1.2 基本理論

1.2.1 發動機的性能指標

發動機的性能指標是用來衡量發動機性能好壞的標準。發動機的主要性能指標有：動力性能指標，經濟性能指標和排放性能指標，此外還有運轉性能，工作可靠性，結構工藝性等指標。發動機的性能指標按照建立指標體系基礎不同，可以分為兩類。一種是以工質對活塞做功為基礎建立起來的性能指標，簡稱指示指標，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換的工作循環進行的好壞，因而在工作過程的分析研究中得到廣泛的應用。另一種是以曲軸輸出的凈功率為基礎建立起來的性能指標，簡稱有效指標。有效指標被用來直接評定發動機實際工作性能的優劣，因而在生產實踐中獲得廣泛的應用。本節主要介紹發動機有效性能指標。

1.動力性能指標

發動機動力性能主要包括有效轉矩、有效功率和平均有效壓力。

1）有效轉矩：指發動機通過曲軸或飛輪對外輸出的轉矩，通常用M_e表示，單位為N·m。有效轉矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿傳給曲軸產生的轉矩，并克服了摩擦、驅動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈轉矩。

2）有效功率：指發動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，通常用P_e表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效轉矩和曲軸轉速的乘積。發動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定，測出有效轉矩和曲軸轉速，然后用下面公式計算出有效功率：

式中M_e——有效轉矩，N·m；

n——曲軸轉速，r/min。

3）平均有效壓力p_e：發動機單位氣缸工作容積（L）所輸出的有效功稱為平均有效壓力。通常用符號p_e表示，單位為Pa或kPa。即

式中W_e——單個氣缸的循環有效功，J；

V_h——氣缸工作容積，L。

如果用i表示氣缸數，n表示發動機轉速（r/min），τ表示行程數，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的關系為

平均有效壓力越高，有效轉矩越大，發動機的動力性越好。發動機的平均有效壓力一般為：

汽油機 p_e=650～1200kPa

柴油機 p_e=600～950kPa

2.經濟性能指標

通常用有效燃油消耗率來評價內燃機的經濟性能。有效燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，常用發動機每發出1kW有效功率在1h內所消耗的燃油質量（以g為單位），燃油消耗率通常用g_e表示，其單位為g/kW·h，計算公式如下：

式中G_T——每小時的燃油消耗量，kg·h；

P_e——有效功率，kW。

很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經濟性越好。通常發動機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 g_e=270～410g/（kW·h）

柴油機 g_e=215～285g/（kW·h）

3.排放性能

排放性能指標包括排放煙度、有害氣體（CO，HC，NO_x）排放量、噪聲等。