1.2 基本理论

1.2.1 发动机的性能指标

发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。发动机的主要性能指标有：动力性能指标，经济性能指标和排放性能指标，此外还有运转性能，工作可靠性，结构工艺性等指标。发动机的性能指标按照建立指标体系基础不同，可以分为两类。一种是以工质对活塞做功为基础建立起来的性能指标，简称指示指标，主要包括：平均指示压力p_i、指示功率P_i。各种外来因素的影响，直接反映由燃烧到做功转换的工作循环进行的好坏，因而在工作过程的分析研究中得到广泛的应用。另一种是以曲轴输出的净功率为基础建立起来的性能指标，简称有效指标。有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在生产实践中获得广泛的应用。本节主要介绍发动机有效性能指标。

1.动力性能指标

发动机动力性能主要包括有效转矩、有效功率和平均有效压力。

1）有效转矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩，通常用M_e表示，单位为N·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆传给曲轴产生的转矩，并克服了摩擦、驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净转矩。

2）有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用P_e表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效转矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效转矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率：

式中M_e——有效转矩，N·m；

n——曲轴转速，r/min。

3）平均有效压力p_e：发动机单位气缸工作容积（L）所输出的有效功称为平均有效压力。通常用符号p_e表示，单位为Pa或kPa。即

式中W_e——单个气缸的循环有效功，J；

V_h——气缸工作容积，L。

如果用i表示气缸数，n表示发动机转速（r/min），τ表示行程数，V_h表示气缸工作容积，则平均有效压力p_e和有效功率P_e的关系为

平均有效压力越高，有效转矩越大，发动机的动力性越好。发动机的平均有效压力一般为：

汽油机 p_e=650～1200kPa

柴油机 p_e=600～950kPa

2.经济性能指标

通常用有效燃油消耗率来评价内燃机的经济性能。有效燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量，常用发动机每发出1kW有效功率在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位），燃油消耗率通常用g_e表示，其单位为g/kW·h，计算公式如下：

式中G_T——每小时的燃油消耗量，kg·h；

P_e——有效功率，kW。

很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率g_e是最小值。g_e的值一般为：

汽油机 g_e=270～410g/（kW·h）

柴油机 g_e=215～285g/（kW·h）

3.排放性能

排放性能指标包括排放烟度、有害气体（CO，HC，NO_x）排放量、噪声等。