发动机经济性指标及全寿命周期费用

发动机经济性指标是指生产成本、运转中的消耗及维修费用等。它包括有效燃油消耗率、机油消耗率、全寿命周期费用等指标。

（一）有效燃油消耗率

有效燃油消耗率是指发动机输出1 kW·h的有效功所消耗的燃油量，用be表示，单位为g/（kW·h）。

式中，Gf=3.6×Δv×ρt/Δt；Pe=（n×Te）/9 550。所以，

式中　be——有效燃油消耗率（g/（kW·h））；

Δv——单位时间内燃油流量（mL）；

ρt——燃油密度（g/cm3）；

Δt——单位时间 （s）；

n——发动机转速（r/min）；

Te——发动机有效转矩（N·m）。(www.xing528.com)

发动机有效燃油消耗率越小，发动机经济性越好。发动机燃油消耗率主要与发动机工作过程、燃烧室结构以及机械效率等相关，因此改善燃烧、降低散热损失和机械损失可以降低燃油消耗率。发动机有效燃油消耗率会随着发动机功率的变化而变化，因此一般以标定工况时输出1 kW·h有效功所消耗的燃油量来表达（有的采用外特性最低的燃油消耗率作为指标）。在标定工况下，现代坦克和工程机械柴油机的燃油消耗率一般在215～270 g/（kW·h）之间，农用柴油机的燃油消耗率一般在220～260 g/（kW·h）之间。

（二）机油消耗率

机油消耗率是指发动机输出1 kW·h的有效功所消耗的机油量，用bo表示，单位为g/（kW·h）。

机油是保障发动机正常运转，延长发动机使用寿命的重要因素之一，良好的机油具有润滑、冷却、清洁、抗磨损、密封、防锈等功能。机油输送到发动机燃烧室运动部件如活塞、缸套、涡轮增压器等，由于活塞环、气门油封等位置存在间隙，会有极少量机油窜入燃烧室燃烧，因此发动机运行正常情况下也会有极少量的机油消耗量。一般机油消耗量过高，可能的原因有活塞环或气缸壁过度磨损、气门油封磨损老化、润滑系统机油渗漏、机油添加量过多等。

由于机油的价格远高于柴油，同时，随着排放要求及燃烧效率的提高，燃油形成的颗粒物密度在减小，未燃机油形成的排放颗粒物密度越来越大，因此要求发动机的机油消耗率尽可能小。正常发动机机油消耗率范围在0.1～0.3 g/（kW·h）之间。根据《汽车发动机性能试验方法》 （GB/T 19055—2003）规定机油消耗率的测量方法，在额定转速和全负荷运行24 h，机油消耗量（单位：L）/燃油消耗量（单位：L）的比例不得超过0.3%。

（三）全寿命周期费用

根据GJB/Z 91—1997标准，发动机全寿命周期费用是指发动机寿命周期内用于研制、生产、使用与保障以及退役所消耗的一切费用总和。它可分为购置费用和运行维修费用。购置费用是指发动机未投入使用以前阶段发生的费用，包括论证、设计、开发、生产及安装；运行维修费用是指发动机投入使用以后阶段发生的费用，包括能源消耗、维修、备品配件、人员配置和培训费用等，与产品可靠性和维修水平有关。

全寿命周期费用是衡量发动机经济性最合理的指标之一，因为购置费用与运行维修费用相比占比较小，因此通常在发动机研究过程加大投资来改善可靠性和维修性，换来全寿命周期费用的节约，谋求最佳的经济效益。