评价一台发动机好坏,需要用一批性能指标来衡量。常见的性能指标有动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和可靠性、耐久性能指标等。
图1-41 发动机型号标注
1.动力性能指标
发动机动力性能指标常以有效转矩、发动机转速和有效功率等表示。
(1)有效转矩 发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩,以Te表示,单位为N·m。可以用发动机台架试验方法测得。
(2)发动机转速 发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速,用n表示,单位为r/min。发动机转速的高低,关系到单位时间内做功次数的多少或发动机有效功率的大小。
(3)有效功率 发动机曲轴输出的功率称为有效功率,用Pe表示。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积
式中 Te——有效转矩(N·m);
n——发动机转速(r/min)。
发动机制造厂按国家规定所标定的发动机有效功率称为标定功率,发动机名称牌上标明的功率就是标定功率。标定功率时的发动机转速称为标定转速。
标定功率是根据发动机用途、使用特点以及连续运转时间来确定的,各个国家有所不同,我国内燃机功率标定分为四级,见表1-5。
表1-5 我国内燃机功率标定
相同排量的发动机,功率越大,动力性能越好。为了衡量不同发动机的动力性能,发动机还常采用升功率Pc表示,它是指发动机在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率越大,发动机动力性能越好。
式中 Pc——升功率(kW/L);
Pe——有效功率(kW);
Vs——单缸气缸工作容积(L);
i——气缸数。
2.经济性能指标
发动机经济性能主要用燃油消耗率或有效热效率等表示。
(1)燃油消耗率 发动机每发出1kW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量(以g为单位),称为燃油消耗率,用be表示。可按下式计算
式中 B——发动机每小时消耗的燃油质量(kg/h);
Pe——发动机的有效功率(kW)。(www.xing528.com)
(2)有效热效率 燃料中所含的热量转变为有效功的比例称为有效热效率,用ηe表示
式中 We——发动机有效功(kJ);
Q1——燃料中所含的热量(kJ)。
当测得发动机有效功率Pe和每小时消耗的燃油质量B时,则
或
式中 Hu——燃料低热值(kJ/kg)。
现代汽车汽油机ηe值一般在0.30左右,柴油机在0.40左右。
3.运转性能指标
发动机的运转性能指标主要指排放指标、噪声、起动性能等。
(1)排放指标 发动机的排气中含有多种对人体有害的物质,主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、醛类和微粒(含炭烟)等。其主要危害见表1-6。
表1-6 发动机主要有害排放及危害
据资料介绍,目前世界汽车保有量为10亿辆左右,每年排向大气中的有害物质高达7亿多吨,这严重污染了大气,已形成公害。为此,各国都制定了相应的汽车排放标准,如美国加州汽车排放法规,它是目前世界上最严的标准。欧洲Ⅳ号排放标准已经于2005年1月1日通过形式认证,并于2006年1月1日通过一致性认证。
我国排放标准参照欧洲法规体系,2000年开始执行国Ⅰ标准,2003年开始执行国Ⅱ标准,2005年12月30日起,正式执行国家第三、第四阶段机动车排放标准(相当于欧Ⅲ号、欧Ⅳ号排放标准),自2007年1月1日起,对轻型柴油车实施国Ⅳ排放标准。具体排放标准见表1-7。
表1-7 汽车排放标准(g/km)
(2)噪声 噪声是发动机工作时发出的一种声强和频率无一定规律的声音,主要有燃烧噪声和机械噪声。它不仅损害人的听觉器官,还伤害神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统,容易使人性情烦躁,反应迟钝,甚至耳聋,诱发高血压和神经系统的疾病。汽车是城市主要噪声源之一,发动机又是汽车的主要噪声源,应该给予控制。我国的噪声标准(GB/T 18697—2002)规定,乘用车的噪声不得大于79dB(A)。
(3)起动性能 起动性能是表征发动机起动难易的指标。发动机起动性能好,便于汽车起步行驶,同时减少了起动时的功率消耗和发动机的磨损。
起动性能一般以一定条件下的起动时间长短来衡量。我国标准规定,不采用特殊的低温起动措施,汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动,能在15s以内达到自行运转。
4.可靠性与耐久性能指标
可靠性与耐久性也是汽车发动机使用中的两个重要指标。
(1)可靠性 可靠性是指发动机在规定的运转条件下,具有持续工作,不至因为故障而影响正常运转的能力。一般以保证期内的不停车故障数、停车故障数、更换主要零件和重要零件数等具体指标来衡量。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定,我国汽车发动机应能在标定工况下连续运行300~1000h。
(2)耐久性 耐久性是指发动机在规定的运转条件下,长期工作而不大修的性能。一般以发动机开始使用到第一次大修前累计运转的时间表示。
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