3-发动机的性能指标解读

发动机性能指标
§3-1 指示指标 一、循环指示功 Wi 和平均指示压力 pi (indicated)
Wi :每一循环气体对活塞所做的功。在 P V 图上是：上环面积 —下环面积。 为测量方便，将下环面积（泵气损失） 计入发动机的机械损失中。指示功就是 上环面积。用求积仪测得上环面积 Ai （mm2），则指示功为：
单位气缸工作容积的指示功（单位气缸 工作容积气体对活塞所作的功）
发动机性能指标
pi 高，则同样大小的气缸工作容积发生的指示功愈多，气缸
工作容积的利用程度愈佳，它排除了工作容积影响。（上世纪70 年代后，都在寻求高的平均指示压力）可以比较不同大小，不同 型式发动机的性能。
发动机性能指标
二、指示功率 N i (indicated power)
S — —行程 cm D — —缸径 cm KW 四冲程机
p i Vh n i n N i Wi i 60 60
KW
二冲程机
Ni
p i Vh n i 30
—— 代表行程数
发动机性能指标
三、指示燃油消耗率 g i 和指示热效率 i
( Ps)
发动机性能指标
三、平均有效压力 pe
单位气缸工作容积的有效功。引用指示功率 N i 与平均指示压力 pi 的关系，可得： p e Vh n i Ne kw 120 120N e pe kw 于是 Vh n i
发动机性能指标
对于总气缸容积（ Vh i ）一定的发动机， pe 正比于 M e 。pe 也反映了发动机单位气缸工作容积输出扭矩的大小。 pe 是从最终发动机实际输出功的角度来评定气缸容积的利用 率。是发动机重要的动力性指标，可通过发动机试验台测得有效功 率 N e 或有效扭矩 M e ，代入上式求得。
发动机指示功率并不能完全对外输 出，功在发动机内部的传递过程中，不可避免地有损失（机械损失 功率），其包括：
1、发动机内部运动件的摩擦损失功率 占总机械损失的60～75%
N m ——机械损失功率
Nm
2、驱动附属机构的损失功率
占总机械损失的10～20%
3、泵气损失功率（进、排气过程中消耗的功率） 占10～20%

Me
2 n 60 千瓦 M e n kw 0.1047M n 103 kw e 1000 9549
Ne 或 M e 9549 N m n
式中： n ——转速（rpm ）
如用公制单位：
kg m
M e 2 n M e n Ne 60 75 716.2
发 动 第 机 三 性 章 能 指 标
§3-1 指示指标
§3-2 有效指标
§3-3 机械损失
发动机性能指标
发动机（主要指汽、柴机）性能指标有动力性和经济性。此外， 上世纪70年代以来，还考虑了噪音、排气烟度和排气成分等指标。 “发动机原理“是以性能指标为研究对象，深入到工作过程的 各个阶段，分析影响性能指标的各种因素，从中找出提高性能指标 的一般规律。 但衡量发动机的质量，还要考虑它的可靠性、耐久性及结构工艺 性、操纵维修、成本核算等各个方面。所以，在研究提高性能指标 的同时，必须根据使用特点，生产条件等实际情况，把要求合理的 统一起来。 发动机性能指标有两种：一种是以工质对活塞作功为基础的指标 ——指示指标。它们用来评定工作循环进行的好坏。另一类是以曲 轴输出功率为基础的性能指标——有效指标。它们用来评定整个发 动机性能的好坏。
Wi pi Vh pi A S KJ
其中： pi —— 1000N / m2 KPa A — —活塞顶面积 S — —活塞行程 由上式可知：pi 可以假想为一个恒定的压力，作用在活塞顶 上，推动活塞移动一个行程所作的功，等于循环的指示功。
Wi ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPa pi Vh
发动机性能指标
N m 是通过对实际发动机试验而测定，常用的测试方法有；倒拖
法和灭缸法
有效功率 N e与指示功率 N i 之比称为机械效率 m
Ne Nm m 1 Ni Ni
发动机性能指标
二、有效扭矩 M e
功率轴出轴（内轴）输出的扭矩
M e 与 N e 、 n 三者关系是：
N e M e 牛顿 米 1 / 秒 M e 瓦 M e 千瓦 1000
工质单位时间所作的指示功—— 指示功率 设：平均指示压力 pi（ KPa） 单缸工作容积 Vn （米3） 单缸指示功 Wi pi Vh KJ
Wi pi Vh pi
发动机转速
n（转/分）
缸数
i
则
D 2
4
S 103 J
n pi Vh n i 2 N i Wi i 60 120
Wi Ai a bkJ
a — 示功图纵坐标比例尺。 KPa / mm
b — 示功图横坐标比例尺。 m3 / mm
发动机性能指标
Wi 不能作为评价不同发动机循环进行好坏的参量，因为不 同发动机的工作容积不同。因此，应采用一个既包括指示功又包 括工作容积影响的参量，即平均指示压力 pi ，以便对不同发动 机的循环进行评价。
工质每作1 KW h 的指示功所消耗的燃料量称为指示燃油消耗率 （指示耗油率）。
i ：工质完成的指示功与所消耗的燃料热量之比。
Wi 3600 103 i Q1 g i hn
发动机性能指标
设工质完成的指示功 Wi 1kw h ，他所相当的热量为3600 KJ
完成 1kw h 的指示功所消耗的燃料量为 g i 克，每克燃料发出的热 量为 hn / 1000 KJ / g 。（ hn 为低热值，汽油 hn ≈44000 KJ / kg， 柴
油 hn ≈42500
KJ / kg ）
g i 和 i 是评定发动机实际工作循环经济性能的重要指标
发动机性能指标
§3-2 有效指标 一、有效功率 N e 和机械损失功率 N m (mechnical)
发动机曲轴输出的功率称为有效功率，其值为：
Ne Ni N m
N e 可通过测功器和转速计进行测量计算得