车发动机工况平面图上定性准确地画出外特性转矩线、最小等油耗线、最大等功率线和汽车四档阻力线等四条曲线，并简单说明每条曲线的变化特点。 解：示意性的汽车发动机工况运行图（发动机全特性图）如下所示：

外特性转矩线是在发动机的供油量调节装置处于最大供油位置时发动机的转矩随转速的变化曲线。转矩线主要受充量系数和机械效率的影响，在某一较低转速处有最大值，然后随转速上升而较快下降，转速愈高，降得愈快。

对于车用发动机，理想的最小等油耗线包围的经济圈应该位于最高挡阻力线中速略偏低的部位，并使最小等油耗线圈在横向拉长一些。

发动机的功率正比于转速和平均有效压力，因而最大等功率线呈现出“跷跷板”的变化趋势，是一支双曲线，且与外特性转矩线相切。

汽车的行驶阻力随车速的上升呈平方增大趋势，因此在挡位一定的时候也随着发动机转速的上升呈现出了平方增大的关系。

5-3 什么是汽车发动机的标定工况？轿车汽油机和重型载货车柴油机确定标定工况时的出发点是什么？二者的标定功率，哪一个更接近发动机的极限最大功率？

解：标定工况：发动机铭牌上规定的最大输出功率Pemax及其对应转速所确定的工况。轿车使用15min功率。适用于短时间使用最大功率的发动机。重型载货车柴油机使用1h功率。适用于较长时间的重在使用。轿车更接近。

5-4 什么是发动机的运行特性和调整特性？研究运行特性和调整特性的意义各是什么？ 解：运行特性：发动机稳态工况条件下的特性。为了了解发动机的性能指标与特性参数随着各种可变因素变化的规律。

调整特性：发动机转速和油量调节位置不变下，各种性能指标随调整参数变化的规律。对发动机性能进行优化。

29

5-5 发动机稳态运行与动态运行最本质的区别是什么？为什么轿车在市内行驶时其动态运行所占比例要大大超过稳态运行？试举三种动态运行的例子，并简述其动态过程。

解：发动机各个运行参数发生变化的是动态特性，不变的是稳态特性。因为市内车辆较多，路况复杂，需要不断调整运行参数。

5-6 为什么汽油机和柴油机的指示效率ηit随转速n变化的速度特性曲线总是在高、低速两端降低一些？为什么二者的ηit随负荷变化的趋势又相反？

解：对汽油机，低速时，缸内气流运动减弱，火焰传播速度降低，漏气和散热损失增加。高速时，燃烧所占的曲柄转角增大，等容度变小，燃烧不充分。对柴油机，低速时，燃料喷射压力减小，缸内气流运动减弱，对混合气形成和燃烧不利，且传热增加。高速时，喷油及燃烧持续期增加，充量系数下降，过浓。

对汽油机，小负荷时节气门开度小，残余废气增加，燃烧速度变慢，负荷减小，过量空气系数降低，燃烧不完全，气化条件恶化和传热增加。对柴油机，一方面小负荷意味着喷油量下降，喷油和燃烧持续期都降低，等容度上升；另一方面混合气变稀，k上升。

5-7 为什么说柴油机的速度特性曲线主要是由油泵的供油速度特性曲线gb-n决定？而汽油机的速度特性曲线则是由充量系数的速度特性曲线φc-n决定？ 解：柴油机为质调节，空气一般过量，做功多少主要由喷油量的多少决定。汽油机为量调节，过量空气系数在1附近，做功多少主要由进气量决定。

5-8 汽油机和柴油机的负荷特性曲线总体变化趋势如何？有什么差别？为什么会有这些差别？解释二者实际的使用燃料消耗率比标定工况燃料消耗率相差更大的原因。

解：指示效率都是中间高，汽油机更偏向大负荷。机械效率都随负荷增加而增加。油耗与指示效率的变化正好相反。

汽油机小负荷燃烧不好，泵气损失高，随着负荷增加得到改善。柴油机小负荷等容度高，k大，随着负荷增加而恶化。负荷增加，机械损失增加较少，所以机械效率增加。

5-9 画出汽油机和柴油机在全、中、小负荷三种情况下，Pe和Ttq的速度特性曲线（汽油机及柴油机各画一图）。对比说明两种机型的速度特性曲线的变化特点，并解释造成差异的主要原因。两种机型外特性线形状对整车动力性是有利还是不利？如不利，可采用什么措施加以改进？画出改进后的特性曲线。

解：汽、柴油机在全、中负荷和小负荷三种情况下Pe和Ttq的速度特性曲线分别如下图所示：

全中Ttq PeTtq小全中小Pe

汽油机Ttq线总体上向下倾斜较大，低负荷时倾斜更大；而柴油机Ttq线总体变化平坦，低负荷时甚至上扬。这主要是由于汽油机的转矩Ttq主要取决于充量系数和机械效率的影响，

30

柴油机在不同油量调节杆位置时的速度特性曲线n

而柴油机的转矩主要由循环供油量gb和机械效率ηm决定。

汽油机Pe外特性存在最大值点，该点一般就是标定功率点，而柴油机Pe外特性可达到的最大值点的转速很高。这种变化特点也同样是由于传统汽油机的φc速度特性和传统柱塞式喷油泵的gb速度特性所决定的。

就同一排挡的加速和克服阻力的能力而言，相同标定点前提下，汽油机的动力性能明显优于柴油机，因为在低于标定转速下各点的转矩与功率，汽油机都比柴油机高；就最高挡可达到的最高转速而言，柴油机比汽油机更远离标定转速点，这是因为汽油机的Ttq线下降急剧，而柴油机比较平缓的缘故，而这恰恰是汽油机的优点，因为标定转速本来就足够高，过多超越就会带来超速或“飞车”的危险。

汽油机的外特性线要比柴油机外特性线的动力适应性好，所以汽油机一般不进行外特性线的改造；而柴油机则往往要在低于标定转速段处进行“校正”，使Ttq加大；在高于标定转速段处进行“调速”，以避免超速飞车，如下图所示。

5-10 什么是柴油机的冒烟极限功率？它与标定功率有何关系？柴油机的标定功率是否就是标定转速下的最大功率？汽油机是否也是如此？

解：排烟达到法规限值的功率所对应的点。在标定功率之后。不是。

5-11 为什么说汽车的动力性主要是由发动机的速度外特性所决定？分别用汽车动力性的三个指标来加以说明。

解：车速越高，发动机受到的行驶阻力越到。当在某个车速下，行驶阻力与发动机的动力平衡时到达最高车速。而发动机各转速动力的大小主要取决于速度外特性。

同理，对于加速能力和最大爬坡度也有相似的对应关系。

5-12 什么是发动机的转矩适应系数和转速适应系数？为什么这两个系数加大时，汽车的动力性能都有所提高？为何载重车发动机对这些系数的要求比轿车发动机高？ 解：转矩适应系数：发动机转矩外特性上最大转矩与标定功率点转矩之比。

转速适应系数：标定转速与外特性曲线上的最大转矩点对应转速之比。

因为这两个系数增大时，发动机克服阻力的能力增强。重载车对动力性的要求比轿车高。

5-13 什么是转矩校正？为什么汽油机不进行校正而载重车用柴油机需要进行校正？为什么载重车用柴油机一般都允许进行校正？校正外特性曲线是否符合速度特性曲线的定义？它与标准的速度外特性曲线有何关联？又有何差别？

解：转矩校正：通过一定的校正措施获得更大的KT和Kn。

首先，汽油机动力性明显优于柴油机，在低于标定转速下，汽油机各点的转矩和功率

31

都比柴油机高。其次，最高档可达到的最高稳定转速，柴油机的nd比汽油机的ng更远离标定转速点nn，这是因为汽油机的转矩曲线随速度的升高急剧下降，而柴油机比较平缓。

满足速度特性定义。是标准速度外特性曲线通过校正得到的。相对于标准速度外特性曲线有更大的KT和Kn。

5-14 为什么说汽油机的速度特性具有良好的自我调节能力以致于不需要进行任何的校正和调速？形成这种良好的速度特性线的主要原因是什么？

解：汽油机的转矩速度特性曲线具有良好的自我调节能力。因为在任何节气门位置，向下倾斜的转矩速度特性曲线与向上倾斜的阻力矩线的交点都是能够稳定运行、转速变动不大的工况点。即使是外特性曲线的最高空车转速，也不会高到不能接受的程度。不存在飞车危险。

5-15 为什么柴油机的速度特性曲线不进行调速时会出现高速“飞车”以及低速运行不稳定的危险？“飞车”是否是由于理论上无法稳定运行而造成的？形成柴油机这种外特性线的主要原因是什么？

解：柴油机油量调节杆固定在较大油量位置时，虽然理论上能稳定在某一工况运行，但因曲线较平坦，较小的负荷变化就会导致转速大幅度变化。此时，即使转速能稳定，也会因转速高而出现飞车。当油量调节杆固定在较小油量位置时，将无法稳定运行。

不是。

柴油机的转矩速度特性曲线是在油量调节杆的位置不变时获得的。这条曲线受到循环供油量速度特性控制，变化平缓，在低速和小油量位置时，甚至呈上升趋势。

5-16 柴油机调速器最基本的功能是什么？实现调速的基本原理又是什么？ 解：主要作用是当加速踏板位置不变而发动机高于一定转速后，转矩会随着n上升自动下降。

供油量在某一设定的转速范围内能够随着转速的升高而自动大幅下降。

5-17 什么是两极调速模式？什么是全程调速模式？并简要说明两极调速和全程调速的优缺点及应用场合。

解：两级调速：供油量在高速和低、怠速时随转速升高迅速下降的调试模式。

全程调速：在加速踏板的任意位置，随着转速的上升，供油量先沿外特性变化到对应转速后开始调速的调试模式。

两级调速：优点：操作轻便，加速平稳，烟度较小。缺点：加速踏板位置频繁切换，作业效率低。一般用于车用柴油机。全程调速：优点：不必经常踩加速踏板，作业效率高。

缺点：加减速不平稳，烟度高。一般用于工程机械和拖拉机。

5-18 从发动机和整车两方面考虑，提高整车动力性和经济性的措施有哪些？ 解：动力性：选择合适的发动机，配套合适的发动机外特性曲线，汽车传动系统的合理匹配。

经济性：改善发动机的经济性能，降低整车的行驶阻力，发动机与汽车的合理匹配。

5-19 为什么说汽车实现无级传动，无论动力性能和经济性能都比有级传动大为提升？ 解：使用无级变速后，汽车加速踏板踩到底以任何车速行驶，都可以使发动机在标定功率点运转，无论转矩、车速以及后备功率都会达到最高值。实现无级变速后，可以选择在等功率线上的最低油耗率点来配套。

5-20 为什么说提高发动机的负荷率是改善汽车燃油经济性，尤其是汽油车燃油经济性的最

32