第五節(jié) 發(fā)動機的性能指標(biāo) 發(fā)動機的性能指標(biāo)用來表征發(fā)動機的性能特點，并作為評價各類發(fā)動機性能優(yōu)劣的依據(jù)。同時，發(fā)動機性能指標(biāo)的建立還促進(jìn)了發(fā)動機結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。因此，發(fā)動機構(gòu)造的變革和多樣性是與發(fā)動機性能指標(biāo)的不斷完善和提高密切相關(guān)的。 一、動力性指標(biāo) 動力性指標(biāo)是表征發(fā)動機作功能力大小的指標(biāo)，一般用發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速和平均有效壓力等作為評價發(fā)動機動力性好壞的指標(biāo)。 1.有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，記作 Te，單位為 N?m 。有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角位移的乘積即為發(fā)動機對外輸出的有效功。 2.有效功率 發(fā)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(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)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(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后用公式計算出發(fā)動機的有效功率 pe：
n―曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。 3.發(fā)動機轉(zhuǎn)速 發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，用 n 表示，單位為 r/min 。發(fā)動機轉(zhuǎn)速的高低，關(guān)系到單位時間內(nèi)作功次數(shù)的多少或發(fā)動機有效功率的大小，即發(fā)動機的有效功率隨轉(zhuǎn)速的不同而改變。因此，在說明發(fā)動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。在發(fā)動機產(chǎn)品標(biāo)牌上規(guī)定的有效功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速分別稱作標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速。發(fā)動機在標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的工作狀況稱作標(biāo)定工況。標(biāo)定功率不是發(fā)動機所能發(fā)出的最大功率，它是根據(jù)發(fā)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(fā)動機，當(dāng)其用途不同時，其標(biāo)定功率值并不相同。有效轉(zhuǎn)矩也隨發(fā)動機工況而變化。因此，汽車發(fā)動機以其所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速作為評價發(fā)動機動力性的一個指標(biāo)。 4.平均有效壓力 單位氣缸工作容積發(fā)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(fā)動機的作功能力越強。 二、 經(jīng)濟性指標(biāo) 發(fā)動機經(jīng)濟性指標(biāo)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(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)稱為有效熱效率，記作 ηe。顯然，為獲得一定數(shù)量的有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機的經(jīng)濟性越好。 2.有效燃油消耗率 發(fā)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(fā)動機的有效功率，kW。 顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。 三、強化指標(biāo) 強化指標(biāo)是指發(fā)動機承受熱負(fù)荷和機械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)，一般包括升功率和強化系數(shù)等。 1.升功率 發(fā)動機在標(biāo)定工況下，單位發(fā)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(fā)出的有效功率大，發(fā)動機的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷都高。 2.強化系數(shù) 平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數(shù)?；钊骄俣仁侵赴l(fā)動機在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作時，活塞往復(fù)運動速度的平均值。 四、緊湊性指標(biāo) 緊湊性指標(biāo)是用來表征發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)緊湊程度的指標(biāo)，通常用比容積和比質(zhì)量衡量。 1.比容積 發(fā)動機外廓體積與其標(biāo)定功率的比值稱為比容積。 2.比質(zhì)量 發(fā)動機的干質(zhì)量與其標(biāo)定功率的比值稱為比質(zhì)量。干質(zhì)量是指未加注燃油、機油和冷卻液的發(fā)動機質(zhì)量。比容積和比質(zhì)量越小，發(fā)動機結(jié)構(gòu)越緊湊。 五、環(huán)境指標(biāo) 環(huán)境指標(biāo)用來評價發(fā)動機排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關(guān)系到人類的健康及其賴以生存的環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴(yán)格的控制法規(guī)，以期消減發(fā)動機排氣和噪聲對環(huán)境的污染。 六、可靠性指標(biāo) 可靠性指標(biāo)是表征發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)。可靠性有多種評價方法，如首發(fā)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(biāo) 耐久性指標(biāo)是指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。通常用發(fā)動機的大修里程，即發(fā)動機從出廠到第一次大修之間汽車行駛的里程數(shù)來衡量。 八、工藝性指標(biāo) 工藝性指標(biāo)是指評價發(fā)動機制造工藝性和維修工藝性好壞的指標(biāo)。發(fā)動機結(jié)構(gòu)工藝性好，則便于制造，便于維修，就可以降低生產(chǎn)成本和維修費用。 九、內(nèi)燃機速度特性 汽車發(fā)動機的工況在很廣泛的范圍內(nèi)變化。當(dāng)發(fā)動機的工況(即功率和轉(zhuǎn)速)發(fā)生變化時，其性能(包括動力性、經(jīng)濟性、排放性和噪聲等)也隨之改變。因此，在評價和選用發(fā)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(fā)動機性能指標(biāo)隨調(diào)整狀況及運行工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機特性，利用特性曲線可以簡單而又方便地評價發(fā)動機性能。 發(fā)動機的有效功率 Pe、有效轉(zhuǎn)矩 T 發(fā)動機負(fù)荷率的定義，如果利用發(fā)動機的速度特性來說明負(fù)荷率或負(fù)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(jié)氣門全開，可得到該轉(zhuǎn)速下可能發(fā)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(zhuǎn)速下只能發(fā)出32KW和20KW的功率。根據(jù)上述定義，可求出 a、b、c 和 d 四個工況下的負(fù)荷值： 工況 a 負(fù)荷為零(稱為發(fā)動機空轉(zhuǎn)工況)； 工況 b 負(fù)荷＝20/45×100％＝44.4％； 工況 c 負(fù)荷＝32/45 ×100％＝71.1％； 工況 d 負(fù)荷＝45/45×100％＝100％(即發(fā)動機全負(fù)荷)。 |
