发动机紧凑性指标及其影响因素

发动机紧凑性是评价发动机结构紧凑性及金属材料利用程度的一个指标。通常是指发动机的质量和外形尺寸。衡量发动机质量的指标是比质量，衡量发动机外形尺寸的指标是单位体积功率和结构紧凑性系数。

（一）比质量

比质量是指发动机的干质量与其标定功率的比值。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。由定义可得：

式中　m——干质量；

pe——标定功率。

比质量是发动机紧凑性的一个指标，是用来表征发动机质量利用程度和总体结构紧凑程度的指标。汽车柴油机的比质量一般为3.5～5 kg/kW，工程机械柴油机的比质量一般为4～7 kg/kW，农用柴油机的比质量一般为7.6～20.4 kg/kW。现代坦克柴油机的比质量一般在1.5～3 kg/kW。

（二）单位体积功率

单位体积功率Nv是用来衡量发动机外形尺寸的指标。即

式中　Pe——发动机的标定功率（kW）；(www.xing528.com)

V——发动机的外形体积，即发动机的长、宽、高的乘积（m3）。单位体积功率还可写为：

由式（2-13）可知，单位体积功率决定于升功率PL以及发动机总排量Vh和其外形体积V的比值k（k=Vh/V，其单位为L/m3，k称为总布置紧凑性系数）。这说明了要提高单位体积功率，除了必须提高升功率外，还应该尽量提高总布置结构的紧凑性。

单位体积功率对一般发动机的设计不是十分重要，但它是军用发动机设计的一个十分重要的指标，它们要求单位体积功率要尽可能的大，现代主战坦克的水冷式柴油机的单位体积功率一般在300～370 kW/m3之间，研制中的主战坦克水冷式柴油机的单位体积功率有的高达1 114 kW/m3，而主战坦克的风冷式柴油机的单位体积功率（包含冷却系附件）在83.7～232.9 kW/m3。目前先进柴油机的单位体积功率高达1 360 kW/m3。

（三）结构紧凑性系数

结构紧凑性系数是指发动机总排量Vh和其外形体积V的比值，可写为：

其单位为：L/m3。

结构紧凑性系数是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标。发动机的结构紧凑性，除了与发动机主要机构的结构、布置方案直接有关外，也与附件的大小和布置有很大关系。所以设计时不仅要注意发动机主要机构的结构布置的紧凑性，还应该注意研制结构尺寸小而性能好的附件。

不同用途的发动机对质量和外形尺寸的要求不同，如汽车发动机对质量和外形尺寸的要求都要小，而工程机械和一般农用机械发动机可以稍大一些，坦克和高速舰艇发动机要求体积小而质量可以稍大一些。现代主战坦克的水冷式柴油机的总布置紧凑性系数在9.49～30.6 L/m3之间，而现代主战坦克的风冷式柴油机的紧凑性系数在5.6～12.38 L/m3。