1.2 基本理論

1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)是用來衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：動(dòng)力性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)和排放性能指標(biāo)，此外還有運(yùn)轉(zhuǎn)性能，工作可靠性，結(jié)構(gòu)工藝性等指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)按照建立指標(biāo)體系基礎(chǔ)不同，可以分為兩類。一種是以工質(zhì)對(duì)活塞做功為基礎(chǔ)建立起來的性能指標(biāo)，簡稱指示指標(biāo)，主要包括：平均指示壓力p_i、指示功率P_i。各種外來因素的影響，直接反映由燃燒到做功轉(zhuǎn)換的工作循環(huán)進(jìn)行的好壞，因而在工作過程的分析研究中得到廣泛的應(yīng)用。另一種是以曲軸輸出的凈功率為基礎(chǔ)建立起來的性能指標(biāo)，簡稱有效指標(biāo)。有效指標(biāo)被用來直接評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作性能的優(yōu)劣，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中獲得廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)有效性能指標(biāo)。

1.動(dòng)力性能指標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能主要包括有效轉(zhuǎn)矩、有效功率和平均有效壓力。

1）有效轉(zhuǎn)矩：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，通常用M_e表示，單位為N·m。有效轉(zhuǎn)矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿傳給曲軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，并克服了摩擦、驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈轉(zhuǎn)矩。

2）有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用P_e表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率：

式中M_e——有效轉(zhuǎn)矩，N·m；

n——曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。

3）平均有效壓力p_e：發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積（L）所輸出的有效功稱為平均有效壓力。通常用符號(hào)p_e表示，單位為Pa或kPa。即

式中W_e——單個(gè)氣缸的循環(huán)有效功，J；

V_h——?dú)飧坠ぷ魅莘e，L。

如果用i表示氣缸數(shù)，n表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），τ表示行程數(shù)，V_h表示氣缸工作容積，則平均有效壓力p_e和有效功率P_e的關(guān)系為

平均有效壓力越高，有效轉(zhuǎn)矩越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性越好。發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力一般為：

汽油機(jī) p_e=650～1200kPa

柴油機(jī) p_e=600～950kPa

2.經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)

通常用有效燃油消耗率來評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。有效燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，常用發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位），燃油消耗率通常用g_e表示，其單位為g/kW·h，計(jì)算公式如下：

式中G_T——每小時(shí)的燃油消耗量，kg·h；

P_e——有效功率，kW。

很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率g_e是最小值。g_e的值一般為：

汽油機(jī) g_e=270～410g/（kW·h）

柴油機(jī) g_e=215～285g/（kW·h）

3.排放性能

排放性能指標(biāo)包括排放煙度、有害氣體（CO，HC，NO_x）排放量、噪聲等。