第五節 發動機的性能指標 發動機的性能指標用來表征發動機的性能特點，并作為評價各類發動機性能優劣的依據。同時，發動機性能指標的建立還促進了發動機結構的不斷改進和創新。因此，發動機構造的變革和多樣性是與發動機性能指標的不斷完善和提高密切相關的。 一、動力性指標 動力性指標是表征發動機作功能力大小的指標，一般用發動機的有效轉矩、有效功率、轉速和平均有效壓力等作為評價發動機動力性好壞的指標。 1.有效轉矩 發動機對外輸出的轉矩稱為有效轉矩，記作 Te，單位為 N?m 。有效轉矩與曲軸角位移的乘積即為發動機對外輸出的有效功。 2.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，記作 pe 單位為 KW。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。發動機的有效功率可以用臺架試驗方法測定，也可用測功器測定有效轉矩和曲軸角速度，然后用公式計算出發動機的有效功率 pe：
n―曲軸轉速，r/min。 3.發動機轉速 發動機曲軸每分鐘的回轉數稱為發動機轉速，用 n 表示，單位為 r/min 。發動機轉速的高低，關系到單位時間內作功次數的多少或發動機有效功率的大小，即發動機的有效功率隨轉速的不同而改變。因此，在說明發動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應的轉速。在發動機產品標牌上規定的有效功率及其相應的轉速分別稱作標定功率和標定轉速。發動機在標定功率和標定轉速下的工作狀況稱作標定工況。標定功率不是發動機所能發出的最大功率，它是根據發動機用途而制定的有效功率最大使用限度。同一種型號的發動機，當其用途不同時，其標定功率值并不相同。有效轉矩也隨發動機工況而變化。因此，汽車發動機以其所能輸出的最大轉矩及其相應的轉速作為評價發動機動力性的一個指標。 4.平均有效壓力 單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力，記作 pme，單位為 MPa 。顯然，平均有效壓力越大，發動機的作功能力越強。 二、 經濟性指標 發動機經濟性指標包括有效熱效率和有效燃油消耗率等。 1.有效熱效率 燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有效熱效率，記作 ηe。顯然，為獲得一定數量的有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發動機的經濟性越好。 2.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，記作 be，單位為 g/（kW?h）。
Pe―發動機的有效功率，kW。 顯然，有效燃油消耗率越低，經濟性越好。 三、強化指標 強化指標是指發動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標，一般包括升功率和強化系數等。 1.升功率 發動機在標定工況下，單位發動機排量輸出的有效功率稱為升功率。升功率大，表明每升氣缸工作容積發出的有效功率大，發動機的熱負荷和機械負荷都高。 2.強化系數 平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數。活塞平均速度是指發動機在標定轉速下工作時，活塞往復運動速度的平均值。 四、緊湊性指標 緊湊性指標是用來表征發動機總體結構緊湊程度的指標，通常用比容積和比質量衡量。 1.比容積 發動機外廓體積與其標定功率的比值稱為比容積。 2.比質量 發動機的干質量與其標定功率的比值稱為比質量。干質量是指未加注燃油、機油和冷卻液的發動機質量。比容積和比質量越小，發動機結構越緊湊。 五、環境指標 環境指標用來評價發動機排氣品質和噪聲水平。由于它關系到人類的健康及其賴以生存的環境，因此各國政府都制定出嚴格的控制法規，以期消減發動機排氣和噪聲對環境的污染。 六、可靠性指標 可靠性指標是表征發動機在規定的使用條件下，正常持續工作能力的指標。可靠性有多種評價方法，如首發故障行駛里程、平均故障間隔里程、主要零件的損壞率等。 七、耐久性指標 耐久性指標是指發動機主要零件磨損到不能繼續正常工作的極限時間。通常用發動機的大修里程，即發動機從出廠到第一次大修之間汽車行駛的里程數來衡量。 八、工藝性指標 工藝性指標是指評價發動機制造工藝性和維修工藝性好壞的指標。發動機結構工藝性好，則便于制造，便于維修，就可以降低生產成本和維修費用。 九、內燃機速度特性 汽車發動機的工況在很廣泛的范圍內變化。當發動機的工況(即功率和轉速)發生變化時，其性能(包括動力性、經濟性、排放性和噪聲等)也隨之改變。因此，在評價和選用發動機時就必須考察它在各種工況下的性能，才能全面判斷其好壞及能否滿足汽車的要求。 發動機性能指標隨調整狀況及運行工況而變化的關系稱為發動機特性，利用特性曲線可以簡單而又方便地評價發動機性能。 發動機的有效功率 Pe、有效轉矩 T 發動機負荷率的定義，如果利用發動機的速度特性來說明負荷率或負荷的概念就更為清楚。曲線I為外特性，曲線II、III為部分速度特性。在 n＝3500r/min時，若節氣門全開，可得到該轉速下可能發出的最大功率45KW。但如果不全開而開到II和III的位置，則同樣轉速下只能發出32KW和20KW的功率。根據上述定義，可求出 a、b、c 和 d 四個工況下的負荷值： 工況 a 負荷為零(稱為發動機空轉工況)； 工況 b 負荷＝20/45×100％＝44.4％； 工況 c 負荷＝32/45 ×100％＝71.1％； 工況 d 負荷＝45/45×100％＝100％(即發動機全負荷)。 |
