毕业设计（论文）-影响汽车发动机动力因素的分析.doc

教学单位 学生学号 XXX大学（学院）毕 业 设 计 (论文)题 目： 年 级： 学 号： 姓 名： 专 业： 指导教师： 2011 年 6 月 19 日影响汽车发动机动力因素的分析摘要：发动机动力不足或动力性能下降，反映在车上就是加速性能、爬坡能力差。汽车启步困难，爬坡能力差；忽然加大油门时汽车反应缓慢，行驶中很难在规定的时间内达到最高车速，或完全达不到最高车速，这主要是汽车加速无力的故障。影响汽车动力和加速性能的主要原因有油路原因、电路原因、发动机缸压不足原因等等。关键字：发动机 油路原因 电路原因 缸压不足Abstract: Power of the engine or power performance degradation, reflected in the performance of the car is accelerating, hill climbing ability is poor. Auto start-step problems, poor climbing ability; suddenly stepped on the gas when the car slow to respond, moving within the prescribed time is difficult to achieve the highest speed, or will not achieve maximum speed, vehicle acceleration largely powerless failure. Vehicle power and acceleration of the main reasons are oil, circuit reasons, reasons of lack of cylinder pressure and so on.Keywords: engine oil because circuit because lack of cylinder pressure目 录摘要11 发动机的概述22 发动机的总体构造23 发动机的种类63.1 按结构分类63.2 按发动机布局分类73.3 按燃料分类84 发动机的工作原理84.1 柴油发动机工作原理94.2汽油发动机工作原理104.2.1四行程汽油机的工作原理124.2.2多缸发动机的工作原理135 发动机的主要性能指标135.1 发动机的最大功率135.2 发动机的最大扭矩155.3 发动机的最低燃油消耗量155.3.1燃油消耗量155.3.2燃油消耗率165.3.3燃油消耗量与燃油消耗率的关系165.4 发动机的升功率166 影响发动机的动力因素186.1 发动机动力不足故障186.1.1 故障现象186.1.2 故障原因 186.1.3 故障检查的一般步骤186.2 故障诊断排除要点196.3 油、电路有故障216.3.1 解决油、电路故障216.4 配气相位失常226.4.1 解决配气相位失常226.5 缸压不足246.5.1 故障原因246.5.2 解决缸压不足256.6 发动机气缸的磨损256.7 发动机温度过高276.8 少数缸不工作286.8.1少数缸不工作的检修方法297 总结30参考文献311 发动机的概述发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点。汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏发动机技术的进步显得更受关注。如今介绍一辆汽车的发动机时其技术有很多，比如；可变气门正时技术，双顶置凸轮轴技术，缸内直喷技术，VCM气缸管理技术，涡轮增压技术等等，都已经运用的相当广泛；发动机在用量上也是往轻量化的方向发展，全铝发动机目前的应用已经非常广泛。但是其中汽车的污染也是不可避免，于是新能源技术，包括柴油机的高压共轨，燃料电池，混合动力，纯电动，生物燃料技术也已经有普及的趋向，回顾一下发动机的历史或许更能理解这一百年来汽车技术所发生的巨大变革。2 发动机的总体构造汽车发动机主要结构简述如下。（一）机体组 发动机的机体组包括气缸盖、气缸体和机油盘。气缸体的上部为气缸，下部为曲轴箱，一般简称为缸体。发动机机体的作用时作为发动机各机构、各系统的安装和配合的基体，而且本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、汽油喷射系、冷却系、润滑系的组成部分。因此，严格的区别发动机各系统所归属零部件是困难的。气缸盖和缸体内壁与活塞顶部组成一个单坡屋脊性燃烧室，燃烧室中央有一个电火花塞，用来点燃混合气体，所以，机体组是承受高温高压的机件。（二）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞、连杆、带飞轮的曲轴。这是发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。在结构分析时，常把机体组和曲柄连杆机构合并一起。（三）配气机构 配气机构包括进气门、排气门、挺杆、进气凸轮轴、排气凸轮轴以及凸轮轴正时皮带（由曲轴正时齿轮驱动）。配气机构的作用是将可燃气体及时充入气缸和及时地将燃烧作过功的废气从气缸中排走。（四）电子控制汽油喷射系统电子控制汽油喷射系统(如图2-1)包括下列三个子系统：燃油供应系统、进气系统和电子控制系统。 燃油供应系统由汽油箱、输油泵、汽油滤清器、压力调节器、脉动衰减器、喷油器以及输油管、回油管等组成。（图2-1）1一燃油箱 2一燃油泵 3一燃油滤清器 4一脉动减振器 5一喷油器 6一低温启动喷油器7一稳压箱 8一压力调节器 9一回油管进气系统（如图2-2）包括空气滤清器、节气门、空气流量计、进气室、怠速控制阀以及及空气控制阀组成。（图2-2）1一发动机 2一稳压箱 3一节流阀体 4一空气流量计 5一空气滤清器 6一空气阀 7一喷油器。 燃油供应系统和进气系统的作用是根据节气门位置（发动机负荷）和发动机转速，由ECM/ECU确定的喷油量和进气量混合成可燃混合气，进入气缸以供燃烧作功。电子控制系统（如图2-3）由若干只检测发动机各种状况的传感器、一只按传感器信号确定喷油量的ECU，以及按ECU指令工作的喷油器组成。它的主要作用是根据发动机不同工况，决定最佳的喷油正时和喷油持续期。（图2-3）1一燃油箱 2一电动燃油泵 3燃油滤清器 4ECU 5喷油器 6一燃油分配器 7一压力调节器 8一进气总管 9一节气门位置传感器 10一空气流量计 11一氧传感器 12一冷却水温度传感器 13一分电器 14一怠速执行器 15一蓄电池 16一点火开关（五）点火系统 点火系统（如图2-4）包括点火器、点火线圈、分电器、火花塞和点火电子控制器。点火电子控制器由曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和ECU组成。点火系的作用是ECU根据发动机的各种状况，计算点火正时并将点火正时信号送至点火器。点火器将点火线圈产生的高电压依次按序分配到各个火花塞产生火花，点燃可燃混合气。（图2-4）（六）排气系统 排气系统包括排气歧管、净化器、前排气管、中间管和排气尾管，其中在中间管和尾管都装有消声器。在净化器前端装有主氧传感器，其后端装有副氧传感器。氧传感器的作用是检测废气中氧的含量，帮助ECU了解燃烧过程中空气量是不足还是过量。ECU决定下一循环的喷油量的修正，使发动机处于完全燃烧状态。（七）冷却系统 冷却系统（如图2-5）主要包括水泵、散热器、电控风扇、液力耦合器、节温器、水阀和缸内的冷却水套。其作用是把发动机受热机件的热量带走，散发到大气中去，保证发动机正常工作。同时，也为空调取暖器提供热量。（图2-5）（八）润滑系统 润滑系统（如图2-6）采用压力供油润滑系统，它由机油泵、机油压力调节器、机油滤清器、机油冷却器和油道组成，其功用是将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻相对运动机件的磨损，并部分作为冷却摩擦零件，清洗摩擦表面，加强密封作用。（图2-6）（九）起动系统起动系统是一种起动器，它装有一只驱动齿轮的小型高速马达，使静止的发动机起动并转入自行运转。它包括起动器、起动继电器和防盗系统。（十）充电系统 充电系统由蓄电池、交流发电机和IC调节器组成。它的功能是当发动机转动时，发电机发电供车上电器所需的电量，同时向蓄电池冲电。3 发动机的种类3.1 按结构分类 一台汽车发动机往往具有3个以上的汽缸，对于汽车发动机主要的分类方式是根据汽缸的布局及排列方式来划分。一般有直列、V型、W型以及水平对置等几种。 直列发动机(LineEngine)，它的所有汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面，它的优点是缸体和曲轴结构十分简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，尺寸紧凑。直列发动机稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，但缺点是功率较低，并且不适合6缸以上的发动机采用。 V型发动机，将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定夹角布置一起，使两组汽缸形成有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。 W型发动机，W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开(如帕萨特W8的小角度为15度)，就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。 水平对置发动机，如果将直列发动机看成夹角为0度的V型发动机，当两排汽缸的夹角扩大为180度，汽缸水平对置排列，就是水平对置发动机了。 转子发动机，传统发动机都是通过汽缸内活塞的往复运动最终驱动车子前进，发动机及气缸本身都是相对不动的，而转子发动机则是一种三角活塞旋转式发动机，它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放。转子发动机的优点十分明显，它尺寸较小，重量较轻，功率很大，并且振动和噪声极低。但是由于转子技术的复杂，使其制造成本极其高昂，耐用性也低于传统发动机。3.2 按发动机布局划分 按照发动机在车身上的布局，还可以分成前置发动机、中置发动机以及后置发动机三种。 目前在国内车市所能看到的绝大部分车型都是采用的前置发动机，即发动机位车前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构，特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言，发动机将动力直接输送到前轮上，省略了长长的传动轴，不但减少了功率传递损耗，也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。因外，将发动机置驾驶员的前方，在正面撞车时，发动机可以保护驾驶员免受冲击，从而提高了车的安全性。 与前置发动机相对应的是后置发动机，后置发动机往往对应于一些后轮驱动的大马力车型，典型车型为保时捷的911系列跑车。此外，还有一种布局便是中置发动机，即发动机位于汽车的前后轮轴之间，对于一些极端追求性能的车型而言，将发动机中置是一种最理想的方式，因为发动机的位置正好位于车子重心附近，而不是重量过于集中在车头或车尾，达到最佳的配重比，这将大大提高车子的操控性和行驶稳定性。包括法拉利、兰博基尼在内的不少经典跑车都采用的是中置发动机布局。3.3 按燃料分类 柴油机与汽油机 汽车发动机按所使用的燃料进行分类，可以分为汽油机和柴油机。 汽油与柴油相比较，汽油的沸点低、容易汽化，汽油发动机通过气缸压缩，将吸入的汽油气化，并与缸内空气相混合，形成可燃混合气体，最后由火花塞放电点燃气体推动汽缸活塞作功；柴油的特点是自燃温度低，所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置，它采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。两种发动机相比较而言，一般来说，因为汽油发动机需要对汽油的喷入量、喷入时间以及点火时间控制得十分准确，因此结构往往比柴油机更复杂精密一些，而柴油机由于汽缸的压力大于汽油机，因而对材料的结构强度和刚度则要求更高一些。 从性能上说，汽油发动机的长处是最大功率及转速高，运转安静平顺，排放低，而柴油发动机的优点则是燃烧效率高、油耗低，并且低转速扭矩及最大扭矩远远超过汽油机。体现在驾驶感受上，人们会发现柴油驱动的轿车起步十分迅速，在山路及坡道上后劲十足，然后在中后段的加速性以及最高车速方面又会逊于同档次的汽油机版本。国内传统柴油机一直给人以体积笨重、振动噪声大以及排放污染严重的印象，因此国产轿车基本都采用汽油发动机，然而近年来，国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国，大大改善了国人对柴油机的偏见，譬如一汽大众刚刚推出TDI柴油发动机宝来，其环保性、动力性以及平顺性都不逊于汽油机，同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗，市场前景十分看好。4 发动机的工作原理发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。那么，它是怎样完成这个能量转换过程呢？也就是说它是怎样把热能转换成机械能的呢？要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气(或新鲜空气)压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气(或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃)；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。 把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。把完成一个工作循环，曲轴转两圈(720)，活塞上下往复运动四次，称为四行程发动机。而把完成一个工作循环，曲轴转一圈(360)，活塞上下往复运动两次，称为二行程发动机。下面介绍一下四行程发动机的工作原理和工作过程。4.1 柴油发动机工作原理柴油发动机的工作循环为进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。 普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元（ECU）和一些管道压力传感器组成，系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连，公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时，高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管，高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面：（一）、喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。（二）、可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力，喷油始点、持续时间，从而追求喷油的最佳控制点。（三）、能实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。相比起汽油机，柴油机具有燃油消耗率低（平均比汽油机低30），而且柴油价格较低，所以燃油经济性较好；同时柴油机的转速一般比汽油机来得低，扭距要比汽油机大，但其质量大、工作时噪音大，制造和维护费用高，同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展，柴油机的这些缺点正逐渐的被克服，现在的不是高级轿车都已经开始使用柴油发动机了。4.2 汽油发动机工作原理4.2.1 四行程汽油机的工作原理四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。 （一）进气系统（如图4-1）进气系统图4-1由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.0750.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。 （二）压缩行程（如图4-2）压缩行程图4-2曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.61.2MPa，温度可达600700K。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。 但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为610。 （三）作功行程（如图4-3）作功行程图4-3 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达35MPa，最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。 （四）排气系统（如图4-4）排气系统图4-4可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.115MPa，温度约为9001200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。4.2.1 多缸发动机的工作原理前面介绍的是单缸发动机的工作过程，而现代汽车发动机都是多缸四行程发动机，那么，多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程有什么区别呢？就能量转换过程，发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的，都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程。但是单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功，其余三个行程不作功，即曲轴转两圈，只有半圈作功，所以运转平稳性较差，功率越大，平稳性就越差。为了使运转平稳，单缸机一般都装有一个大飞轮。而多缸发动机的作功行程是差开的，按照工作顺序作功，即曲轴转两圈交替作功，因此，运转平稳，振动小。缸数越多，作功间隔角越小，同时参与作功的气缸越多，发动机运转越平稳。多缸机使用最多的有四缸发动机，六缸发动机和八缸发动机。5 发动机的主要性能指标5.1 发动机的最大功率 发动机的输出功率同转速关系很大，随着转速的增加，发动机的功率也相应提高，但是到了一定的转速以后，功率反而呈下降趋势。一般在汽车使用说明中最高输出功率用每分钟转速来表示（r/min），如100ps/5000r/min，即在每分钟5000转时最高输出功率100马力。 同时，发动机最大功率时对应的转速，基本上就是发动机的最高转速。轿车或者客车发动机最大功率时的转速要高于载货汽车，以便适应其高速行驶的需要。功率的物理定义是指机器在单位时间里所做的功。功的数量一定，时间越短，功率值就越大。功率的计算公式为：功率力距离时间。力的常用单位是牛顿（N），距离的单位是米（m），时间的单位是秒(s)。所以功率的单位就是Nm/s。但对于汽车的功率，传统上人们喜欢用马力为单位表达，字母为PS。现在厂家在产品说明说明书中通常也给出千瓦（KW）值。它们之间的换算关系如下：1PS=75Nm/s=0.7355KW,1KW=102Nm/s=1.36PS。最大功率是汽车发动机最重要的参数之一。他的大小主要取决于发动机气缸排量的大小，燃烧的燃料量和发动机的转速。功率值永远分发动机转速结合在一起，表明在该转速下所发出的功率。由于发动机内部摩擦损耗和带动其他机器的需要，实际有效功率数字总是小于规定值。有效功率跟标定功率的比值叫做发动机的效率。发动机功率只能通过专业的功率测试台测得。测试台的工作原理大同小异：将发动机飞轮通过中间轴跟一个电子涡流或水涡流阻尼装置相连。发动机带动阻尼装置，其阻力可以无级调节。“阻力矩”或叫“刹车力矩”通过一个拉臂装置只是在标有相应刻度的指示仪表上，如此便测出了不同发动机转速下的功率值。在车辆滚动测试台上进行的测试虽然也能给出发动机功率值，但这个结果受变速箱、轴和轮胎滚动阻力的影响，所以只能作为参考值。世界各国遵循的工业标准不同，测试的方法也不同。德国工业标准（DIN）的测试原则是：发动机处于正常运行状态，即带所有附属设备，包括进气滤清器和排气装置等。美国等一些国家则按照SAE（汽车工程师协会）标准进行功率测试，不包括空滤和排气装置等附属设备，也就是说，它是由外界动力驱动的。所以SAE功率值较之DIN要高出1520。在意大利还有一种CUNA标准测量测量法，它的条件是包括部分附属设备，但不包括进气滤清器和排气装置，因此其功率值会比DIN数值高510。一般不能通过重新进行发动机标定来提升功率，原因是现代的量产发动机出厂时几乎都已经做了功率上限值标定。但如果能够承受较大的费用，那么提高单位功率数是有些办法的。首先是加大进气量，方法是平顺及扩大进排气通道，加大发动机气门横截面，提升压缩比，改变汽门开闭时间等；其次可以对进排气系统进行技术调试，甚至更换压缩机系统。所有这些意在提高功率的措施都会导致发动机转速水平的整体提高，所以必须采用高级材料，使活动部件轻量化，同时提高加工精度，使之能够承受较大的负荷。还要采用更坚固的气门弹簧，甚至非接触式点火系统。经过这一系列的改造，量产发动机的功率有可能增加一倍以上。5.2 发动机的最大扭矩扭矩是发动机性能的一个重要参数，是指发动机运转时从曲轴端输出的平均力矩，俗称为发动机的“转劲”。扭矩越大，发动机输出的“劲”越大，曲轴转速的变化也越快，汽车的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。扭矩随发动机转速的变化而不同，转速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩，这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。扭矩的单位是牛顿米（Nm）或公斤米（Kgm）。发动机的最大扭矩与发动机的进气系统、供油系统和点火系统的设计有关，在某一转速下，这些系统的性能匹配达到最佳，就可以达到最大扭矩。另外，发动机的功率、扭矩和转速是相关联的，具体关系为：功率=K扭矩转速，其中K是转换系数。选择发动机时也要权衡一下怎样合理使用、不浪费现有功能。比如，北京冬夏都有必要开空调，在选择发动机功率时就要考虑到不能太小；只是在城市环路上下班交通用车，就没有必要挑过大马力的发动机。尽量做到经济、合理选配发动机。5.3 发动机的最低燃油消耗量 5.3.1 燃油消耗量：燃油消耗量的基本定义是：发动机在某个功率状态下每小时消耗的燃油量，用字母Gt表示，单位是：千克/小时（kg/h）。燃油消耗量可以通过对发动机进行台架试验时测量单位时间内的耗油量精确获得。但实际使用过程中，由于发动机工作状态的不断变化和使用环境的变化，一般无法获得准确的每小时燃油消耗量。取而代之的是100千米油耗，但它不是一个定数，是随运行环境和状态的变化而变化的。运行环境恶劣或载荷量大，燃油消耗量就会增加，反之，则减小。但是，只要运行环境和状态相同，其数值就会相差无几。5.3.2 燃油消耗率：燃油消耗率的基本定义是：燃油消耗率是一个相对指标，它表示发动机每千瓦功率每小时的燃油消耗量。用字母ge表示，单位是：克/千瓦.时（g/kw.h）。一般以发动机额定工况时的参数为依据，是反映发动机是否省油的一个重要评价指标。一般要求发动机在一个宽广的转速范围内都具有较低的燃油消耗率，最低燃油消耗率对应的转速应位于常用转速范围。燃油消耗率不能直接测量，只能通过计算获得。燃油消耗率的基本含义是：在发动机额定工况状态下，其数值越低，表示该发动机越省油。也就是说，如果两台发动机，其功率状态一样，A机的燃油消耗率ge为200g/kw.h；B机的燃油消耗率ge为220g/kw.h；则在载荷量、运行环境及状态相同的情况下，A机至少比B机省油10%。车用柴油机的燃油消耗率一般在：200g/kw.h260g/kw.h；汽油机一般在280gkw.h320g/kw.h范围内。5.3.3 燃油消耗量与燃油消耗率的关系： 根据上述定义，不难得出二者的关系为：ge=1000GtNe（g/kw.h）；式中：ge-发动机燃油消耗率（g/kw.h）Gt-发动机燃油消耗量（kg/h）；Ne-发动机有效功率（kw）衡量发动机实际耗油量的另一个方法是：用吨公里油耗来表示。也就是汽车每吨载重量行驶一公里所消耗的燃油量。5.4 发动机的升功率 体现发动机品质高低主要是看动力性和经济性，也就是说发动机要具有较好的功率、良好的加速性和较低的燃料消耗量。影响发动机功率和燃料消耗量的因素有很多，其中影响最大的因素有排量、压缩比、配气机构。但这只是泛指而言。具体到发动机的比较，由于用途、设计、材料及制造工艺的差别，往往造成显著差别。有一些排量大的发动机功率不一定比排量小的发动机功率大，例如以排量比较，甲车是2.0升发动机最大功率是97千瓦，乙车是2.2升发动机最大功率可能只有79千瓦。同样，有些车排量相同，同是2.0升发动机但输出功率却不一样。因此，就产生了一个衡量指标，称为“升功率”。发动机以曲轴输出功率为基础的指标称有效指标，这种指标表示整个发动机性能的高低。有效指标包括有效功率、有效扭矩、升功率等等。一般以为，功率和扭矩这两项指标就能够反映发动机的优劣，其实不然。不是功率和扭矩越大的发动机就越好，真正能够反映发动机动力的指标是每升气缸工作容积所发出的功率，即“升功率”。升功率表示了单位气缸工作容积的利用率，升功率越大表示单位气缸工作容积所发出的功率越大。那么，当发动机功率一定时，升功率越大发动机的重量利用率就越高，相对而言发动机就越小，材料也就越省。升功率的高低反映出发动机设计与制造的质量。因为升功率（N）大小主要决定于气缸平均有效压力（P）和转速（n）的乘积，即N=（P）（n）。提高升功率就要从提高气缸压力和转速入手，因此提高升功率的具体措施也就有：（一）提高充气量。这是四冲程发动机增加热量的首要条件，因为燃料燃烧需要空气，燃料与空气比较，后者更难以充入气缸，所以就要改善换气条件，减少进气阻力增大气门通道截面积，有些发动机就采用4气门形式。当多气门结构布置困难时，首先要满足进气门的需要，不管气门布置形式怎么样，都是进气门数量等于或者大于排气门数量。（二）提高转速以增加单位时间内的充气量。现在轿车的发动机一般都是高转速发动机，每分钟转速在5千转以上。（三）改善混合气质量和燃烧过程。采用电控燃油喷射系统，在所有工况下混合气的质量尽可能达到最佳，空气与燃油的混合地点从节气门处移至喷油嘴处，燃油直接与吸入的空气混合，从本质上改善了混合气的均匀性。（四）提高发动机机械效率增加有效功的输出，减少机械损失主要是减少零件之间的摩擦，涉及到零件加工的精度、表面加工质量、润滑质量、温度控制及减少附件等。这里指出的是，多气门与2气门设计的结构上最大差异，就是多气门的配气结构复杂，增加气门、导管、凸轮轴摇臂等，有些还要专门增加一支凸轮轴，即双顶置凸轮轴（DOHC），这些增加的装置必然会增加机械损失。因此，一些讲究实际的厂家仍然在中小型汽车发动机上采用2气门设计。以上四点是相互关联的，例如发动机转速越高引起的每次循环充气量减少问题也越突出，这就要采用增大气门通道截面积的措施，加大进气门头直径或者采用多进气门形式。但采用多气门形式又会涉及到发动机机械效率的问题。世界上的事物总是矛盾并存的，厂家工程师怎样调整平衡点，尽量完善地处理各种矛盾，就体现在各种发动机的性能表现上了。6 影响发动机的动力因素与其解决方法6.1 发动机动力不足故障 6.1.1 故障现象发动机无负荷运转时基本正常，但带负荷运转时加速缓慢，上坡无力，加速踏板踩到底时仍感到动力不足，转速提不高，达不到最高车速。 6.1.2 故障原因 1.节气门调整不当，不能全开。2.空气滤清器堵塞。3.燃油压力过低。4.气缸缺火。5.点火正时不当或高压火花弱。6.空气流量计或进气歧管真空度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器故障。 7.喷油器堵塞或雾化不良。 8.废气再循环装置工作不良。 9.排气受阻，在发动机加载时，进气歧管真空度明显偏低。6.1.3 故障检查的一般步骤1.进行故障自诊断，检查有无故障码出现。有条件的话，需用专用诊断仪读取动态数据流，或用万用表检查数据。影响动力性的传感器和执行器有：冷却液温度传感器、空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器、点火器、喷油器等。按所显示的故障码或数据流分析故障，查找故障原因。 2.将加速踏板踩到底，检查节气门能否全开。如不能全开，应调整节气门拉索或踏板。 3.检查空气滤清器有无堵塞。如有堵塞，应清洁或更换。4.用点火正时灯检查点火正时。在热车后的怠速运转中检查点火提前角，应为10一15或符合原厂规定，加速时点火提前角应能自动提前至20一30。如怠速时点火提前角不正确，应调整初始点火提前角；如果加速时点火提前角不正确，应检查点火提前控制线路及曲轴位置传感器、点火器等。 5.检查有无明显缺缸。可做单缸断火、断油试验。6.检查所有火花塞、高压线、点火线圈。如有异常，应更换。可用点火示波器观察点火波形后确认。7.检查燃油压力。如压力过低，应进一步检查电动燃油泵、油压调节器、燃油滤清器等。 8.拆卸喷油器，检查喷油量是否正常。如喷油量不正常或喷油雾化不良，应清洗或更换喷油器。 9.检测空气流量计、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、爆燃传感器信号。10.检查废气再循环装置工作是否正常。 11.检查进气增压装置、可变配气正时及气门升程装置的工作情况。 12.检查排气是否不畅通、三元催化转化器是否堵塞。用真空表与排气背压表检查，或拆检。 13.测量气缸压缩压力、检查气门积炭、拆检发动机等。如气缸压力过低、气门弹簧过软、配气凸轮磨损等都可导致动力下降。 6.2 故障诊断排除要点(一)确认汽车行驶无力是由发动机动力不足引起的 汽车加速时提速很慢，上坡时汽车行驶更加缓慢的现象，不要一下子就归罪于发动机，要注意如果传动系打滑或行驶系“罢劲”，均会使汽车提速迟钝，易被误解为发动机动力性能不佳。为确认汽车提速迟钝是否由发动机造成，可按以下办法鉴别。1.在公路上把汽车车速提起来，然后突然收回加速踏板并立即将变速手柄推入空档。如果汽车借惯性滑行距离较长，证明汽车传动及行驶部分无“罢劲”故障。如果滑行车速降速明显，则为汽车行驶“罢劲”。2.汽车上坡时按常规换档后，应注意发动机转速是否与车速匹配。若车速降速明显，而发动机的转速很高，则说明传动系打滑。 3.对带有牵引力控制系统的车辆来说，则应关闭牵引力控制系统再试车一次。如果关闭牵引力控制系统后，汽车动力充足的话，故障就出在牵引力控制系统而非发动机。例如牵引力控制系统由于传感器依然工作并产生充足的电压，所以在这时并没有出现故障码，要注意到其中所含的噪声干扰。这种汽车装备有牵引力调节装置和防抱死制动系统，而EBCM将噪声干扰误以为轮速的增加。这样的话，EBCM就会始终给这个车轮施加一定的制动力，以致驾驶员抱怨这种车动力不足。4.大负荷时感觉发动机无力，在已知自动变速器没故障时也可做一下失速试验，看失速转速是否过低。（二）发动机动力不足的本质原因分析 燃油发动机动力性能不佳主要由以下几个方面促成： 1.空燃比不良或供给量不足。2.点火性能不良。3.对电控燃油喷射式发动机，电控系统失常。4.发动机调整或装配不当，或发动机本身机械状态不佳。 对燃油发动机，若混合气的空燃比不当，混合气过稀或过浓，均会影响发动机的动力性能。若混合气过浓，排气管必冒黑烟；若混合气过稀，则会造成燃烧缓慢，严重时会导致气管回火放炮。但若空燃比失调不太严重，则上述症状便不十分明显。可燃混合气供给量不足也不是靠直觉可以察觉的。 造成空燃比不良或混合气供给量不足的主要原因是燃油供给不足或空气供给受阻，所以应检查油路及空气滤清器。 点火性能不良主要是指高压火花弱、缺火、高速大负荷时断火、点火不正时等。发动机调整或装配不当，或发动机本身机械状态不佳，主要是机械磨损或装配调整不正确从而致使进、排气性能不佳，气缸压力下降等，如正时带错齿、凸轮磨损、气门间隙不正确、气门积炭严重、气门弹簧过软导致高速运转时气门漂浮、缸套与活塞环磨损等。 电控系统失常是指电控系统的传感器、执行器或ECU出现某些问题导致喷油控制、点火提前角控制、进气控制、增压控制、可变配气相位及气门升程控制、可变排气控制等出现问题。6.3 油、电路有故障发动机燃烧做功不可避免地要在污染发动机内部产生沉积物，造成汽油喷射变形，雾化不良，油耗增加，排放恶化，动力下降。化油器积碳：使各油道、主量孔、怠速油量孔堵塞，使节气门的开度无法准确控制到位，影响化油器正常供油。喷油嘴积碳：在喷油嘴顶部即针阀和金属孔表面的积碳，使喷油嘴通道堵塞，汽油喷射变形，汽油雾化差。进油道、进气阀上沉积物产生节流作用，降低了最大功率，吸收喷射的汽油，扰乱了空燃比的控制，油耗增加，排放恶化；燃烧室的沉积物在造成比面容失调，表面点火续走，使燃烧室有效空间减少，压缩比逐渐增加，导致正常使用的车用汽油标号不匹配，对辛烷值要求提高，排放恶化；燃烧室内的积碳在汽缸套间隙往复运行时，会产生研磨，加速发动机磨损，使润滑油患缸燃烧，驾驶性能变差，发动机功率下降，油耗增加，排放恶化。严重时还会产生暴震和积碳堵塞油路，造成发动机事故。其结果都是增大油耗，降低功率，燃烧不完全，排放增加，缩短发动机使用寿命，甚至损坏整个发动机。电路时间长了难免要出现问题比如：高压分线漏电或脱落，分电器插孔漏电或窜点等一系列问题。6.3.1 油、电路故障的解决方法我们平常的换机油、换三滤，只是保证发动机正常运转的基本条件，而且三滤只能滤去汽油、机油和空气中的灰尘，而对汽油中的胶质和细小杂质却无能为力。汽车长时间使用后，汽油中的胶质和油污经不完全燃烧后变成积碳，发动机燃烧室内的积碳很难清除，日积月累使汽缸缸壁、活塞、活塞环、喷油咀、和输油管壁上积碳越积越多，造成活塞与缸套间隙缩小，摩擦力增大，产生的热量还散发不出去，过热严重时会造成拉缸，烧瓦抱轴目前清除积碳的方法有机械刮除法（拆开发动机用机械方法清除）；化学除碳法、喷射核屑法和液体喷射法，但目前这些方法大多只能清除到进气门位置，对发动机内燃烧室中的积碳仅仅有抑制和减少作用，无法根本解决发动机燃烧室在高温状态下形成的积碳问题。电路应该定期做保养和检查6.4 配气相位失常 发动机的进气门、排气门根据发动机的工作循环打开及关闭的时刻所对应的曲轴转角称之为配气相位角,也叫配气相位。配气相位是否准确对发动机的动力性、经济性、环保性有很大的影响。配气相位不准，会导致进气不充分、排气不顺畅，将影响混合气的形成品质，造成燃烧不完全，使发动机的动力性下降，燃料消耗量增加，排放污染物中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物将大大增加。 配气相位的准确与否与发动机配气机构的技术状况有关。配气相位失准，一般应检查凸轮轴的磨损情况，气门传动机构气门组的配合情况。可视情况进