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1、第三章第一节发动机性能指标第1页，本讲稿共18页工作过程发动机性能汽车某些性能第2页，本讲稿共18页第一节第一节 发动机性能指标发动机性能指标 衡量发动机的性能指标有动力性、经济性、排放性能、可靠性、运行舒适性、寿命和维修保障等。一、指示指标一、指示指标 指示指标不受动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等各种外来因素影响，直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好坏。主要有：指示功和平均指示压力、指示功率用来评定实际循环动力性的好坏；指示热效率和指示燃油消耗率用来评定循环的经济性。第3页，本讲稿共18页一、指示功和平均指示压力一、指示功和平均指示压力pmi1.1.指示功指示功指示功指示功WWi i
2、:一个实际循环一个实际循环工质对活塞所做的有用功。工质对活塞所做的有用功。W Wi i=A=Ai i x x axbaxb （N Nm m 或或 J)J)A Ai i示功图面积（示功图面积（cmcm2 2）a a 示功图纵坐标比例尺（示功图纵坐标比例尺（KPa/cmKPa/cm）b b 示功图横坐标比例尺（示功图横坐标比例尺（dmdm3 3/cm/cm）2.2.平均指示压力平均指示压力平均指示压力平均指示压力p pi i ：发动机：发动机单位气缸工作容积单位气缸工作容积一个循环所做一个循环所做的指示功。相当于一个假想的平均不变的压力，以这个的指示功。相当于一个假想的平均不变的压力，以这个压力作
3、用在活塞上，使活塞移动一个冲程压力作用在活塞上，使活塞移动一个冲程 s s，做功，做功WWi i。从实际循环角度来评价发动机汽缸工作容积利用率高低从实际循环角度来评价发动机汽缸工作容积利用率高低的一个参数，的一个参数，p pi i越高，气缸工作容积利用率越高。越高，气缸工作容积利用率越高。第4页，本讲稿共18页第5页，本讲稿共18页 由此，可以更加清楚地对不同发动机的工作循环的热功率转换有效程度进行比较。（排除尺寸影响）pi=Wi/VsWi:指示功，J；Vs:每缸工作容积，L以下是各种发动机的指示压力范围 汽油机 0.81.5MPa 0.81.5MPa 柴油机 0.7 1.1MPa 0.7 1
4、.1MPa 增压柴油机 1 2.5MPa 1 2.5MPa第6页，本讲稿共18页2、指示功率、指示功率Ni1.定义：内燃机单位时间所做的指示功。所做的指示功。2.公式：Ni=Wi (2 n/(60 )i =piV Vs sni/30 (kW)式中：式中：WWi i 每缸每循环每缸每循环工质所做的指示功工质所做的指示功(kJ)(kJ)；p pi i 平均指示压力平均指示压力(MPa)(MPa)；nn转速转速(r/min)(r/min)；冲程数；冲程数；i i气缸数；气缸数；V Vs s每缸工作容积每缸工作容积(L)(L)。第7页，本讲稿共18页3、指示燃油消耗率、指示燃油消耗率gi和指示热效率和
5、指示热效率i1.指示燃油消耗率指示燃油消耗率gi定义：单位指示功的耗油量（g/kWh）公式：gi=(GT/Ni)103式中：GT每小时燃油消耗量（kg/h）；Ni指示功率（kW）2.指示热效率指示热效率i定义：实际循环指示功与所消耗的燃料热量 的比值。公式：i=Wi/Q式中：式中：Q Q得到指示功得到指示功WWi i 所消耗的热量（所消耗的热量（kJkJ）。第8页，本讲稿共18页 按热功当量得，1kWh=3.6103 kJ,而1kWh的功需要消耗的热量是（gi i hn/1000）（kJ），则：i=3.6 106/gi hn式中：式中：h hn n所用燃料的低热值（所用燃料的低热值（kJ/kg
6、kJ/kg），），g gi i 单位指示功的耗油量（单位指示功的耗油量（g/kWhg/kWh）。）。gi、i i是评定发动机实际循环经济性的重要指标。是评定发动机实际循环经济性的重要指标。第9页，本讲稿共18页二、有效指标二、有效指标（一）动力性指标（一）动力性指标1.有效功率和机械损失功率 物理意义：物理意义：以曲轴对外输出功为基础，代表内燃机的整机性能。有效功率有效功率Ne-从发动机曲轴上输出的净功率从发动机曲轴上输出的净功率 Ne=Ni Nm Nm：机械损失功率，它包括：摩擦损失（50 60%）如连杆和曲轴轴承、配气机构、活塞及活塞环等之间的摩擦损失。第10页，本讲稿共18页驱动气门机构
7、、风扇、机油泵、发电机等附件所消耗的功率。驱动气门机构、风扇、机油泵、发电机等附件所消耗的功率。（10 20%10 20%）泵气损失（泵气损失（10 20%10 20%）指进排气过程消耗的功。）指进排气过程消耗的功。2.机械效率机械效率机械效率机械效率mm是有效功率是有效功率NeNe与指示功率与指示功率NiNi之比。之比。m=Ne/Ni m=Ne/Ni3.有效转矩有效转矩 Me（Nm）由功率输出轴输出的转矩。由功率输出轴输出的转矩。它代表了发动机克服负荷的能力它代表了发动机克服负荷的能力。Ne=Me.2 Ne=Me.2n/6010n/6010-3-3(kW)(kW)Me=30Ne Me=30N
8、e/n 10/n 103 3(Nm)(Nm)式中：式中：nn发动机转速（发动机转速（r/minr/min）。）。第11页，本讲稿共18页3.平均有效压力平均有效压力pe发动机单位气缸工作容积输发动机单位气缸工作容积输发动机单位气缸工作容积输发动机单位气缸工作容积输出的有效功（出的有效功（出的有效功（出的有效功（MPaMPa）。）。）。）。平均有效压力平均有效压力平均有效压力平均有效压力p pe e p pe e值大，说明单位工作容积输出的功多，做功能值大，说明单位工作容积输出的功多，做功能力强。输出转矩变大。它是评定发动机动力性的重力强。输出转矩变大。它是评定发动机动力性的重要指标。要指标。P
9、 Pe e的一般范围是：的一般范围是：汽油机汽油机 0.71.3MPa 0.71.3MPa 柴油机柴油机 0.61.0MPa 0.61.0MPa 增压柴油机增压柴油机 0.92.2MPa 0.92.2MPa第12页，本讲稿共18页4.4.转速转速转速转速n n和活塞平均速度和活塞平均速度和活塞平均速度和活塞平均速度C Cmm 提高提高n n，可增加单位时间的做功次数，使发动机体积小、，可增加单位时间的做功次数，使发动机体积小、重量轻和功率大。重量轻和功率大。C Cmm大，则活塞组的热负荷和曲轴连杆机构大，则活塞组的热负荷和曲轴连杆机构的惯性力均增大，磨损加剧，寿命下降。的惯性力均增大，磨损加剧
10、，寿命下降。C Cmm已成为表征发动机强化程度的参数。一般汽油已成为表征发动机强化程度的参数。一般汽油机不超过机不超过18m/s18m/s，柴油机不超过，柴油机不超过13m/s13m/s。为了为了提高提高n n又又不使不使C Cmm过大过大，可，可减小活塞行减小活塞行程程S S。第13页，本讲稿共18页二、经济性指标二、经济性指标1.1.有效燃油消耗率有效燃油消耗率有效燃油消耗率有效燃油消耗率g ge e定义：定义：单位有效功的耗油量单位有效功的耗油量g/(kWh)g/(kWh)公式：公式：g ge e=(G=(GT T/N/Ne e)10)103 3(g/Kw.h)(g/Kw.h)G GTT
11、每小时耗油量，每小时耗油量，每小时耗油量，每小时耗油量，kg/hkg/hNNe e 有效功率，有效功率，有效功率，有效功率，Kw.Kw.2.2.有效热效率有效热效率有效热效率有效热效率 e e定义：定义：实际循环的有效功实际循环的有效功WWe e与相应消耗的热量与相应消耗的热量QQ1 1之比值。之比值。公式：公式：e e=W=We e/Q/Q1 1机械效率：机械效率：e e=3.6/g=3.6/ge e h hn n106第14页，本讲稿共18页（三）强化指标1.发动机的强化系数发动机的强化系数是平均有效压力与活塞平均速度的乘积。它与活塞单位面积的功率成正比。其值越大，发动机的热负荷与机械负荷
12、愈高。第15页，本讲稿共18页2.升功率和比质量升功率和比质量升功率升功率NL定义：定义：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。公式：NL=Ne/Vsi=pe Vsi n/(30Vsi)10-3=pen/30 10-3 (Kw/L)升功率升功率NL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积的利用率作总的评价，也是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的重要指标之一。第16页，本讲稿共18页比质量比质量me：是发动机的净质量与所给出的标定功率是发动机的净质量与所给出的标定功率之比。它表征质量利用程度和结构紧凑性。之比。它表征质量利用程度和结构紧凑性。e e 和和b be e的大致范围是：的大致范围是：e e b be eg/(kWg/(kWh)h)汽油机汽油机 0.250.3 270325 0.250.3 270325柴油机柴油机 0.30.45 190285 0.30.45 190285第17页，本讲稿共18页3.发动机的其它性能发动机的其它性能一.排气品质 1)有害气体：NOx、HC、CO、SO2、铅化物等。2)微粒（碳烟）二.噪声三.振动四.起动性能限制对环境的破坏第18页，本讲稿共18页