發動機特性曲線實際上就是發動機外特性曲線，可以理解為發動機外部極限功率扭矩表現曲線，發動機外特性曲線是反映發動機在節氣門全開、油門踩到底的時候的功率和扭矩輸出特性，這個曲線是透過制動試驗檯架測出的，表示發動機所能得到的最大動力效能。

發動機外特性曲線一般包括三個變數，分別是曲軸轉速、發動機功率、發動機扭矩。有些車企還會把油耗作為變數也放入外特性曲線裡，來衡量發動機在不同功率輸出時的油耗。如上圖，X軸表示發動機曲軸轉速（rpm），兩個Y軸分別表示發動機扭矩（N.M）和發動機功率（KW）。

實際上這三個變數之間是可以換算的：功率=扭矩*發動機轉速/9550，其中9550是一個常量，在發動機外特性曲線裡，透過功率變化曲線來衡量發動機在不同轉速區間的加速能力、極速能力、載重量，透過扭矩的變化衡量發動機的負載能力，比如爬坡、超車能力。

1000RPM時起始功率和扭矩

一般來說，我們看發動機外特性曲線時，首先應該關注的點是發動機在1000RPM時開始的扭矩和功率，數值越大，代表發動機的低速扭矩和功率越好，上圖是哈弗1.5T渦輪增壓發動機的發動機外特性曲線，藍色曲線代表扭矩變化，紅色曲線代表功率的變化，在發動機在1000RPM時，發動機扭矩約為137NM，功率為57KW，在1500RPM時，曲線的起點數值越大，發動機低轉速扭矩和低轉速功率輸出越大，效能越好，1000rpm到1500rpm之間的扭矩曲線坡度越大，說明發動機動力響應性越好。

渦輪發動機介入點和洩壓點的扭矩值和功率

對於渦輪增壓發動機來說，有一個很顯著的特性，就是在渦輪增壓器正壓時，扭矩會達到峰值，如上圖，大約在1500RPM時，對應扭矩達到最大250牛.米, 這個最大扭矩一直持續到3500RPM，之後渦輪增壓器開始洩壓，此時扭矩開始下降，一般來說，渦輪增壓器介入點轉速越低，說明渦輪慣量越小，最大扭矩持續轉速區間長的發動機理論上其峰值功率越大。這個持續區間越長，說明發動機的後備動力儲備越好，日常超車、急加速的能力越好。

發動機最大輸出功率轉速

如上圖，HF 1.5T渦輪增壓發動機的最大功率輸出轉速大約在4500RPM，最大功率轉速越小，對於發動機輸出有效功率越有利，最大功率值越大，說明汽車的極速越高。如下圖所示：TNN4G15T發動機和NSE15T發動機相比，NSE15T的最大輸出功率明顯要高於TNN4G15T。

發動機動力曲線直觀的體現只有兩條：功率和扭矩，功率代表極速、扭矩代表爆發力。

發動機的動力曲線體現為扭矩快速增長，但隨著轉速提升後扭矩又會開始下滑，簡單理解為高功率時發動機為低扭矩輸出，提高車速依靠的是提升單位時間內的做工的次數以提升馬力，以下面這張圖作為切入點分析一下功率與極速、扭矩與力量的關係。

上圖為一臺渦輪增壓發動機的動力曲線，有增壓器壓縮排氣的優勢可以讓這臺車在1400轉速實現峰值扭矩的爆發，扭矩指發動機氣缸內燃燒做功轉化出的機械能，這一數值越大則說明輸出的力量越強，中低速加速時會感覺很有勁。

但很有意思的是這臺機器只能在1400~3700轉之間以最大扭矩輸出之後會限滑，而功率在3700轉後反而還在上升，但功率在低轉速時上升的速度緩慢一些，這是為什麼呢？

功率的計算公式為（轉速×扭矩÷常數），簡單理解為扭矩輸出恆定的狀態下、轉速越高車速越快，但是隻能維持在限定的範圍內，因為發動機轉速升高有兩點影響。

①高轉速是進氣行程短、進氣氣流的流速高阻力大，白話的說就是轉速高導致氣門工作一次開關的時間太短以致進氣不足，氣缸內吸入的空氣總量減小了；而進氣量決定了噴油量，燃料和助燃劑都在減少，燃燒產生的有效功（扭矩）也會減少，結果自然是扭矩的下滑。

②高轉速是執行摩擦阻力增大，即使有機油的潤滑高也會造成這種現象，磨損也會損失一部分扭矩。

這兩點是導致上圖動力曲線特徵的原因，但是扭矩下滑也不會讓影響功率的上升，因為轉速提高了。發動機一次輸出的扭矩減少一半但轉速提升一倍，按照公式計算則兩者下滑和上升的比例能夠互相補償，所以發動機的功率只要足夠高則極速也會足夠高。

功率可以換算為馬力，參考上圖以110kw為例等於149.6Ps，一馬力的概念為一匹馬在一分鐘內透過滾輪拉起75KG的物體行駛60米，那麼149.6Ps則可以拉動11220KG在一分鐘內提起60米。

汽車的整備質量是固定的，按照1000KG計算，低功率時輸出100Ps速度一定會慢一些，因等於100匹馬在拉動汽車行駛，而在最大功率時由149.6匹馬拉同一臺車，那麼每一批馬都可以減少一定的壓力，但減少一部分後因基數的加大車速仍舊會更快，這是功率（馬力）高低等於極速高低的原因。這就像腳踏車，蹬的速度越快輸出的力量會越小，但是同樣的時間內蹬的次數多了速度也不會慢。

對於發動機而言只需要瞭解這兩項引數即可，對於家用汽車普通公路的最高限速為120km/h，所以汽車不需要非常高的馬力；絕大部分時間以中低速行駛的汽車需要的是大扭矩，在轉速較低時能夠爆發充足的扭矩、強大的力量能夠推動車輛輕快的加速才是最重要的。

在說明這個問題之前，我們首先來了解幾個基本概念。

1、發動機有效功率：發動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率。發動機功率是發動機效能最重要的指標，汽車的最高車速就是由發動機功率決定的。通常用大寫的字母P來表示。

2、有效轉矩：在發動機飛輪上對外輸出的轉矩稱為有效轉矩。一般發動機的扭矩越大，它的加速能力和爬坡能力越強。通常用大寫的字母M來表示。

3、發動機轉速：發動機曲軸每分鐘的迴轉數稱為發動機轉速。發動機轉速的高低，關係到單位時間內作功次數的多少。通常用小寫的字母n來表示。

4、有效燃油消耗率：發動機每輸出 1kW 的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率。顯然，有效燃油消耗率越低，發動機的經濟性越好。通常用小寫的字母g來表示。

以上這幾個引數，是發動機重要的效能指標，可以用來表示發動機的工作狀況，簡稱工況。它們之間有如下的關係：

P=M*n/9550

由於汽車發動機的工況變化範圍很大，所以這幾個引數也可以在很大的範圍內變化，而研究它們之間的變化規律，可以找出提高發動機動力性和經濟性的有效途徑。這就是所說的發動機特性。

所謂的發動機特性，是指發動機的效能指標隨發動機調整情況和運轉工況而變化的規律。表示其變化規律的曲線稱為發動機特性曲線。一般發動機有速度特性、負荷特性、調整特性、萬有特性這幾個特性。由於柴油機和汽油機有很大的區別，所以它的特性曲線也有所不同。下面我們以最常見的汽油機分別來說說這幾個特性。

一、汽油機的速度特性

所謂的速度特性，是指在發動機點火系統和燃油供給系統調整到最佳的條件下，在節氣門開度不變時，發動機的有效功率、有效扭矩、有效燃油消耗率隨發動機轉速而變化的關係。表述上述關係的曲線稱為速度特性曲線。當節氣門全開時的速度特性稱為發動機的外特性，它表示發動機的最高效能；節氣門部分開啟時的速度特性稱為發動機部分特性。部分特性曲線位於外特性曲線之下，有無限多條。由於汽車發動機經常在部分負荷下工作，所以研究部分特性曲線更有實際意義，一般發動機要做出標定功率的90%、75%、50%、25%的速度特性。

那麼我們如何來解讀這個速度特性曲線呢？

1、有效扭矩曲線的變化趨勢：隨著發動機轉速的增加，有效扭矩逐漸增大，當出現最大扭矩後逐漸下降，且下降程度越來越大，整個曲線呈中間高、兩邊低的中凸形狀。

汽油機的扭矩曲線主要取決於進入氣缸的混合氣的數量。而轉速變化會直接影響發動機的充氣係數。轉速低了進氣慣性不足，轉速高了進氣阻力增加，所以轉速過高或過低都會導致發動機扭矩下降。對於傳統的固定配氣相位的配氣機構來說，只能保證發動機在某一個轉速區間內有最佳的充氣係數，這就是我們常說的發動機最佳工作區間。而使用了可變配氣正時機構的發動機可以在更大的範圍內調整最佳充氣係數，所以這樣的發動機有更高的效能。另外，發動機轉速越高，機械效率越低，功率損失增加，有效扭矩也會隨之下降。這就是有效扭矩曲線呈中間高、兩邊低的原因。

一般來說，有效扭矩曲線中間突起部分越高越平緩，表示發動機的扭矩特性越好，最大扭矩持續的轉速範圍越寬，說明發動機的持續加速能力越好，這種發動機的操縱性越好，汽車越好駕馭。如果在低速時便擁有較大的扭矩，表明汽車的起步效能比較好；如果在中高速時才擁有較大扭矩，那它可能是一臺高速效能的發動機，在高速行駛時特性較佳。

在這裡要特別說一下增壓發動機和自然吸氣發動機的扭矩曲線的區別。現在越來越多的車型搭載渦輪增壓發動機，大家在駕駛這樣的車型時，都會有一個感覺：在發動機轉速較低時，汽車動力較差；在轉速上升到某一個數值時，汽車的動力突然增加，並且這個動力會平穩的維持一段時間；如果轉速超過了某一個數值，汽車的動力又會突然的下降。這其實就是由於渦輪的介入與退出導致的，在渦輪的介入與退出的瞬間，發動機的充氣係數會有非常明顯的變化，導致發動機的扭矩劇烈變化，所以它的扭矩曲線呈現階梯狀。而自然吸氣發動機就不會有這樣的狀況，它的扭矩變化是非常平順的，扭矩曲線也是一條相對平直的曲線。

2、有效功率曲線的變化趨勢：由於發動機有效功率與有效扭矩以及轉速成正比，即P=M*n/9550。所以當轉速增加時，由於有效扭矩和轉速同時增加，所以有效功率增加的很快；直到有效扭矩達到最大值時，由於M的下降使有效功率P上升緩慢；隨著轉速的繼續增加，有效功率達到最大值，隨後由於有效扭矩M的下降影響超過了轉速n上升的影響，所以有效功率也隨之下降。所以發動機的有效功率曲線是一條較為陡峭的上升曲線，只是在末端略有下降。

3、有效燃油消耗率曲線的變化趨勢：由於發動機轉速的增加使每小時燃油消耗量增加，但是發動機在中等負荷及轉速的條件下，機械效率是最高的，此時供給的可燃混合氣也是經濟型的，燃燒效率最高，因此發動機在中等負荷及轉速的條件下有些燃油消耗率最低，有效燃油消耗率的曲線就呈一種兩邊高、中間低的下凹形狀。這也就是很多人說的汽車以中等速度行駛最省油的原因。

二、汽油機的負荷特性

所謂的發動機負荷特性是指在發動機轉速不變的條件下，燃油經濟性指標隨發動機負荷而變化的關係。由於汽油機的負荷調節方式是“量調節”，即控制進入發動機的混合氣的數量多少，所以研究負荷特性，可以瞭解在各種負荷條件下發動機的經濟性，從而確定在何種負荷率下發動機的經濟性最好。（所謂的負荷率，是指發動機在一定轉速下實際發出的功率與節氣門全開時的最大功率之比的百分數。可以近似的看成節氣門的開度）。在特性曲線圖上有每小時燃油消耗量曲線和燃油消耗率曲線。

1、每小時燃油消耗量曲線的變化趨勢：汽油機轉速一定時，每小時耗油量主要取決於節氣門的開度和混合氣的成分，隨著節氣門開度的加大，進氣量增加，雖然混合氣濃度會降低，但耗油量會迅速增加。當節氣門接近全開時，混合氣開始加濃，耗油量上升的趨勢更快。

2、燃油消耗率的變化趨勢：當發動機空轉時，輸出功率為零，機械效率為零，所以燃油消耗率趨於無窮大；隨著節氣門開度的加大，輸出功率增加，換氣損失下降，機械效率上升，燃油消耗率下降很快，在某一開度時達到最低點；當節氣門開度繼續增大，接近於全開時，混合氣開始加濃，不完全燃燒增加，燃料消耗率又隨之增大。總體來說就是：燃油消耗率曲線上升的越慢越好，最低值越低越好。

三、汽油機的調整特性

發動機的效能指標隨調整情況而變化的關係稱為調整特性。對於汽油機來說，主要有點火提前角調整特性和燃料調整特性，即改變點火提前角和燃油標號，發動機的功率和扭矩也會發生一定的變化。對於現在的電控燃油噴射發動機來說，點火提前角是自動控制的，無需調整，所以點火提前角調整特性已經名存實亡了；燃料調整特性主要是指發動機使用不同標號的汽油，動力性和經濟性都會有一定的變化，一般來說，使用的汽油標號越高，發動機的動力性和經濟性越好。

四、汽油機的萬有特性

發動機的速度特性和負荷特性只能反映發動機在某一個工況下的發動機效能，但是發動機在實際執行中工況變化範圍是非常大的，因此為了綜合評價發動機在各種工況下的效能，人們引入了萬有特效的概念。萬有特性曲線就是將發動機的多條效能曲線綜合在一張座標圖上，全面的描述發動機的各種效能。如下圖所示，橫座標表示發動機轉速，縱座標表示扭矩或者平均有效壓力，圖中的各條曲線表示的是等油耗率曲線和等功率曲線。

從萬有特性曲線圖上，可以看出發動機在任何轉速與負荷下的執行關係，並可進行經濟性分析。最內層的等油耗率曲線相當於最經濟的區域，曲線越向外，表示發動機的經濟性越差。若等油耗率曲線在橫座標方向較大，則表明發動機在轉速變化較大而負荷變化較小的情況下工作時，經濟性較好；若在縱座標方向較長，則表明發動機在負荷變化較大而轉速變化較小的情況下執行時，燃油消耗率較小。對於普通的車用發動機，希望最經濟的區間最好位於萬有特性曲線的中間位置，並使燃油消耗率曲線在橫座標方向長一些，使常用轉速和負荷曲線落在最經濟的區域。

以上是對汽油發動機特性的分析。對於柴油發動機來說，同樣也有這四種發動機特性，但是柴油發動機在較低的轉速下就可以實現大扭矩輸出，同時燃油經濟性也較好，所以它的特性曲線比汽油發動機更合理。

對於我們普通的車主來說，最有意義的是速度特性和萬有特效。從速度特性曲線上我們可以看出發動機的最高效能，同時也能看出發動機最大扭矩的工作區間，從而確定汽車的換檔轉速；從萬有特性曲線上可以看出發動機的經濟性，同時也能看出發動機最經濟的工作區間，我們在開車時經常讓發動機在這個區間內工作，就可以實現節油的效果。

我們買車時如果關心動力性的話都會去看發動機的最大扭矩和最大功率，這個最大扭矩或者最大功率表示了這臺發動機的最大輸出能力，而且很多廠家會在使用者手冊裡用折線圖的形式表示發動機的功率和扭矩曲線，這個圖就叫做發動機外特性曲線。

為什麼叫做外特性曲線呢？看上圖，藍色曲線是發動機的扭矩曲線，它表示發動機輸出扭矩和轉速的對應關係。如果工程師把不同節氣門開度和不同轉速下的發動機扭矩都在圖中標出來的話我們就能看到發動機扭矩會有無數個點組成，而在這個點組成的區域內我們選擇最外側的資料最大的點，將他們連起來，這就是發動機扭矩的外特性曲線了。代表了節氣門全開的情況下發動機所能輸出的最大扭矩。

所以我們看到的外特性曲線都是發動機的最大能力，這是節氣門全開的情況下測出來的。比如上圖這臺發動機最大扭矩大約是155，對應轉速為4000，而我們平時開車時雖然轉速到了4000但是油門只要沒完全踩下去那麼發動機輸出扭矩仍然達不到155。我們平時能用到的扭矩範圍都是藍色區域，節氣門開度越小使用到的區域越靠下。因為發動機輸出扭矩取決於進氣量和噴油量，低轉速和過高轉速情況下進氣效率並不高，所以扭矩曲線就表現為兩端低中間高。而渦輪增壓發動機因為有增壓器保證進氣量，所以其扭矩會出現一個平臺。

而發動機功率曲線則是一直上升的，功率和轉速、扭矩成正比，轉速一定的情況下扭矩越大功率越大，扭矩一定的情況下轉速越高功率越大。像F1的發動機排量並不大，但是其功率完爆汽車，其中一個因素就是超高的發動機轉速，這類發動機採用大缸徑小衝程設計，轉速可以拉到很高，功率就提升了。