【文章內(nèi)容簡介】 示功率ip 、指示效率 it? 及指示油耗 ib[12]。 平均指示壓力 平均指示壓力 mip 為內(nèi)燃機(jī)單位氣缸工作容積的指示功。 mip =siVW (kPa) （ 31） 式中 Wi —— 指示功（ J） sV —— 氣缸工作容積（ L） 由上式（ 31）可 以看出，平均指示壓力就是柴油機(jī)在一個工作循環(huán)中每單位氣缸工作容積（即活塞排量）活塞所獲得的指示功 Wi/Vs。這樣，平均指示壓力 mip 就與氣缸的工作容積大小無關(guān)了，使之成為從柴油機(jī)實(shí)際工作循環(huán)的角度來衡量氣缸工作容積 Vs 利用率高低的一個參數(shù)。 mip 愈高，表示單位氣缸工作容積的利用率也高。因此，平均指示壓力是衡量柴油機(jī)實(shí)際循環(huán) 做功 能力大小的一個很重要的性能參數(shù)。在柴油機(jī)額定功率及額定轉(zhuǎn)速下，平均指示壓力的大小，基本上表征了柴油機(jī)的強(qiáng) 載程度和工作循環(huán)各階段進(jìn)行的完善程度 [6]。額定工況下的 mip 值一般為： 四沖程增壓柴油機(jī) mip =850~2600kPa； 四沖程非增壓柴油機(jī) mip =686~981kPa； 二沖程柴油機(jī) mip =350~1300kPa； 影響柴油機(jī)平均指示壓力 mip 的主要因素一般有如下五個方面： (1)增壓度 當(dāng)柴油機(jī)的過量空氣系數(shù) α不變時，提高增壓度即提高進(jìn)缸空氣質(zhì)量，并相應(yīng)地提高柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 13 每循環(huán)的噴油量，平均指示壓力 mip 將隨著 pk 的提高成正比的提高。 (2)過量空氣系數(shù) 當(dāng)每循環(huán)噴油量不變而增壓度提高時，隨著 pk 的提高， α 也隨著 pk 的提高而增大。 α增大意味著空氣 的 燃油比逐漸變大。在 α≤2以前，隨著 α 的增大，混合氣中的氧氣成分增加，可促進(jìn)燃燒的改善，并且 mip 值也隨著 α 的提高而有所提高。當(dāng) ≥α＞ 2 時，隨著 α的提高，混合氣逐 漸變的比較稀薄， mip 的增加就變得很緩慢。到 α＞ 后，如供油量仍保持不變的話，空氣燃油混合氣變得過于稀薄，使燃燒前期的燃燒速度 dx/dφ（ x 表示缸內(nèi)燃油已燃燒的百分?jǐn)?shù)）大大下降，后燃增加， ηi 下降， mip 也隨之下降。 (3)換氣質(zhì)量 柴油機(jī)的換氣質(zhì)量愈好，殘余廢氣就愈少，氣缸中新鮮空氣填充愈充分，燃油燃燒速度愈高，在膨脹點(diǎn) z 的利用系數(shù) ξz 愈高， mip 值也就愈大。 (4)油氣混合的完善程 度 柴油機(jī)燃油空氣混合完善程度愈高，完全燃燒所需的 α 值愈小，而 mip 值也就愈大；反之，油氣混合不好，所需的 α 值就大，則 mip 值小。 (5)燃燒完全程度 柴油機(jī)燃燒完善程度主要可以從完全、及時、柔和、無煙、低排污等幾個方面來加以衡量，燃燒愈完善，膨脹始點(diǎn)的 熱利用系數(shù)就愈高， mip 值也就愈大，這也就是研究燃燒過程所努力追求的目標(biāo)。但是，由于種種因素的影響，柴油機(jī)的燃燒過程往往難于達(dá)到理想完善 的程度，其中主要與換氣質(zhì)量、壓縮終點(diǎn)的溫度、最大噴油壓力、燃油霧化質(zhì)量等因素的影響有關(guān)。所以，組織好一個較為良好的燃燒過程并非容易，往往要在理論上和實(shí)驗(yàn)上下很大的工夫，即使這樣，有時還難于取得預(yù)想的結(jié)果，這就是組織好一個燃燒過程的困難所在 [13]。 指示功率 柴油機(jī)單位時間內(nèi)所作的指示功稱為指示功率的指示 功率 iP 。 設(shè)一臺內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)為i ，缸徑為 D ，行程為 S ，每個氣缸的工作容積為 sV ，轉(zhuǎn)速為 n ，平均指示壓力為 mip 。則每缸、每循環(huán)工質(zhì)所作的指示功為： Wi = mip sV = mip 42D? S (J) 內(nèi)燃機(jī)指示功率（每秒所作的指示功）為： 柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 14 31030602 ???? ?? inVpniWP smiii （ kW） (32) 式中 ?—— 沖程數(shù)；四沖程 ? =4；二沖程 ? =2； mip —— 平均指示壓力（ kPa）； sV —— 氣缸工作容積（ L）； n—— 曲軸轉(zhuǎn)速（ r/min）。 對于四沖程內(nèi)燃機(jī) 3101 2 0 ??? inVpP smii （ kW） （ 33） 對于二沖程柴油機(jī) 31060 ??? inVpP smii (kW) （ 34） 指示熱效率與指示燃油油耗 指示熱效率 it? 是內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功與 所消耗的燃料熱量之比值。 QWiit ?? （ 35） 式中 Q—— 為得到指示功 iW 所消耗的熱量（ kJ）； iW—— 指示功 (kJ) 若一臺內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)測得其指示功率為 iP (kW)時，每小時燃油消耗量為 B（ kg/h） 時，根據(jù) it? 的定義，可得： uiit BH ??? （ 36） 式中 ? —— 1kWh 的熱當(dāng)量 [KJ/(kWh)]； uH —— 所用燃料的低熱值（ kJ/kg） 指示燃油消耗率 ib （簡稱指示油耗率）是指單位指示功的耗油量。通常以每指示千瓦小時功的耗油量表示。當(dāng)測得內(nèi)燃機(jī)的指示功率 iP （ kW） ,每小時燃油消耗量為 B （ kg/h）柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 15 時，則指示燃油消耗率為： 310??ii PBb （ g/kWh） (37) 根據(jù) ib 的定義 ??uiit Hb? （ 38） ib 、 it? 是評定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。它們的大致范圍是[14]： 四沖程柴油機(jī) it? =～ ib =175～ 210 [g/(kWh)] 二沖程柴油機(jī) it? =～ ib =175～ 210 [g/(kWh)] 柴油機(jī)的有效指標(biāo) 有效功率和機(jī)械效率 (1) 有效功率 eP 內(nèi)燃機(jī)的指示功率 iP 并不能完全對外輸出。在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的傳遞過程中，不可避免地有許多損失， 這些損失主要有：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部運(yùn)動件的摩擦損失，驅(qū)動附屬機(jī)構(gòu)的損失 等。 這些損失所消耗的功率總合即為機(jī)械損失功率 mP 。內(nèi)燃機(jī)的指示功率減去機(jī)械損失功率所得到的是功率輸出軸上所能輸出的凈功率，稱之為有效功率。 mie PPP ?? (kW) （ 39） 內(nèi)燃機(jī)有效功率 eP 是利用測功器和轉(zhuǎn)速計(jì)進(jìn)行測量計(jì)算而得到的。運(yùn)用 下列公式即可求出內(nèi)燃機(jī)的有效功率 eP 。 3q3 101 0 4 ?? ???? nTTnP ttqe ? （ kW） （ 310） 式中 tqT —— 有效轉(zhuǎn)矩（ Nm）； n—— 轉(zhuǎn)速（ r/min）。 (2) 機(jī)械效率 m? 有效功率與指示功率之比稱為機(jī)械效率 m? 柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 16 imiem PPPP ??? 1? （ 311） m? 值越高，表示 eP 接近于 iP ，說明機(jī)械損失功率小。 機(jī)械效率 m? 值的一般范圍是： 汽油機(jī) m? =~ 四沖程非增壓柴油機(jī) m? =~ 四 沖程增壓柴油機(jī) m? =~ 平均有效壓力和升功率 (1) 平均有效壓力 mep 內(nèi)燃機(jī)單位氣缸工作容積所作的有效功，稱為平均有效壓力 mep 。與平均指示壓力一樣， mep 與有效功率 eP 之間的關(guān)系式為： 31030 ??? ? inVpP smee（ kW） (312) 式中 eP —— 有效功率（ kW）； mep —— 平均有效壓力 (kPa)； sV —— 氣缸工作容積（ L）。 對于四沖程內(nèi)燃機(jī) 310120 ??? inVpP see （ kW ） (313) 對于二沖程內(nèi)燃機(jī) 31060 ??? inVpP smee (kW) (314) 由式（ 312）得 31030 ??inV Pp s eme ? (kPa) 柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 17 將式（ 310）代入上式得 iVTiVTp stqstqme ?? ???(kPa) (315) 對于排量（ ivs）一定的內(nèi)燃機(jī)來說， mep 正比于 tqT ，所以 mep 業(yè)反映了內(nèi)燃機(jī)單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。排量一定的內(nèi)燃機(jī)， mep 值越大，則對外輸出功越多，轉(zhuǎn)矩越大。 mep 值是內(nèi)燃機(jī)重要的動力性指標(biāo)。 平均有效壓力 mep 值一般范圍是： 農(nóng)用柴油機(jī) mep =600～ 800（ kPa） 車用柴油機(jī) mep =650～ 1000（ kPa） 強(qiáng)化高速柴油機(jī) mep =1000～ 2900（ kPa） 四沖程載貨汽車用汽油機(jī) mep =600～ 700（ kPa） 四沖程小客車用汽油機(jī) mep =650～ 1200（ kPa） 二沖程小型風(fēng)冷汽油機(jī) mep =400～ 750（ kPa） (2) 升功率 LP 升功率 LP 是指在標(biāo)定工況下，發(fā)動機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。 33 103010130 ?? ?????? ?? npiVinVpiVPP mehsmeseL(kW/L) （ 316） 式中 eP —— 發(fā)動機(jī)的標(biāo)定功率（ kW）； i —— 氣缸數(shù)； Vs—— 每個氣缸的工作 容積（ L）； mep —— 在標(biāo)定工況下的平均有效壓力（ MPa）； n—— 標(biāo)定轉(zhuǎn)速（ r/min）。 升功率 LP 的大小與平均有效壓力 mep 和轉(zhuǎn)速 n 的乘積成正比。 升功率是內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)之一。升功率大，每升氣缸工作容積發(fā)出的有效功率大，同時內(nèi)燃機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷大，表示內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化程度高 [15]。 升功率 LP 的一般范圍是： 柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動力分析 18 農(nóng)用柴油機(jī) LP =9～ 15（ kPa） 汽車用柴油機(jī) LP =11～ （ kPa） 強(qiáng)化高速柴油機(jī) LP =15～ 40（ kPa） 載貨汽車用汽油機(jī) LP =22～ 26（ kPa） 小客車用汽油機(jī) LP =40～ 70（ kPa） 二沖程小型風(fēng)冷汽油機(jī) LP =～ （ kPa） 有效熱效率和有效燃油消耗率 (1) 有效燃油消耗率 eb 有效熱效率 eb 是指單位有效功的耗油量。通常以每千瓦小時的耗油量表示。 1000??ee PBb [g/(kWh)] （ 317） 式中 eb —— 有效燃油消耗率 [g/(kWh)]； B—— 每小時耗油量（ kg/h）； (2) 有效熱效率 et? 有效熱效率是內(nèi)燃機(jī)有效功 eW 與所消耗的熱量 Q 之比值。 Q mie ?? WQW et ?? (318) 將公式（ 35）代入得 mitet ??? ? 與前述 it? 一樣，可得 6et 10b ??ue H? eb 可寫為 柴油 發(fā)動機(jī) 及其曲