第二章2基本性能指標(biāo)

第二節(jié)內(nèi)燃機的三種基本理論循環(huán)混合加熱循環(huán)：高速非增壓柴油機（車用柴油機）定容加熱循環(huán)：汽油機定壓加熱循環(huán)：高增壓、低速柴油機（船舶用柴油機）三、理論循環(huán)及其分析1特征參數(shù)：（2）

壓力升高比：（1）

壓縮比：（3）

預(yù)脹比：

2循環(huán)熱效率定義：混合加熱計算式：：定容加熱計算式：定壓加熱計算式：3循環(huán)平均壓力定義：含義：四、理論循環(huán)的重要指導(dǎo)意義指出了改善內(nèi)燃機動力、經(jīng)濟性能的基本原則：提高高溫?zé)嵩吹钠骄鶞囟?，即提高加熱過程中工質(zhì)的平均溫度。提高壓縮比提高循環(huán)加熱的等容度保證工質(zhì)有較高的絕熱指數(shù)K提供了內(nèi)燃機之間進行動力性、經(jīng)濟性比較的理論依據(jù)第二節(jié)內(nèi)燃機的實際循環(huán)一、實際循環(huán)的進行過程進氣過程：r-a壓縮過程:a-c燃燒過程:c-z膨脹過程:z-b排氣過程:b-r內(nèi)燃機的理論循環(huán)1忽略進、排氣過程；2壓縮、膨脹過程簡化為可逆絕熱過程；3燃燒過程簡化為定容加熱過程和定壓加熱過程；排氣放熱簡化為定容放熱過程；4假定工質(zhì)為定比熱的理想氣體；5工質(zhì)在閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)；一、實際循環(huán)的簡化：二、實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較實際工質(zhì)的影響：綠色傳熱損失：紅色燃燒損失：藍色換氣損失：咖啡色理論循環(huán)：粉色（acz`zba)實際循環(huán)：a2123456r實際工質(zhì)的影響工質(zhì)成分前后發(fā)生變化：雙原子變?yōu)槎嘣庸べ|(zhì)比熱變化：多原子比熱大于雙原子燃?xì)獗葻犭S溫度升高而變大空氣比熱隨溫度升高而變大工質(zhì)高溫分解：2CO2=2CO+O2

2H2O=2H2+O2

工質(zhì)分子變化系數(shù)的影響：分子數(shù)增多工質(zhì)泄漏：數(shù)量減少

傳熱損失缸內(nèi)工質(zhì)通過活塞頂面、氣缸蓋低面、氣缸套壁面不斷向外傳熱。壓縮過程的傳熱：開始工質(zhì)吸熱、后期工質(zhì)向往傳熱燃燒與膨脹過程：大部分熱量在此階段傳出燃燒損失非瞬時燃燒損失：實際燃燒過程要持續(xù)一段時間，非瞬時等容加熱；為了增加等容度，燃燒提前導(dǎo)1點從而造成此損失存在。后燃損失：燃燒要拖延一段時間所造成的損失。不完全燃燒損失：柴油機：指燃料、空氣混合不良，燃燒組織善而引起的燃料熱值不能完全釋放的損失。汽油機：混合氣過濃，部分燃料沒有參與燃燒，或生成

CO，熱量沒有完全釋放的損失；燃燒溫度較高，使得比熱加大，高溫分解加劇。換氣損失實際循環(huán)換氣過程所造成的損失。提前排氣損失：因排氣門提前開啟而造成的膨脹功的損失。（5-b2-6)泵氣損失:因工質(zhì)流動時需要克服進排氣系統(tǒng)的阻力所消耗的功。（6-r-a2)各部分損失所占比例名稱汽油機柴油機理論循環(huán)熱效率0.54~0.580.64~0.67工質(zhì)的影響0.1~0.120.09~0.1燃燒損失0.08~0.10.06~0.09傳熱損失0.03~0.050.04~0.10換氣損失0.01~0.030.01~0.03實際循環(huán)熱效率0.3~0.400.40~0.45二、指示性能指標(biāo)內(nèi)燃機的指示性能指標(biāo)是指以工質(zhì)對活塞做功為基礎(chǔ)的指標(biāo)，用于評定工作循環(huán)的好壞。1.指示功和平均指示壓力（1）指示功是指氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)所得到的有用功Wi指示功的大小可以由p-V圖中閉合曲線所占有的面積求得。一、機械效率和有效功率有效功率為：機械效率:有效功率和指示功率之比。有效扭矩Ttq：由功率輸出軸輸出的扭矩Ttq（N·m)二、平均有效壓力、有效功率和升功率Ttq∝pmepme反映了發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小升功率PL：在標(biāo)定工況下，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。可見，升功率PL是從發(fā)動機有效功率的角度對其氣缸工作容積的利用率作總的評價。PL是評定一臺發(fā)動機評價氣缸容積利用程度和緊湊性。Pe——有效功率，kWi——氣缸數(shù)Vs——氣缸工作容積，L功率密度評價指標(biāo)比質(zhì)量me—單位有效功率所占發(fā)動機質(zhì)量(評價輕量化和緊湊性)me=m/Pe(kg/kW)比容積Ve—單位有效功率所占發(fā)動機的體積(評價緊湊性)Ve=V/Pe(m3/kW)目前內(nèi)燃機的pme和PL值一般在下列范圍內(nèi)：農(nóng)用柴油機0.6～0.88.8～14.7汽車用柴油機0.65～111～25.8強化高速柴油機1～2.915～40固定船用戶速柴油機0.6～2.53.7～7.35四沖程摩托車用汽油機0.78～1.251.8～88四沖程小客車用汽油機0.65～1.240～70四沖程載貨汽車用汽油機0.6～0.722～25.8四沖程小型風(fēng)冷汽油機0.4～0.6518.4～73.5三、由吸入空氣量計算平均有效壓力1.充量系數(shù)Φc（容積效率）把每循環(huán)吸入氣缸的空氣量換算成進氣管狀態(tài)（ps，Ts）的體積V1，其值一般要比活塞排量Vs小，兩者的比值定義為充量系數(shù)Φc，即充量系數(shù)Φc是表征實際換氣過程進行完善程度的一個極為重要的參數(shù)。2.過量空氣系數(shù)Φa燃燒lkg燃料的實際空氣量與理論空氣量之比稱為過量空氣系數(shù)Φa，gb——每循環(huán)燃料供給量l0——單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需的理論空氣量，稱為化學(xué)計量空燃比（理論空燃比）。柴油l0≈14.3，汽油l0≈14.8對柴油機來說，Φa總是大于1，以保證噴入氣缸的柴油能完全燃燒。柴油機在全負(fù)荷時Φa的一般數(shù)值范圍為：高速柴油機Φa＝1.2～1.5增壓柴油機Φa＝1.7～2.2對汽油機來說，在整個運行工況中，可以遇到Φa＞1和Φa≤1的各種情況(詳見第五章)，汽油機在全負(fù)荷時Φa的一般數(shù)值范圍為Φa＝0.85～1.1還可以應(yīng)用空氣燃料比或燃料空氣比1／α來表示，Φa對于四沖程內(nèi)燃機可由測得耗油量和耗氣量計算得出：Aa——發(fā)動機空氣消耗量，kg/hρs為進氣管狀態(tài)下的空氣密度Hu為J/kgρs——kg/m3pme——Pa實際上常用單位如下，ps為MPa，Hu為kJ/kg，則pme（MPa）為，四、有效熱效率和有效燃油消耗率有效熱效率和有效燃油消耗率是評價發(fā)動機經(jīng)濟性能的兩個指標(biāo)。1.有效熱效率是實際循環(huán)的有效功與為得到此有效功所消耗的熱量的比值。2.有效燃油消耗率[g／(kW·h)]：是指單位有效功的耗油量，通常用每有效kW·h所消耗的燃料g數(shù)be來表示。有效燃油消耗率和有效熱效率成反比。一般內(nèi)燃機在標(biāo)定工況下be和ηet值大致在以下范圍：

be／[g(kW·h)-1]ηet低速柴油機190～2250.38～0.45中速柴油機195～2400.36～0.43高速柴油機215～2850.30～0.40(其中較低的be值屬排氣渦輪增壓的四沖程、二沖程柴油機)四沖程汽油機274～4100.30～0.20二沖程汽油機410～5450.20～0.15Wi、Pi、pmi、ηit，biWe、Pe、pme、Ttq、PLηm、Pm、pmmΦc、φagb、第三節(jié)機械損失與機械效率平均機械損失壓力pmm定義是：發(fā)動機單位氣缸工作容積一個循環(huán)所損失的功。它可以用來衡量機械損失的大小。評定發(fā)動機機械損失時，常用有Pm和ηm?，F(xiàn)在引入平均機械損失壓力pmmpmi=pme+pmmPi=Pe+Pm一、機械損失的組成部分1.活塞與活塞環(huán)的摩擦損失占總機械損失的主要部分。原因是滑動面積大，相對速度高，潤滑不充分。這種摩擦與活塞的長度，活塞間隙，活塞環(huán)數(shù)目和環(huán)的張力等結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。在構(gòu)造相同的情況下，該部分摩擦損失隨著氣缸壓力，活塞速度和潤滑油粘度的升高而增加。2.軸承與氣門機構(gòu)的摩擦損失該部分摩擦損失包括所有曲軸主軸承，連桿軸承和凸輪軸軸承等的摩擦損失。這些地方由于潤滑充分，摩擦損失不大，但隨著軸承直徑的增大和轉(zhuǎn)速的增高，運動件慣性力增大，這部分損失也增加，這部分損失對氣缸中壓力的變化不太敏感。消耗在氣門驅(qū)動機構(gòu)上的損耗在低負(fù)荷時占得比例較大，在標(biāo)定工況下所占比例很小。3.驅(qū)動附屬機構(gòu)的功率消耗

附屬機構(gòu)主要指為保證發(fā)動機正常工作所比不可少的部件或總成。如水泵總成、機油泵、燃油泵、調(diào)速器等。而那些不是每種發(fā)動機運轉(zhuǎn)所必要的總成，如發(fā)電機、汽車制動用空氣壓縮機、真空助力泵等，一般不包括在內(nèi)。附屬機構(gòu)所消耗的功率隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和潤滑油粘度的增大而增大，與氣缸壓力無關(guān)，僅占機械損失中的一小部分。4.風(fēng)阻損失活塞、連桿、曲軸等零件在曲軸箱內(nèi)高速運動時，為克服油霧、空氣阻力及曲軸箱通風(fēng)等將消耗一部分功，但是很小。5.驅(qū)動掃氣泵及增壓器的損失機械增壓發(fā)動機中，也會消耗部分功率。活塞與活塞環(huán)的摩擦損失、軸承與氣門機構(gòu)的摩擦損失、驅(qū)動附屬機構(gòu)的功率消耗、風(fēng)阻損失之和視為發(fā)動機內(nèi)部損失，用Pf表示損耗的功率。機械增壓發(fā)動機中增壓器的所消耗的功率為PB。發(fā)動機的機械摩擦損失功率可表示為：泵氣損失功率Pp：指四沖程柴油機在進氣和排氣過程中對外作出和吸收的功率之和。在排氣行程時，由于廢氣壓力的方向與活塞運動方向相反，活塞必須從曲軸和飛輪上吸收部分功來克服廢氣壓力所作的功才能向上繼續(xù)運行，所以作用在活塞上的功是負(fù)功。進氣時做的功是正的。在計算Pi時相當(dāng)于泵氣損失功率的Pp已經(jīng)被扣除了，因此就定義而言，Pp沒有包括在Pm中的必要，但在測定中把Pf和Pp分開很困難，所以一般將泵氣損失功率作為機械損失功率的一部分加以考慮，因此往往用下面兩個公式計算摩擦損失?；钊突钊h(huán)的摩擦損失(45～65)％整個活塞連桿曲軸機構(gòu)(60～75)％中的摩擦損失氣門機構(gòu)的驅(qū)動損失(2～3)％附屬機構(gòu)的驅(qū)動損失(10～20)％泵氣損失(10～20)％一般發(fā)動機中機械損失功率的分配大致為：二、機械損失的測定1.示功圖法得到氣缸的示功圖，算出Pi，測得Pe，可以算出Pm、pmm和機械效率。示功圖法一般用于當(dāng)上止點位置能得到精確校正時才能取得較滿意的結(jié)果。思考：測取的上止點位置比實際的位置靠后，此時的機械效率比實際的大還是?。繛槭裁?？2.倒拖法這種方法在具有電力測功器的試驗條件下方可進行。在測定汽油機機械損失時得到較廣泛的應(yīng)用。試驗時，發(fā)動機與電力測功器相連，當(dāng)發(fā)動機以給定工況穩(wěn)定運行，冷卻水、機油溫度到達正常值時，停止供油，讓電力測功器倒拖發(fā)動機以一定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，并盡量維持冷卻水、機油溫度不變。這樣測得的倒拖功率即為發(fā)動機的機械損失功率。實際工況倒拖工況缸內(nèi)壓力高，摩擦損失大缸內(nèi)壓力小，摩擦損失小廢氣溫度高、壓力大自排氣門處急劇排出，PP小些排氣為空氣，溫度低、密度大，排出速度低，PP大倒拖在膨脹壓縮行程中，由于充量向氣缸壁的傳熱損失，導(dǎo)致膨脹線和壓縮線不重合，增加了部分損失（圖2-6）。綜合結(jié)果是倒拖時消耗的功率超過實際的損失功率。低壓縮比的誤差為5%；高壓縮比的誤差為15%-20%。3.滅缸法（各缸輪流斷油法）一般適用于多缸非增壓柴油機1）發(fā)動機以給定工況穩(wěn)定工作，測的其有效功率Pe，同時保持噴油泵齒條位置不變；2）然后停止向一個缸（如第一缸）供油，并調(diào)整測功器，減小負(fù)荷，使發(fā)動機達到原來的轉(zhuǎn)速，測的有效功率Pe(1)

3）求各缸指示功率Pi（如第一缸）：Pi1=Pe-Pe(1)

同樣依次使各缸熄火，可求得其余各缸的指示功率分別記為：Pi2=Pe-Pe(2)

，Pi2…….發(fā)動機的指示功率為各缸指示功率的和,即Pi=Pi1+Pi2+…把Pi1=Pe-Pe(1)代入上式可得：Pi=iPe-（Pe（1)+Pe（2）+……）4)求得機械損失Pm=Pi-Pe=(i-1)Pe-（Pe（1）+Pe(2)+……）注意：此方法不適用汽油機，由于停缸使進氣情況改變，導(dǎo)致測量結(jié)果不正確；同時也不適用于增壓發(fā)動機，排氣壓力波發(fā)生變化，導(dǎo)致測量結(jié)果發(fā)生錯誤。電噴汽油機也可以做該實驗。4.油耗線法（負(fù)荷特性法）BApmmpmen=2000r/minPme（MPa)Bkg/h適用于柴油機方法：保證發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不變，通過改變柴油機供油齒條的位置，測得發(fā)動機的小時耗油量B隨負(fù)荷pme變化的曲線——負(fù)荷特性曲線。在曲線中找出接近直線的線段，并將此線段延長與橫坐標(biāo)相交，則交點到坐標(biāo)原點的長度即為該發(fā)動機平均機械損失壓力的數(shù)值。該法的基礎(chǔ)是：假設(shè)轉(zhuǎn)速不變時pmm和指示熱效率不隨負(fù)荷增減而變化BAB0負(fù)荷特性曲線柴油機的部分性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速的關(guān)系發(fā)動機空轉(zhuǎn)0第四節(jié)排放指標(biāo)一、排放物的濃度定義：從廣義上講，是指排放物在總排氣量中所占的比例對于氣態(tài)排放物（CO、HC、NOx）來說，常用體積分?jǐn)?shù)φ來表示。為了數(shù)據(jù)的普遍性，氣體的體積需要換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)（101.3kPa，水蒸氣分壓為1kPa，273K）固體排放物微粒用質(zhì)量濃度表示，常用單位為mg/m3。二、質(zhì)量排放量單位時間或者按照某標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進行一次測試，在試驗期內(nèi)測出的污染物質(zhì)量，稱為質(zhì)量排放量，通常以（g/h）或（g/test）表示。三、比排放量四、排放率內(nèi)燃機針對單機進行測試時，每單位功排出的污染物質(zhì)量，常用g/(kW.h)表示，用以評價不同種類、排量的內(nèi)燃機的排放性能。排放率定義為燃燒單位質(zhì)量的燃料所排放的污染物質(zhì)量，常用g/kg表示目前排放指標(biāo)中用的較多的是單位里程質(zhì)量排放量（g/km，輕型車排放法規(guī)）；比排放量（g/kW·h，重型車排放法規(guī)）。第五節(jié)提高內(nèi)燃機動力性能與經(jīng)濟性能的途徑1.采用增壓技術(shù)增加進氣空氣的密度，可以是發(fā)動機功率按比例增長。目前柴油機上廣泛采用廢氣渦輪增壓器。采用高增壓后可以使發(fā)動機的pme和PL成倍增長。汽油機受爆燃限制，壓縮行程終了時的壓力和溫度不宜過高，這限制了增壓壓力。現(xiàn)在汽油機電控技術(shù)的發(fā)展解決了這個難題。采用爆燃傳感器。增壓技術(shù)可以提高發(fā)動機高原動力性能和經(jīng)濟性能。提高指示熱效率一般從研究內(nèi)燃機工作循環(huán)入手，深入分析在整個熱功轉(zhuǎn)換過程中，各種熱力損失的大小及其分布，掌握各種因素對熱力損失的影響程度，從而尋找減少這些損失的技術(shù)措施，其中最重要的一方面是對內(nèi)燃機燃燒過程的改進。合理組織內(nèi)燃機燃燒過程一直是核心的研究內(nèi)容。提高指示效率ηit不僅改善了內(nèi)燃機的動力性能，同時也改善其經(jīng)濟性能。2.合理組織燃燒過程，提高循環(huán)指示效率ηit同樣大小的氣缸容積，在相同的進氣狀態(tài)下若能吸人更多的新鮮空氣，則可容許噴入更多的燃料，在同樣的燃燒條件下可以獲得更多的有用功。3.改善換氣過程，提高氣缸的充量系數(shù)Φc4.提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速n增加轉(zhuǎn)速可以增加單位時間內(nèi)每個氣缸做功的次數(shù)，因而可以提高發(fā)動機功率的輸出。提高機械效率可以提高內(nèi)燃機的動力性能和經(jīng)濟性能。方法：改善潤滑、冷卻等，降低機械損失功率。5.提高內(nèi)燃機的機械效率6.采用二沖程提高升功率

理論上，采用二沖程相對于四沖程可以提高升功率一倍。圖a中指示功面積Fi是有用功面積F1和相當(dāng)于進氣、排氣行程中消耗的功的面積F2(即泵損失)相減而成，即Fi=F1－F2。增壓發(fā)動機：Fi=F1+F2（進氣壓力高于排氣壓力）Fi可以用燃燒分析儀或計算方法求得，然后用下式計算Wi(N·m或J)值。Fi——示功圖面積（cm2）a——示功圖縱坐標(biāo)比例尺（Pa/cm）b——示功圖橫坐標(biāo)比例尺（cm3/cm）（2）平均指示壓力

(IndicatedMeanEffectivePressure,IMEP)平均指示壓力是指單位氣缸容積一個循環(huán)所做的指示功(Pa)指示功反映了發(fā)動機氣缸在一個工作循環(huán)中所獲得的有用功的數(shù)量，它除了和循環(huán)中熱工轉(zhuǎn)換的有效程度有關(guān)外，還和氣缸容積的大小有關(guān)。為了對不同工作容積的發(fā)動機工作循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換有效程度作比較，引出了平均指示壓力的概念。pmi——PaWi——JVs——m3常用單位：Pmi——MPaWi——kJVs——LD——氣缸直徑S——活塞行程平均指示壓力是一個假想的平均不變的壓力，以這個壓力作用再活塞頂上，使活塞移動一個行程S所做的功，即為循環(huán)的指示功Wi。也可以寫成：平均指示壓力是從實際循環(huán)的角度評價發(fā)動機氣缸工作容積利用率高低的一個參數(shù)。平均指示壓力是衡量發(fā)動機實際循環(huán)動力性能的一個很重要的指標(biāo)。一般內(nèi)燃機在標(biāo)定工況下的pmi值在下列范圍內(nèi)：柴油機：四沖程非增壓柴油機0.6～0.95MPa四沖程增壓柴油機0.85～2.6MPa二沖程柴油機0.35～1.3MPa汽油機：四沖程摩托車用汽油機0.9～1.43MPa四沖程小客車用汽油機0.65～1.25MPa四沖程載貨車用汽油機0.6～0.85MPa二沖程小型風(fēng)冷汽油機0.4～0.85Mpa內(nèi)燃機單位時間內(nèi)所作的指示功稱為指示功率Pi。每循環(huán)氣體所作的指示功（J）為：具有i個氣缸的發(fā)動機每秒所作的指示功率(W)為：2.指示功率(Indicatedpower)此時單位為：Pi——W;pmi——Pa;Vs——m3;n——r/s實際應(yīng)用時，常用單位為：Pi——kW;Pmi——MPa;Vs——L;n——r/min對四沖程發(fā)動機對二沖程發(fā)動機3.指示熱效率（Indicatedefficiency）指示燃油消耗率（IndicatedSpecificFuelConsumption,ISFC)（1）指示熱效率ηit是發(fā)動機實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值，即對于一臺發(fā)動機，當(dāng)測得其指示功率Pi(kW)和每小時燃油消耗量B(kg／h)時。根據(jù)ηit的定義，可得W1——WQ1——消耗的熱量J（2）指示燃油消耗率是指單位指示功的耗油量，它通常以單位千瓦小時指示功的耗油量來表示。單位：g／(kW·h)表示實際循環(huán)的經(jīng)濟性指標(biāo)ηit和bi之間存在著以下關(guān)系：若以柴油的低熱值Hu＝41868kJ／kg一般內(nèi)燃機的ηit和bi的統(tǒng)計范圍如下：ηitbi／[g／(kW·h)-1]四沖程柴油機0.4l～0.48210～175二沖程柴油機0.40～0.48218～177四沖程汽油機0.25～0.40344～210二沖程汽油機0.19～0.27435～305從統(tǒng)計范圍可以看出：柴油機的指示熱效率高于汽油機，四沖程發(fā)動機的指示熱效率高于二沖程發(fā)動機。上次課主要內(nèi)容：泵氣功、泵氣損失；Wi、pmi；Pi、ηit，bi平均有效壓力：BrakeMeanEffectivePressure,BMEP有效燃油消耗率：BrakeSpecificFuelConsumption,BSFC有效功率：Effectivepower機械損失功率：Mechanicallosspower機械效率：MechanicalEfficiency充量系數(shù)Φc：Volumetricefficiency過量空氣系數(shù)Φa

：Excessairratio/Relativeair-fuelratio§2-3內(nèi)燃機的基本性能指標(biāo)

導(dǎo)入——①、這一節(jié)的內(nèi)容有其特殊性，一方面其內(nèi)容在內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)課中占有比較重要的地位，另一方面是這一節(jié)知識的主要形式就是概念加定義。在教師講課和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中最怕的就是遇到這種情況，授課老師覺得沒有意思，學(xué)生聽的就覺得老師只會對著課本念。②、內(nèi)燃機的基本性能指標(biāo)包括的內(nèi)容較多，含蓋的面也很廣，我們只介紹其中幾個最主要指標(biāo)。③、按各指標(biāo)所表征的內(nèi)容分為：動力性指標(biāo)，經(jīng)濟性指標(biāo)，運轉(zhuǎn)性指標(biāo)，可靠性指標(biāo)，環(huán)境性指標(biāo)等。④、按理論與實際上的區(qū)別分為：指示性指標(biāo)（理論性指標(biāo)，以工質(zhì)做功為基準(zhǔn)，用于工作過程研究），常用下角標(biāo)i或t表示；有效性指標(biāo)（實際性指標(biāo)，以輸出功為基準(zhǔn)，用于制造實驗）等，常用e表示。一、動力性能指標(biāo)1、有效轉(zhuǎn)矩Te：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩（有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。

），單位為·m。2、平均有效壓力Pme：一工作循環(huán)內(nèi)作用于活塞頂上的平均壓力（假想的大小不變的壓力）。它是使活塞移動一個行程所作的功，等于每循環(huán)中單位氣缸工作容積所作的有效功。Pme=30τPe/Vsni=Pi×ηm二行程汽油機,Pme=0.4～0.5MPa二行程柴油機,Pme=0.4～0.8MPa四行程汽油機,Pme=0.6～1.25MPa四行程柴油機非增壓型:Pme=0.6～1.0MPa四行程柴油機增壓型:Pme=0.6～2.5MPaPme是表示發(fā)動機動力性能最具代表性的指標(biāo)！3、有效功率Pe（1）．功率P：內(nèi)燃機單位時間內(nèi)所作的功稱功率。（2）．指示功率Pt：內(nèi)燃機在汽缸中單位時間內(nèi)在理想狀態(tài)下所作的理論功,也就是示功圖上所測的功率。（3）．有效功率Pe.

：指示功率減去消耗于內(nèi)部零件的摩擦損失、泵氣損失和驅(qū)動附件等機械損失后，從發(fā)動機曲軸輸出的功率稱為有效功率Pe.

Pe=i·Vs·Pme·n/(30τ)（Kw）其中τ為沖程系數(shù)：2Stroke:τ=2;2Strokeτ=4有效功率可以利用測功器測定，水力測功器可先測出有效扭矩Te,再用上式計算出有效功率。（4）、標(biāo)定功率（額定功率）Pr內(nèi)燃機出廠時銘牌上寫明廠方標(biāo)定的有效功率，與其所對應(yīng)的負(fù)荷稱為額定負(fù)荷，同理，額定轉(zhuǎn)速。①15分鐘功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。汽車爬坡功率和軍用車輛及快艇的追擊功率。②1小時功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)一小時的最大有效功率。船用主機，工程機械和機動車的最大使用功率。③12小時功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)12小時的最大有效功率。可作為工程機械，機車和拖拉機正常使用功率。④持續(xù)功率：內(nèi)燃機允許長期運轉(zhuǎn)的最大有效功率?？勺鳛殚L期連續(xù)運轉(zhuǎn)的遠洋船舶，發(fā)電站，和農(nóng)林排灌內(nèi)燃機的持續(xù)使用功率（5）其它有效功率①、升功率PL：每升汽缸工作容積發(fā)出的有效功率。一般有：二行程：=10～75Kw/L；四行程汽油機：=40～70Kw/L；四行程柴油機：9～40Kw/L（思考：為什么？）PL=Pe/i×

Vs=

Pme·n/(30τ)×10-3Kw/L②、單位活塞面積功率Pua(unitarea)：衡量燃燒室組件熱負(fù)荷的尺度，表征發(fā)動機的熱負(fù)荷特性。③、經(jīng)濟功率Pc(cost)：在燃油消耗率較小的功率區(qū)運轉(zhuǎn)時的有效功率。④、極限功率Pl(limit)：冒黑煙時的功率，也成最大功率，即瞬間超負(fù)荷時所輸出的功率。一般：Pe./Pl=1.2左右PL是表述發(fā)動機強化程度的重要指標(biāo)！4、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞平均速度（1）、轉(zhuǎn)速n：內(nèi)燃機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)速，用r/min表示。轉(zhuǎn)速對內(nèi)燃機性能和結(jié)構(gòu)影響很大，而且其范圍十分廣泛（86～11000r/min）。①最高轉(zhuǎn)速nmax：柴油機受調(diào)速控制時，所能達到的最高轉(zhuǎn)速；汽油機不能點火時的高轉(zhuǎn)速。②最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nmin：發(fā)動機能穩(wěn)定工作的最低轉(zhuǎn)速。③標(biāo)定轉(zhuǎn)速nr：對應(yīng)額定負(fù)荷和額定功率的轉(zhuǎn)速，④轉(zhuǎn)速工作范圍：在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間所有的轉(zhuǎn)速。（2）、活塞平均速度Vm活塞在氣缸中運動速度是不斷變化的，在行程中間較大，在止點附近速度較小，止點處為零。若已知內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速N時，則活塞平均速度可由下公式計算：Vm=2Sn/60=Sn/30m/s式中S—行程（m）活塞平均速度是表征內(nèi)燃機高速性的一項主要指標(biāo)。根據(jù)活塞平均速度，可將發(fā)動機分為高速、中速和低速三種類型，其具體數(shù)值大致如下：低速機：Vm小于等于6.5m/s;中速機：6.6<Vm<10m/s;高速機：Vm大于等于10m/s。注意：活塞速度高發(fā)動機轉(zhuǎn)速不一定就高，因為還有S的影響！5、發(fā)動機的機械效率ηm=Pe/Pt（同學(xué)們自己思考該定義）一般來講，ηm

g=0.7～0.9;ηmd=0.7～0.85思考：為什么？機械效率與熱效率的區(qū)別？二、經(jīng)濟性能指標(biāo)1、有效燃油消耗率be（ge）燃油消耗率簡稱比油消耗，它是內(nèi)燃機工作時單位有效功率（每千瓦小時）所消耗燃油量的克數(shù)，單位—（g/kw.h）。2、指示燃油消耗率bi：以指示功率計時的耗油率；注：內(nèi)燃機產(chǎn)品說明書中所指的燃油消耗率為有效燃油消耗率；若測出每小時燃油消耗量B和有效功率Pe,則：be=B×103/Pe(g/Kw·h)亦有現(xiàn)代內(nèi)燃機的值be（g/kw.h）范圍汽油機：be=265～340g/kw.h高速柴油機：be=212～251g/kw.h中速柴油機：be=197～281g/kw.h低速柴油機：be=160～190g/kw.h

思考：以你所熟悉的一款車型為例，計算其有效燃油消耗率3、能量轉(zhuǎn)換效率3.1燃燒效率：ηc：完全燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能的比例3.2有效熱效率ηet（1）、定義：燃料實際燃燒所釋放的能量轉(zhuǎn)化成有效功的比例（2）、計算公式：ηet=Wet/Qc=3.6×106/beHu=3.6×103/HuB(Wet為有效功，Qc為燃料實際燃燒所釋放的能量)。一般：ηetg=25～30％;ηetd=35～40％思考指示熱效率ηit（思考：自己定義并導(dǎo)出公式）3.3機械效率：ηm5、汽車的百公里油耗bdbd=Bd/D;單位:L/100KM6、機油更換率Mo(1)、機油消耗率內(nèi)燃機在標(biāo)定工況時，每千瓦時所消耗滑油量的克數(shù)，稱為滑油消耗率。單位為g/kw·h方式有：Hu為低熱值：單位燃料在標(biāo)況（25℃、1個大氣壓）下定容燃燒時，且廢氣中的水為氣態(tài)時，其氣體中的潛熱未釋放出來時的反應(yīng)熱。

①潤滑油經(jīng)活塞環(huán)竄入燃燒室或由氣閥導(dǎo)管流入缸內(nèi)燒掉，未燒掉的則隨廢氣排出。②有一部分燃油在曲軸箱內(nèi)霧化或蒸發(fā)，而由曲軸箱通風(fēng)口排出。一般為0.5～4g/kw·h（2）、潤滑油更換率：汽車：以公里數(shù)計；工機以小時數(shù)計三、環(huán)保性能指標(biāo)導(dǎo)入：①、發(fā)動機的主要排放物有：PM、CO2、CO、Nox、HC、SO2、重金屬和光化學(xué)煙霧等一氧化碳（CO）：一氧化碳是無色無味的氣體，空氣中含量超過0.1%就會中毒。碳?xì)浠衔铮℉C）：成分復(fù)雜，對人體有麻痹、致癌作用，是造成煙霧的因素之一。氮氧化和物（NOx）:有強烈的刺激味，對心臟和肺造成損壞，是大氣形成臭氧的主要因素。二氧化硫（SO2）:有強烈的刺激味，與灰塵一起危害更大。微粒（PM）:微粒的主要成分是碳，大多小于0.3微米，微粒碳核子吸附其他有毒物質(zhì)被吸入肺葉對人體造成損害。CO:過量空氣系數(shù)α＜1時，汽油機達容積的6%α＞1一氧化碳0.2～0.3%HC：與燃燒的緩慢甚至停止有關(guān)，惰轉(zhuǎn)和減速時生成。NOx：取決于火焰溫度、火焰前鋒中是否富氧以及高溫持續(xù)時間，以Ppm:百萬分之一②、各國所遵照的標(biāo)準(zhǔn)不同，美國和歐洲最嚴(yán)格，歐洲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最廣，我國采用，但有所調(diào)整③、環(huán)保性主要包括三項內(nèi)容：排放，噪聲，震動④、逐漸用NMOG代替了HC：non-methaneorganicgas1、排放指標(biāo)附表一:內(nèi)燃機排放—歐洲指標(biāo)排放