第1章主要性能与标定参数

第1章发动机性能指标及汽车标定参数1.1概述导入案例人们都知道汽车和拖拉机用发动机的功率单位是千瓦或马力，但你知道千瓦和马力的标准依据是什么吗？有人说：“东方红75马力拖拉机的动力就是相当于套上了75匹马。”这种说法对吗？科学吗？怎样才能科学的解释这个问题？了解发动机功率和工况的概念有什么实用意义呢？发动机是汽车的“心脏”，是汽车的动力源，也是汽车最关键最重要的组成部分，其性能优劣对汽车整体的使用性能影响极大。汽车的动力性能取决于发动机功率，汽车行驶过程中随机输出功率的大小，必须根据工况需求不断变化，才能使汽车顺利地完成运输任务。因此，了解发动机功率和工况的意义及其关系，不但检验其性能时需要，正确操作发动机或驾驶汽车也十分必要。发动机理论性能包括内燃机理论循环、充气效率、混合气形成及其燃烧过程、燃烧热效率、排气与散热损失、机械损耗和热能利用率等。但这些方面的研究旨在对新型发动机设计，或为提高已经定型发动机性能而进行结构改造等的应用，本书不作探讨，仅对与发动机使用有关的性能和汽车标定参数进行叙述。发动机的使用性能包括发动机特性、性能指标及性能标定参数等。它不但直接反映了发动机的功率、转矩、燃油消耗量、工作可靠性和使用寿命等诸多性能的优劣，还是影响汽车整车动力性能、经济性能和排放性能的主要因素。汽车的标定参数是评价新车质量等级和在用汽车技术状况的重要依据，也是汽车使用性能检测、故障检测与诊断、修理与调整、维修质量检验以及驾驶操作与使用的参照标准。因此，了解发动机性能指标和汽车标定参数，是发动机和汽车设计制造者、汽车检测站检验员、发动机和汽车维修人员、维修质量检验员、发动机操作使用和汽车驾驶人员以及发动机和新车销售、二手车交易、交通管理、事故责任鉴定、保险定损理赔等相关技术人员必须学习和掌握的基本知识。随着新技术、新材料、新结构和新功能的不断开发和应用，使得现代汽车的综合性能越来越好，新型发动机的性能更是向着节能、高效、环保和耐用等多方面发展，使发动机的综合性能不断得到提高；发动机的性能指标和汽车标定参数也不断发生变化，以适应新的标准。对汽车的检测技术、维护修理质量和驾驶操作技术都提出了新的、更高的要求，因此，需要认真学习和详细发了解发动机的性能和汽车的标定参数。1.1.1发动机功率按发动机功率使用性能分为标定功率和最大功率等；按理论性能分为指示功率、有效功率和平均升功率等。制造厂家在新发动机使用说明书中给出的一般为标定功率，是根据国家标准《内燃机台架实验方法》的规定，在标准大气和规定负荷等条件下经试验检测得出的，并根据其用途特点，按能够输出标定功率的持续时间进行分类标定。最大功率是指发动机在短时间内允许输出的极限功率。发动机功率的单位发动机功率一般用P来表示。国际上通用的单位是千瓦(kW),公制单位是马力(pS)。千瓦的单位标准是将重102kg的物体，用1s的时间升高1m所用的力，称为1kW；公制马力的单位标准是将重75kg(英制马力为76kg)的物体，用1s的时间升高1m所用的力，称为1马力(pS)。使用特点的功率标定法15min功率标定法：使用时输出标定功率的时间小于1h的发动机，用15min功率标定法标定其功率。如汽车、运输用拖拉机、摩托车和军用车辆装配的发动机经常在短时间内使用标定功率，因此，这种方法适用于对这类车辆发动机功率的标定。1h功率标定法：使用时输出标定功率的时间大于1h的发动机，用1h功率标定法标定其功率。这种方法适用于船舶、工程机械和农田耕作拖拉机用发动机功率的标定。12h功率标定法：使用时输出标定功率的时间大于12h的发动机，用12h功率标定法标定其功率。这种方法适用于发电机组、抽水排灌用发动机功率的标定。持续功率标定法：若发动机连续工作24h，输出功率仍能保持标定值时，用持续功率标定法标定其功率。这种方法适用于火车、船舶、发电站和农田灌溉用发动机功率的标定。针对内燃发动机功率标定方法，国家规定的试验标准中规定，对内燃机输出相应功率的持续时间、大气压状况、环境温度、空气相对湿度、发动机所带附件、进排气阻力等都有严格规定；对主要参数的测量精度和测量仪器的精度等，也有严格规定。目的是为发动机与工作机械的匹配提供依据。1.1.2发动机工况发动机运行中的各种工作情况，称为发动机的工况。主要用发动机的转速和负荷来表示。从微观意义上讲，发动机转速或负荷每发生一点点变化，均可称为一个工况，但这种过于细致的划分不但难以分清，而且没有多大的实用意义。因此，发动机工况一般分为工作工况、典型工况和用途工况等几类。发动机工作工况在发动机运行中，输出功率和转速随负荷或使用条件变化而变化的情况，称为工作工况。只有发动机输出功率和转矩与工作机械消耗的功率和转矩相等时，工作工况才能稳定。当工作机械的阻力矩变化时，即发动机的负荷发生变化时，发动机的工作工况就会随之发生变化，汽车用发动机的工作工况大多数时间是不断变化的。性能良好的汽车发动机，通过正确操作应能适应工作工况的变化，否则应经检测后进行调整、校正或维修。发动机典型工况在汽车运行过程中，具有代表性的工况，称为典型工况。典型工况又分为以下两类：一是按负荷变化的工况，包括小负荷工况、中等负荷工况、全负荷工况和超负荷工况等几种。二是按转速变化的工况，包括加速工况、减速工况、匀速工况、怠速工况、低速工况、中速工况、高速工况、全速工况和超速工况等几种。发动机用途工况具有特定用途特征，根据发动机输出标定功率的持续时间定性的工况，称为用途工况。一般包括以下几种。⑴面工况：面工况是指发动机工作时功率和转速变化频繁且范围大、输出扭矩随阻力矩变化而变化的工作情况，如汽车用发动机大多数时间都在面工况下工作。⑵点工况：发动机作为抽水机的动力作业时，由于负荷变化微小，发动机输出功率和转速基本保持不变的工况就属于点工况。⑶线工况：线工况也称恒速工况。在该工况下工作的发动机转速基本保持不变，输出功率随负荷变化而变化。如发电机组用发动机就是在这种工况下工作的。⑷螺旋桨工况：船舶用发动机按推进特性工作，功率与转速的立方成正比增长，其工况称为螺旋桨工况。⑸其他：拖拉机在农田作业时，负荷因土壤松实不同而变化，工况近似于恒速工况，运输作业时为面工况工作。汽车的发动机工作时，其工况随工作条件和负荷的改变会不断发生变化，为使汽车适应这种变化，必须不断调整发动机的转速，以使各种工况下输出的功率和扭矩满足汽车在各种条件下行驶的需求。导入案例评析动力机械的功率，是以世界通用的“千瓦”kW）或公制“马力”（PS）为单位，用统一的标准，经过严格的试验后标定的。那种用马的力作解释是不科学的。理解功率和工况的概念，能够使我们在检测时正确了解发动机的动力性能，在使用过程中根据工况的变化，正确操作发动机或正确驾驶汽车。思考题发动机功率单位“千瓦”和“马力”各有什么含义？发动机工作工况的定义是什么？如何根据工况的变化正确操作发动机或正确驾驶汽车？1.2发动机性能指标与技术参数要想综合全面地了解和评价发动机性能，必须运用许多性能指标和参数。性能指标主要分为指示指标、有效指标、强化指标和排放指标等。这些指标不但能够量化地反映发动机各种性能，也是影响汽车使用性能的重要因素，又是评价新品发动机和汽车质量等级的主要标准，以及鉴定在用汽车技术状况的重要参照依据。1.2.1发动机性能指标与技术参数性能指标（1）指示指标：运用热力学和发动机热循环理论分析，并经计算得出的指标，称为发动机指示指标。主要包括指示功Wj、平均指示压力Pmi、指示功率R、指示热效率nj、指示燃油消耗率等b.。指示功W.：一个工作循环中，汽缸内工质对外所做的功，单位为千焦（kJ）。指示功率P:发动机单位时间内所做的指示功，单位为千瓦（kW）。平均指示压力Pmi:每工作循环中单位汽缸工作容积所发出的指示功，用单位活塞面积假设的压力来表示的值，单位为MPa。指示热效率n.:发动机实际循环的指示功与所消耗燃料的热量之比值。指示燃油消耗率b.:单位时间内指示功的燃油消耗量，单位为克/（千瓦•时）g/（kW-h）。以上指标主要用于评定发动机理论循环的动力性和经济性，是设计发动机时用于设定功率和油耗率的理论基础。（2）有效指标:在有关规定条件下，经试验检测得出的，不含循环热损失和机械摩擦损失的指标，称为有效指标。它又分为动力性能指标和经济性能指标两类。发动机动力性指标包括有效功率Pe、有效转矩M、机械效率nm、平均有效压力Pme等。主要用于评价发动机的动力性能。发动机经济性指标包括有效燃油消耗率be（简称有效油耗率）和有效热效率ne等，主要用于评价发动机的经济性能。动力性指标：有效功率Pe：发动机通过曲轴对外输出的功率，即指示功率减去机械损失功率所剩的功率，单位为千瓦（kW）。该值越大，表示发动机动力性越好，能够对外输出的有效功率越大。是评定发动机动力性的主要指标。机械效率nm：发动机有效功率与指示功率之比。机械效率nm越高，表示发动机机械损耗的功率越少，能够对外输出的有效功率越大。有效转矩M：发动机通过曲轴对外输出的平均转矩，单位为牛•米（N?）。该值越大，表示发动机动力性越好，是计算发动机功率的重要参数。平均有效压力Pme:每工作循环中单位汽缸工作容积所发出的有效功，用单位活塞面积假设的压力来表示的值，单位为兆帕（Mpa，该值越大，表示发动机动力性越好。经济性指标：A.有效燃油消耗率be：简称有效油耗率，指单位时间内发动机每kW有效功率的平均燃油消耗量，单位为克/千瓦•时（g/kW.h）。该值越小，表示发动机越省油，即经济性越好。是评定发动机经济性的主要指标。B.有效热效率ne：发动机有效功W与所消耗燃油热量Q的比值。有效热效率越高，表示发动机每千焦（kJ）有效功所消耗的燃油量越少。（3）强化指标：升功率PL:发动机每升汽缸工作容积所发出的有效功率，单位为千瓦/升（kW/L）。一般来说，发动机排量越大，功率也越大，但由于功率还与转速、有效转矩、充气效率和压缩比等有关，因此不能呈线性比例，排量也就不能直接评定发动机功率的大小。比质量gN：发动机质量与标定功率的比值，单位为千克/千瓦（kg/kW）。人们总是希望发动机的质量轻而功率大，比质量gN就是用于评定这种性能的指标。强化系数：发动机汽缸平均有效压力与活塞平均速度的乘积。用于评价发动机的机械强度和强化性能。（4）排放指标：有害气体：主要指发动机排气中一氧化碳（CO、碳氢化合物（HC和各种氮氧化合物（NO）等有害气体的含量。主要用于评定汽油机单车对空气和环境的污染程度。排气颗粒：指发动机排出的除水以外的固态和液态微粒，如柴油机碳烟等物质。主要用于评定柴油机汽车对空气的污染程度。噪声：主要指发动机工作或汽车行驶时排气、零件运动、振动和喇叭鸣叫等产生的噪声，单位为分贝（dB）。主要用于评价发动机或汽车响声对环境影响的程度。发动机主要技术参数为便于检测、维修等技术人员对发动机进行检修时对比参照，也为驾驶人员提供正确操作使用的依据，在汽车使用说明书中，都有发动机结构性能参数与技术性能参数。由于参数较多，为便于查找，一般用表格的方式集中列出。表1・1是捷达前卫轿车用ATK型发动机的主要性能参数。2/22Y1Y2表1.1捷达前卫轿车用ATK发动机主要技术性能参数参数项目单位意义或说明参数值发动机型式4缸、直列、水冷、电子控制燃油喷射式发动机代号ATK型发动机发动机排量L指发动机各缸工作容积之和，又称发动机工作容积，该型发动机标称排量为1.6L1.595

汽缸直径mm发动机汽缸筒内圆的直径，也简称缸径81.0活塞行程mm活塞从一个止点运动到另一个止点之间的距离称为一个活塞行程。小于汽缸直径的称为短行程，大于汽缸直径的称为长行程，等于汽缸直径的称为等行程77.4压缩比发动机总容积与燃烧室容积的比值9.3:1汽缸压缩压力测量转速kPar/min在规定条件和转速下新发动机汽缸压缩压力范围检测汽缸压缩压力时规定的发动机转速范围1000〜1300200〜250标定功率kw发动机曲轴对外能够达到的最大输出功率64额定转速r/min指发动机输出标定功率时的转速。如该型汽车发动机输出功率达到额定64kw时，转速为5800r/min5800最大转矩N?m发动机曲轴能够对外输出的最大转矩135

最大转r/min指曲轴对外输出最大转矩时的发动矩转速机转速2800怠速转r/min发动机无负何时的最低稳正转速860速±50供油方Simos-3W电子控制顺序多点燃式油喷射系统点火顺1-3-4-2序点火提(°)怠速工况点火时在压缩行程上止点前角前的曲轴转角8燃油辛表示汽油的抗爆性，该值越大抗90号烷值爆性越好以上配气正进排气门开闭时的曲轴转角，又时称配气相位进气门上止点前开5进气门(°)下止点后41关排气门下止点前37开排气门上止点后1关排气含发动机处在怠速时，所排出的废量%气中主要有害气体，一氧化碳CO含量%(CQ和碳氢化合物(HC的含<2.2HC含量量<0.5知识延伸汽车发动机动力性能指标参数的应用实例一辆行驶了17.2万公里的捷达前卫轿车，近期发现在满载时起步缓慢，行驶速度不能随加速踏板踩下而迅速升高，缓慢加速尚可，但反应迟钝，加速越急反而提速越慢，排气管冒黑烟，有时“放炮”爬坡能力明显下降，冷却液温度偏高，怠速转速偏低且不稳定，冷启动困难，百公里油耗率显著增加，尾气排放超标。以上种种现象说明发动机功率不足，于是送进一家修理厂进行检修。经检查和试验离合器不存在打滑现象；点火正时，点火系工作正常；进排气系统无故障；启动发动机以怠速运转，检查燃油供给系统正常，检测燃油压力为0.25MPa，拔掉燃油调压器真空管后为0.30Mpa，均属正常范围；利用自诊断系统检查控制系统，无故障码输出。通过以上检查，结合其行驶里程，初步判断故障可能发生在机械部分。因此询问驾驶员机油消耗情况，每千公里约为0.7L，有些偏高。检测汽缸压缩压力为740960kPa,各缸都有些偏低但基本均匀，检查下漏气也有些偏大。根据以上检查情况，决定拆检发动机。分解后检查气门密封良好，活塞环间隙1.2mm，各缸壁磨损均匀光滑，属于正常磨损，经测量磨损量未达到极限修理尺寸，活塞技术状况基本良好，顶部和燃烧室积炭较多。连杆轴承间隙稍大，轴颈磨损光洁均匀，圆度、圆柱度符合要求。基于以上情况确定的修理方案是，更换标准活塞环和标准小瓦，清除活塞和燃烧室积炭。由于该车是出租车，要求修理越快越好，因此装复磨合后，检测汽缸压力已恢复至9301210kPa，并经一些简单试验，按发动机小修标准收零件费480元+900元工时费后，便交付车主使用。经使用发现，发动机动力性能比维修前有所提高，但仍感觉不够理想，而且急加速时排气黑烟比维修前还浓，放炮现象仍然存在，尾气排放仍然超标。因此车主怀疑厂家的维修技术和收费过高，要求厂家退还全部维修工时费，另选厂家修理。厂家认为汽缸压力已经达到标准值的80%以上，完全符合维修质量标准对汽缸压力的要求，发动机动力性能应该没有问题，其他应属于使用操作不当或燃油质量的问题。车主则认为厂家未进行全面维修质量检测，单凭汽缸压力不能说明动力性能符合要求。为此两家产生争议。鉴于该厂检测设备不足，后经协商，送进一家专业检测站进行鉴定。由于是有维修质量争议的检测，为慎重起见，检测站对发动机有效功率和有效油耗率均进行了检测。测得额定负荷和额定转速下的有效转矩为93Nm/弋入下式根据P虬n93580056kWe=95509550式中：Pe一发动机有效功率（kW）Me—发动机有效转距（Nm）n—发动机转速（r/min）通过以上计算，发动机功率约为56kW，比标定功率64kW相差8kW。经检测，90km等油耗率为8.2L，与标准油耗6.9L相比明显偏高。通过检测站对以上两项指标检测证实，确实没有达到维修质量标准。后经检测站调解和双方协商，由维修厂返工重修，不再加收工时费，由此产生的零件费由车主承担。鉴于现存故障现象，重点检查燃油系，发现各缸喷油器均有不同程度的雾化不良故障，经清洗检修后其他恢复正常，三缸喷油器仍然雾化不良且严重滴漏，更换装复后，经试车故障现象消失，检验上述指标基本达到要求，上路行驶一切正常。以上事例说明，无论是维修企业、车主或检测站，以各种性能指标参数为依据，解决各种问题才有说服力。特别是维修企业，以相关性能参数为检修标准，严格执行维修质量法，才能保证维修质量，提高生产效率，避免争议，提高企业的信誉和知名度。1.2汽车主要技术参数及其实用性1.3.1汽车标定性能参数汽车标定的主要性能参数因汽车种类和型号的不同，具体项目和具体参数会有所不同，但参数分类大致相同，一般包括：整体结构和质量参数、行驶速度参数、发动机性能参数、变速器参数、转向性能参数、制动系参数、车轮定位参数与轮胎参数、容积参数等技术参数。为便于理解，现以桑塔纳2000GSi型轿车为例，用表格形式给以说明（凡与捷达轿车发动机参数意义相同者，不再加注说明），（见表1.2）表1.2桑塔纳2000GSi型轿车使用性能参数类别参数名称/单位意义或说明参数值通过性能尺寸参数总长/mm汽车刖端刚性部件最刖缘到后端刚性部件最后缘之间的水平直线距离（拖挂车包括挂钩）4680总宽/mm汽车左右两侧刚性部件之间的水平直线距离（不包括倒车镜）1700总高/mm汽车空载时车顶与地面水平线之间的垂直高度（不包括车顶装饰物，货车包括标杆）1423轴距/mm，.人LL/汽车前后轴中心轴线之间的直线距离2656轮距/mm前轮距后轮距汽车左右轮胎面中心垂线之间的水平直线距离1414142240盘-巽^I小最4置夕滚一距、nVJ万、轮x55角车出夹汽突的剥/m至肚汽角、量润蓟>的液么胎质空戡等莎车包油斤汽扃千乘总装员满的定驶坐量核驾加质按位量李加质行量括备载质包热装备并车定整量和客规牟质总和按货物的车和；货量轿员和软质O角去离机动性能参数承载性能参数轴载质量/kg前轴载质量后轴载质量汽车满载时前轴和后轴所分配的承载质量<820<810座位数指轿车和客车及货车驾驶室，包括驾驶员在内允许乘坐的人员数5行驶性能参数最高车速/(km/h)汽车满载，在平直良好路面上行驶时，发动机额定转速下，以最高挡位行驶的速度175最低稳定车速/(km/h)汽车在1挡时最低能够稳定行驶的速度<20各挡位车速/(km/h)1挡2挡3挡4挡5挡汽车各挡位能够稳定行驶的速度范围0〜2825〜4540〜6055〜9075〜175

加速时间/S0〜80km/h0〜100km/h直接挡加速时间/S汽车从开始起步，经连续换挡加速至规定车速所用的时间。接挡加速时间，是指从40km/h加速时间/S0〜80km/h0〜100km/h直接挡加速时间/S汽车从开始起步，经连续换挡加速至规定车速所用的时间。接挡加速时间，是指从40km/h加速至100km/h所用的时间（该车4挡为直接挡）9.013.519百公里油耗/汽车满载时在平直公路上，以(L/100km)某规定速度匀速行驶，每白公60km/h等速里的耗油量。<5.7经油耗15工况又称面工况，即在城市济90km/h等速道路上频繁变化速度的情况<6.8性油耗下，每行驶百公里的耗油量。参120km/等速是评价汽车经济性能的主要参<8.8数油耗数。其中15工况油耗率比较接15工况油耗近汽车城市道路上实际行驶时<11.2的油耗率。发主要指燃油控制形式，汽油机动发动机形式有化油器式和电喷式两类，现机代轿车均采用电喷式发动机

参数发动机型号桑塔纳系列轿车发动机型号为德国编制。1985年以前采用YP型化油器式，以后采用JV型化油器式，2000GLi采用AFE型电喷式，2000GSi米用AJR型电喷式发动机AJR标定功率/转kw/(r/min)74/5200最大转矩/转速/N?m/(r/min)155/3800发动机排量/L该发动机标称排量为1.8L1.781活塞彳丁程/mm86.4汽缸直径/mm81.0压缩比9.5:1怠速排气含量CO含量/%HC含量/ppm1.5600离离合器形式膜片弹簧单片干式离合器

摩擦片外径器/mm210性摩擦片内径从踏板完全释放，踩到起作用134能/mm临界点时的运动距离称为离合7.9±0.3参摩擦片厚度器踏板自由行程数/mm从踏板完全释放，至全部踩到踏板自由行程底时的运动距离称为离合器踏1525/mm板总行程踏板总行程150土5/mm变变速器形式全问步器五挡手动式变速器速速比器1挡指变速器在各挡位时，输入轴3.455性2挡与输出轴之间的传动比，简称1.944能3挡速比。该型变速器4挡接近为1.286参4挡直接挡，5挡为超速挡，其他0.969数5挡均为减速挡0.800倒挡3.167驱驱动形式前轮驱动

主减速器速比主减速器主动齿轮与从动齿轮的传动比，它实质上指的是变速器4.444输出轴与驱动车轮的转速比续表主减速器速比制动系性能参数动制管路桑塔纳2000GSi型轿车米用液压式双管路对角分布前轮制动器自动调节制动间隙，带通风孔盘式制动器后轮制动器自动调节制动间隙，鼓式制动器制动总泵带真空制动助力器制动总泵住车制动器作用于后轮的机械拉索式制动距离/m初速30km/h初速50km/h汽车从开始制动到停车时的运动距离。初速指开始制动时汽车的行驶速度。在相同初速下，制动距离越短制动性能越好5.815车轮正位前轮前束角两前轮前端距离小于后端距离的差值。作用是消除前轮向外张开的趋势，减少轮胎磨损和燃油消耗8’土3’(01.6mm)

参数前轮外倾角左右轮允差前轮向外倾斜的旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角。作用是提周前轮工作的安全性，并