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发动机的性能指标

2010-12-24 10:59:14    

 

发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点,并作为评价各类发动机性能优劣的依据。同时,发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新。因此,发动机构造的变革和多样性是与发动机性能指标的不断完善和提高密切相关的。

 

一、动力性指标

动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标,一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。

1.有效转矩

发动机对外输出的转矩称为有效转矩,记作 Te,单位为 N·m 。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。

2.有效功率

发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率,记作 pe 单位为 KW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定,也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度,然后用公式计算出发动机的有效功率 pe:
式中:Te—有效转矩,N·m;
    n—曲轴转速,r/min。
    3.发动机转速

发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速,用 n 表示,单位为 r/min 。发动机转速的高低,关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小,即发动机的有效功率随转速的不同而改变。因此,在说明发动机有效功率的大小时,必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。标定功率不是发动机所能发出的最大功率,它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。同一种型号的发动机,当其用途不同时,其标定功率值并不相同。有效转矩也随发动机工况而变化。因此,汽车发动机以其所能输出的最大转矩及其相应的转速作为评价发动机动力性的一个指标。

4.平均有效压力

单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力,记作 pme,单位为 MPa 。显然,平均有效压力越大,发动机的作功能力越强。


    二、 经济性指标

发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等。

1.有效热效率

燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率,记作 ηe。显然,为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少,有效热效率越高,发动机的经济性越好。

2.有效燃油消耗率

发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率,记作 be,单位为 g/(kW·h)。
式中:B—发动机在单位时间内的耗油量,kg/h;
   Pe—发动机的有效功率,kW。
显然,有效燃油消耗率越低,经济性越好。

 

三、强化指标

强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标,一般包括升功率和强化系数等。

1.升功率

发动机在标定工况下,单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功率大,表明每升气缸工作容积发出的有效功率大,发动机的热负荷和机械负荷都高。

2.强化系数

平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。活塞平均速度是指发动机在标定转速下工作时,活塞往复运动速度的平均值。

 

四、紧凑性指标

紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标,通常用比容积和比质量衡量。

1.比容积

发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积。

2.比质量

发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容积和比质量越小,发动机结构越紧凑。

 

五、环境指标

环境指标用来评价发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境,因此各国政府都制定出严格的控制法规,以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。

 

六、可靠性指标

可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下,正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评价方法,如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等。

 

七、耐久性指标

耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。通常用发动机的大修里程,即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶的里程数来衡量。

 

八、工艺性指标

工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好,则便于制造,便于维修,就可以降低生产成本和维修费用。

 

九、内燃机速度特性

汽车发动机的工况在很广泛的范围内变化。当发动机的工况(即功率和转速)发生变化时,其性能(包括动力性、经济性、排放性和噪声等)也随之改变。因此,在评价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能,才能全面判断其好坏及能否满足汽车的要求。 发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性,利用特性曲线可以简单而又方便地评价发动机性能。 发动机的有效功率 Pe、有效转矩 Te 和有效燃油消耗率 be 随发动机转速 n 的变化关系称为发动机速度特性。 
        


    发动机负荷率的定义,如果利用发动机的速度特性来说明负荷率或负荷的概念就更为清楚。曲线I为外特性,曲线II、III为部分速度特性。在 n=3500r/min时,若节气门全开,可得到该转速下可能发出的最大功率45KW。但如果不全开而开到II和III的位置,则同样转速下只能发出32KW和20KW的功率。根据上述定义,可求出 a、b、c 和 d 四个工况下的负荷值: 工况 a 负荷为零(称为发动机空转工况); 工况 b 负荷=20/45×100%=44.4%; 工况 c 负荷=32/45 ×100%=71.1%;工况 d 负荷=45/45×100%=100%(即发动机全负荷)。

 

 

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