第1章 发动机基础理论

1.1 发动机性能指标

建立发动机性能指标是为了便于评价其质量。发动机性能指标有两种。一种是以工质对活塞做功为基础的性能指标，简称指示指标，主要有：平均指示压力pi，指示功率Pi，指示燃油消耗率gi和指示热效率ηi。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的影响，直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好坏，因而在工作过程的分析研究中得到广泛的应用。另一种是以曲轴输出功率为基础的性能指标，简称有效指标。有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在生产实践中获得广泛的应用。发动机有效指标包括动力性指标和经济性指标两类。本节主要介绍发动机有效指标。

1.1.1 发动机动力性指标

1.有效功率

发动机曲轴上输出的功率称为有效功率 Pe，由发动机台架试验得出，它总是小于指示功率 Pi。因为在指示功率的机内传输过程中，不可避免地有机械损失，这些损失包括发动机内部运动件的摩擦损失、驱动附属机构的损失及泵气损失等，机械损失所消耗功率的总和称为机械损失功率Pm。因此，有效功率Pe为

为了表明由于机械损失使发动机有效功率减小的程度，引入机械效率ηm的概念。它等于发动机有效功率与指示功率的比值

机械效率值越高，则发动机功率利用程度越高。

2.有效转矩

发动机曲轴输出的转矩称为有效转矩 Me，可由测功器测得。根据所测得的有效转矩Me（N·m）和发动机转速n（r/min），可以得出有效功率Pe，即

3.平均有效压力

发动机单位汽缸工作容积输出的有效功，称为平均有效压力pe，其表达式为

式中，Vh为汽缸工作容积，单位为L。

设一台发动机的缸数为i，汽缸工作容积为Vh（L），转速为n（r/min），平均有效压力为pe（kPa），则发动机的有效功率为

式中，τ为发动机的冲程数，四冲程τ=4，二冲程τ=2。

或

通过Pe与Me之间的关系，pe还可写成

发动机的有效功率、有效转矩、平均有效压力越大，动力性越好。

1.1.2 发动机经济性指标

1.有效燃料消耗率

有效燃料消耗率ge是单位有效功的耗油量。通常以每千瓦小时有效功的耗油量表示，以[g/(kW·h)]为单位。有效燃料消耗率按下式计算：

式中，GT为发动机的每小时耗油量，单位为kg/h。

2.有效热效率

有效热效率ηe是发动机实际循环的有效功与所消耗燃料的热量之比：

式中，Q1为得到有效功所消耗的热量，单位为kJ；We为发动机的有效功，单位为kJ。

1 kW·h的能量为3600 kJ，而完成1 kW·h的功所需要消耗的热量为geHμ/1 000（kJ），其中Hμ为燃料低热值（kJ/kg），则有效热效率为

发动机有效燃料消耗率越小，有效热效率越高，经济性越好。