基本性能
當發動機運轉的時候，其功率、扭矩和耗油量這三個基本性能指標都會隨著負荷的變化而變化。這些變化遵循一定的規律，將這些有規律的變化描繪成曲線，就有了反映發動機特性的曲線圖。根據發動機的各種特性曲線，可以全面地判斷發動機的動力性和經濟性。反映發動機運行狀況常用速度特性曲線。
發動機的速度特性曲線表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛頓米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小時）隨發動機轉速n而連續變化的表現。發動機的速度特性是在制動試驗台架上測出的。保持發動機在一定節氣門開度情況下，穩定轉速，測取在這一工況下的功率、比耗油等，然後調整被測機載荷（扭距變化），使發動機轉速改變，再測得另一轉速下的功率、比耗油。
按照一定轉速間隔依次進行上述步驟。就能測出在不同轉速下的數值，將這些數值點連點地組成連續曲線，就產生了功率曲線、扭矩曲線和比燃料消耗量曲線，它們與相應的轉速區域對應。
工作原理
當汽油機節氣門完全開啟（或者柴油機噴油泵在最大供油量時）的速度特性，稱為發動機的外特性，它表示發動機所能得到的最大動力性能。從外特性曲線上可以看到發動機所能輸出的最大功率、最大扭矩以及它們相應的轉速和燃料消耗量，汽車產品介紹書上大都採用發動機外特性曲線圖，但一般只標出功率和扭矩曲線。
扭矩曲線則與功率曲線相反，它往往在較低轉速下就能獲得最大值，然後隨轉速上升而下降。
比耗油量指千瓦小時的耗油量，它隨轉速的增長而呈現一個凹形曲線，在中間某一轉速下達到最小值，轉速增大或者減少，都會使比耗油量增大。
性能區別
柴油機外特性曲線表現與汽油機有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g隨轉速n而變化，但功率N曲線是隨轉速上升而上升，差不多到了最大轉速（標定轉速）仍未出現曲線的最高點。扭矩M曲線變化平緩，在不同轉速位置變化量不大。比耗油量g曲線不但起點數值低，而且比較平坦（與汽油機比較）。
雖然各種型號汽油或柴油發動機外特性曲線不會完全一樣，但基本還是呈現上述的形態，通過發動機外特性曲線圖可以了解發動機的性能和特點，了解功率、扭矩、耗油量和轉速之間關係，並找出發動機最佳的工作區域。回答諸如為什麼要根據負荷變化換檔，為什麼中等轉速最經濟，為什麼柴油機能承受較大的負荷，柴油機與汽油機在性能上有什麼不同等問題。
