浅谈发动机的工作指标及其影响

1、浅谈内燃机的工作指标及其影响 摘要：内燃机的工作指标很多，主要有动力性能指标（功率、扭矩、转速）、经济性能指标（燃料与润滑油消耗率）。运转性能指标（冷启动性能、噪声和排气品质）和耐久可靠性能指标（大修或更换零部件之间的最长运行时间与无故障长期工作能力） 本文主要研究表征动力性能和经济性能指标的各种参数及其相互关系，对排放性能也作详细介绍。 关键字：示功图，指示性能，机械效率，有效功率，空燃比，机械损失，机械效率1， 引言在汽车快速发展的今天，汽车无疑是每个人必选的交通工具，然而作为其驾驶人，很多都不知道存在着什么样的工作指标，在此简单的介绍一下。一 示功图与指示性能指标一、示功图燃料燃烧产生的

2、热量是通过气缸内所进行的工作循环转化为机械功的，即气缸中工质的燃烧压力作用在活塞顶上，通过曲柄连杆机构，在克服了内燃机内部各项损耗后，对外做功。因此，要研究内燃机的动力性能和经济性能，应首先对内燃机的一个工作循环中热功转换的质和量两方面加以分析。内燃机气缸内部实际进行的工作循环是非常复杂的，为获得正确反映气缸内部实际情况的试验数据，通常利用不同形式的示功器或内燃机数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化，所得的结果即为p-V示功图或p-示功图。由示功图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段（压缩、燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化，通过数据处理，运用热力学

3、知识，将它们与所积累的试验数据进行分析比较，可以对整个过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出判断。因此，示功图是研究内燃机工作过程的一个重要依据。二、指示性能指标内燃机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为基础的指标。（一）指示功和平均指标压力指标功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi。指示功的大小可以由p-V图中闭合曲线所占有的在积求得，图示为四冲程非增压和增压发动机以及二冲程发动机的示功图。 发动机的p-V图a)四冲程非增压发动机 b)四冲程增压发动机 c)二冲程发动机如图a所示为四冲程非增压发动机的指示功面积Fi，它是由于相当于压缩、燃烧、膨胀行程中所得到的有用功面积F1和相当

4、于进气、排气行程中消耗的功的面积F2（即泵气损失）相减而成，即Fi= F1- F2。在四冲程增压发动机中（图b），由于进行压力高于排气压力，在换气过程中，工质是对外做功的，因此，换气功的面积F2应与面积F1叠加起来，即Fi= F1+ F2。在二冲程发动机中（图c），只有一块示功图面积Fi，它表示了指示功的大小。Fi可用燃烧分析仪通过采集缸内示功图计算求得，然后用下式算出Wi（N·m或J）值。式中，Fi为示功图面积（cm2）；为示功图纵坐标比例尺（Pa/cm）；b为示功图横坐标比例尺（cm3/cm）。指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量，它除了和循环中热功转换

5、的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热力转换有效程度作比较，引出了平均指示压力（用表示）的概念。所谓平均指示压力（Pa），是指单位气缸容积一个循环所做的指示功，即式中，Wi为发动机一个工作循环指示功（J）；为发动机气缸工作容积（m3）. 若用L为单位，Wi用kJ为单位，则（MPa）为 也可写成，其中D和S分别是为气缸直径和活塞行程由此可以引出平均指示压力的第二概念，即平均指示压力是一个假想的平均不变的压力，以这个压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程S所做的功，即为循环的指示功Wi。 平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容积利用率高

6、低的一个参数，越高，同样大小的气缸容积可以发出更大的指示功，气缸工作容积的利用程度越佳。平均指示压力是衡量发动机实际循环动力性能的一个很重要的指标。 一般内燃机在标定工况下的值在下列范围内： 柴油机 四冲程自然吸气柴油机 0.60.95MPa 四冲程增压柴油机 0.852.6MPa 二冲程柴油机 0.51.3MPa 汽油机 四冲程摩托车用汽油机 0.81.3MPa 四冲程小客车用汽油机 0.81.43MPa 四冲程载货车用汽油机 0.70.85MPa 二冲程小型风冷汽油机 0.40.7MPa（二）指示功率内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。若一台内燃机的气缸数为，每缸的工作容积为Vs

7、(m3)，平均指标压力为（N/m2），转速为n(r/s)，根据的定义，第循环气体所作的指示功（J）为具有个气缸的发动机每秒所作的指示功率（W）为式中，为冲程数，对四冲程内燃机：；对二冲程内燃机：。在实际应用时，一般采用（MPa）, Vs(L), (r/min),(kW)代入可得对四冲程发动机对二冲程发动机（三）指示热效效率和指示燃油消耗率指示热效率是发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值，即式中，为指示热效率；Q1为得到指示功Wi所消耗的热量（J） 对于一台发动机，当测得其指示功率Pi(kW)和每小时燃油消耗量B（kg/h）时，根据的一义，可得式中，为所用燃料的低热值（kJ/kg）。 指

8、示燃油消耗率是指单位指示功的耗油量，通常用单位千瓦小时指示功的耗油量克数g/(kW·h)来表示。 因此，表示实际循环的经济性指标和bi之间存在着以下关系，即一般内燃机的和bi的统计范围如下：四冲程柴油机0.410.50170210二冲程柴油机0.400.50170215四冲程柴油机0.250.40215340二冲程柴油机0.200.28300430从统计范围可以看出：柴油机的指示热效率高于汽油机，四冲程发动机的指示热效率高于二冲程发动机。二 有效性能指标一、机械效率和有效功率上面所讨论的指示性能指标只能评定工作循环进行的好坏，发动机发出的指示功率需扣除运动件的摩擦功率以及驱动风扇、机

9、油泵、燃油泵、发电机等附件年消耗的功率后才能变为曲轴的有效输出，所有这些消耗功率的总和称为机械损失功率，从而有效功率为 有效功率与指示功率之比机械效率，即 内燃机的有效功率（kW）可以利用各种形式的测力器和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴的输出转矩及在同一工况下的发动机转速n,按以下公式求得式中，为发动机输出转矩（N·m） 二、平均有效压力、有效功率和升功率与平均指示压力相似，平均有效压力可看作是一个假想的、平均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功。平均有效压力是衡量发动机动性能的一个重要参数。用以上两式可得出因此，对于一定气缸总工作容积（即

10、）的发动机，平均有效压力Pme值反映了发动机输出转矩的大小，即也就是说，反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。升功率PL（kW/L）的定义是在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。式中，Pe为发动机的标定功率（kW）；i为气缸数；VS为气缸工作容积（L）。 推导可得式中，为标定工况下的平均有效压力（MPa）;n为标定转速（r/min）。可见，升功率PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积的利用率作出的总评价，它与和n的乘积成正比。PL值越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。因此，不断提高和n的水平以获得更强化、更轻巧和紧凑的发动机，一直是内燃机工

11、作者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的重要指标之一。目前内燃机的和PL值一般在下列范围内：Pme/MPaPL/kW·L-1农用柴油机0.50.7815汽车用柴油机0.712045强化高速柴油机12.92045固定船用中速柴油机0.62.548四冲程摩托车用汽油机0.781.25070四冲程小客车用汽油机0.651.254065四冲程载货汽车用汽油机0.60.72550二冲程小型风冷汽油机0.40.652075我国2002年生产的部分内燃机产品的性能参数见表2-1，表2-2列出了国外生产的2003年被评为世界十大最佳车用发动机的性能参数与结构特点。三、

12、由吸入空气量计算平均有效压力根据每循环吸入的空气量计算平均有效压力，可以导出平均有效压力与一些热力学参数之间的关系，从而明确提高平均有效压力的技术措施。在推导前，先给出两个重要定义。（一）充量系数。若把每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态（）的体积V1，其值一般要比活塞排量Vs小，两者的比值定义为充量系数，即式中，、分别为实际进入气缸的新鲜空气的质量、物质的量（mol）、在进气管状态（）下所占有的体积；、分别在进气管状下能充满气缸工作容积的空气质量、物质的量及气缸工作容积。 充量系数是表征实际换气过程进行完善程度的一个极为重要的参数（详见第四章）。（二）过量空气系数燃烧1kg燃料的实际空气量

13、与理论空气之比称为过量空气系数，即式中，为每循环燃料供给量（kg）；为单位质量燃料完全燃烧所需的理论空气质量，称为化学计量空燃比。柴油。对柴油机来说，总是大于1，以保证喷入气缸的柴油机能完全燃烧。柴油机在吸入气缸的空气量一定的情况下，小意味着可以向气缸多喷油，吸入气缸的空气的利用率高，发出的功率大。因此，是反映混合气形成和燃烧完善程度及整机性能的一个指标，应力求减小。减小在小型高速柴油机中主要受燃烧完善程度的限制，在大型及增压柴油机中主要受热负荷的限制。柴油机在全负荷时的一般数值范围为：高速柴油机 =1.21.5增压柴油机 =1.72.2 我国2002年生产的部分内燃机产品的性能参数表发动机形

14、式制造商冲程缸数i缸径D/mm行程S/mm有效功率PE/kW转速n/r·min-1Pme/MPa升功率PL/kW·L-1单缸柴油机风冷单缸柴油机单缸柴油机风冷单缸柴油机单缸柴油机单缸柴油机单缸柴油机单缸柴油机单缸柴油机单缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机增压多缸柴油机多缸柴油机增压多缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机增压多缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压多缸柴油机增压单缸汽油机二冲程风冷单缸汽油机二冲程风冷单缸汽油机二冲程风冷单缸汽油机

15、二冲程风冷单缸汽油机二冲程风冷单缸汽油机二冲程风冷单缸汽油机二冲程风冷多缸汽油机二冲程风冷多缸汽油机多缸汽油机多缸汽油机多缸汽油机多缸汽油机丹阳丹柴动力有限公司武进五菱柴油机有限公司常柴金坛柴油机有限公司安徽全柴动力股份有限公司常柴股份有限公司安徽全柴动力股份公司常柴股份有限公司武进五菱柴油机有限公司云南金马柴油机总厂山东华源莱动内燃机有限责任有限公司扬州柴油机有限责任公司南京依维柯汽车有限公司发动机厂中国第一汽车集团大连柴油机厂珀金斯（天津）动力有限公司昆明云内动力股份有限公司东风朝阳柴油机有限责任公司东风汽车有限公司发动机厂潍坊柴油机厂中国第一汽车集团无锡柴油机厂广西玉柴机器股份有限公司中

16、国第一汽车集团无锡柴油机厂上海柴油机股份有限公司东风康明斯发动机有限公司潍坊柴油机厂陕西汽车制造总厂发动机分厂潍坊柴油机厂淄博柴油机厂资阳内燃机车厂济南柴油机股份有限公司镇江中船设备有限公司船用柴油机厂大连机车车辆厂资阳内燃机车厂重庆红岩内燃机有限公司临沂华盛企业集团总公司重庆宗申摩托车科技集团有限公司江苏春兰动力制造有限公司上海幸福摩托车总厂长春长铃实业股份有限公司洛阳北方易初摩托车有限公司五羊-本田摩托（广州）有限公司重庆力帆实业（集团）有限公司天津汽车夏利股份有限公司内燃机制造分公司沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司中国第一汽车集团一汽动力分厂上海通用汽车有限公司东风汽车厂有限公司发动机

17、厂4444444444444444444444444444444442222222244444111111111144444466666666666128612166111111123446460707075809510010011085939810010010210210210511011211311411412613017017018019022524024025036393950505052.4447086.587.58990.826070758090801151151151159292105127105118115115125132125135135130150200200205210

18、3002752753003041.441.449.55055.557.84173100928076.951.472.942.944.415.95.158.810.311.0313.232766610162.570.6103125132209132152221225147456450790588960240024304410.812.8356.295.867.829.59676126802600260026002600240026002000200022002200320038003600260032003200280024002500280029002200220026002000150015

19、00150015009001000100075060006500680080007200800075008000550052505200520054500.400.500.470.580.650.590.650.680.670.660.570.960.691.710.710.690.781.050.891.150.731.01.461.070.741.341.321.010.991.791.931.460.800.270.520.540.390.530.400.390.470.760.930.790.970.888.6710.9110.1912.4813.0412.8110.8011.4012

20、.2112.1115.2130.4020.8325.3118.9518.3118.2720.9218.5226.8117.5518.3826.7323.1312.3116.7416.5212.6212.3413.4116.0812.214.9926.5356.6260.6651.4464.0753.2248.1462.5635.0040.8434.3442.1940.12 国外生产的2003年3月公布被评为10个最佳车用发动机产品性能参数表发动机形式制造商所缸排列及缸数冲程缸径D/mm行程S/mm压缩比有效功率Pe/kW转速n/r·min-1Pme/MPaPL/kW·L-1

21、备注BMW AG 3L德国宝马汽车公司直列6缸48489.610.2:1165.3859001.12955.51机体/缸盖全铝结构,双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,可变气门正时,4气门BMW AG 3.2L德国宝马汽车公司直列6缸4879111.5:1244.7679001.14575.41机体/缸盖全铝结构,双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,可变气门正时,4气门Daimler ChryslerAG 5.7L美国戴姆勒-克莱斯勒汽车公司V型8缸90º夹角499.590.99.5:1253.5854000.99744.85顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射General MotorsCorps

22、4.2L美国通用汽车公司直列4缸49310210:1202.1360000.97248.62双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,可变气门正时,4气门Ford Motors Co 6L美国福特汽车公司V型6缸90º夹角495104.918:1238.8833001.4640.16柴油机,涡轮增压,顶置凸轮轴,直喷燃烧室,排气涡轮增压Honda Motor Co 2L日本本田汽车公司直列4缸4878411:1176.4083001.27788.31双顶置凸轮轴,电控顺骗子燃油喷射,可变气门正时,4气门Honda Motor Co 3L日本本田汽车公司V型6缸90º夹角4907810

23、.2:1185.2266001.13162.21全铝结构,双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,可变气门正时,4气门Nissan Motor Co.3.5L日本本产公司V型6缸60º夹角495.581.410.3:1210.9562001.16760.30双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,可变气门正时,4气门Volkswagen AG1.8L德国大众汽车公司直列4缸48186.49.0:1165.3859001.88992.86增压中冷,双顶置凸轮轴,电控顺序燃油喷射,5气门Mini 1.6L德国宝马(巴西)汽车公司直列4缸485.87710:112060001.34852.83增压中冷,4

24、气门,单顶置凸轮轴,多点燃油喷射对汽油机来说,在整个运行工况中,可以遇到和的各种情况,采用电控喷射的汽油机,在常用的部分负荷区,为了满足三效催化剂的高转化效率的要求(见第八章),采用氧传感器利用电子控制单元(ECU)将反馈控制在1.0左右；在起动、大负荷（节气门全开）及暖机加速过程中，发动机需要较浓的混合气，此时氧传感器不起作用。ECU根据有关传感器测得的信息，按不同工况对混合气浓度的要求，控制喷油量和值。除了运用过量空气系数来表示燃烧时空气量的燃料量之比外，还可以应用空（料）比或燃（料）空（气）比来表示，它们之间的关系为实际发动机的，可由废所分析法求得或用仪器直接测得。对于自然吸气的四冲程内

25、燃机，也可由耗油量及耗气量按下式示得式中，为发动机的空气消耗量（kg/h）；B为燃油消耗量（kg/h）。根据式（2-27）可得每循环供油量式中，为进气管状态下的空气密度。其中因而 式中，是燃料低热值，其单位为J/kg；的单位为kg/m3；的单位为Pa。实用上，取、的单位分别为kJ/kg、kg/L，则式（2-18）中的单位为MPa。 把代入，为进气管压力（Pa），Ts为进气管温度（K），空气的气体常数R=287J/（kg·K），得若以、（kJ/kg）代入，则式（2-20）建立了动力性能指标和经济性能指标等一系列参数之间的关系，在以后的各章节中可以看到，它是分析发动机性能的一个重要依据。

26、四、有效热效率和有效燃油消耗率衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率和有效燃油消耗率。有效热效率是实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值，即 以式（2-5）代入得 由此可见，在中已经考虑到实际发动机工作时的一切损失了。与上述一样，可得当测得发动机有效效率和每小时耗油量B以后，可利用此式计算出值。有效燃油消耗率是指单位有效功的耗油量，通常用单位千瓦小时有效功所消耗的燃料克数g/(kW·h)来表示，即 由式，g/(kW·h)又可表示为可见，有效燃油消耗率与有效热效率成反比，知道其中一值后，可求出另一值。 一般内燃机在标定工况下的和值大致在以下范围：/g (kW&#

27、183;h)-1低速柴油机0.380.46190225中速柴油机0.360.43200240高速柴油机0.300.40215285（其中较低的值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机）四冲程汽油机0.250.30280340二冲程汽油机0.150.20400550第三节 机械损失与机械效率在评定发动机机械损失时，除了机械损失功率和机械效率外，同平均指示压力、平均有效力的定义相似，也可应用单位气缸工作容积的比参数平均机械损失压力。它的定义是发动机单位气缸工作容积一个循环所损失的功，它可以用来衡量机械损失的大小。参照式（2-13）可以得出（kW）和（MPa）的关系式为式中，为机械损失功率（kW）；为

28、工作容积（L）；n为转速（r/min）。 在致力于提高内燃机性能指标时，应尽可能减少机械损失，提高机械效率。若不注意这点，有时在改善气缸内部指示的同时，却不自觉地增加了机械损失，以致不能获得预期的改进效果。一、机械损失的组成部分（一）活塞与活塞环的摩擦损失这部分损失占整个摩擦损失的主要部分。这是由于它的滑动面积大、相对速度高、润滑不充分等原因造成的。这种摩擦与活塞的长度、活塞间隙以及活塞环的数目和环的张力等结构因素有关。此外，在构造相同的情况下，它随气缸压力、活塞速度以及润滑油粘度的升高而增加。（二）轴承与气门机构的摩擦损失它包括所有主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承等的摩擦损。在这些轴承里，由于润

29、滑充分，纯液力摩擦因数很低，摩擦损失不大，但随着轴承直径的增大和转速的提高，轴颈圆周速度的增大，运动件惯性力增大，这部分损失亦将增加，但它对气缸中压力的变化不太敏感。至于消耗在气门驱动机构上的损耗，在标定功率工况下所占比例是很微小的，在低速小负荷时，它的比例将增大。（三）驱动附属机构的功率消耗这里所指的附属机构，主要是指对保证发动机正常工作所必不可少的部件或总成，如冷却水泵总成（风冷发动机中则是冷却风扇）、机油泵、喷油泵、调速器等；而一些不是每种发动机运转所必要的总成，如发电机、汽车制动用的空气压缩机、真空助力泵等，除非加以说明，一般不包括在内，有时散热器、冷却风扇也不包括在发动机机械损失之内

30、。这些附属机构消耗的功率随发动的转速和润滑油粘度的增加而增大，但与气缸压力无关，它仅占机械损失中的一小部分。（四）风阻损失活塞、连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时，为克服油雾、空气阻力及曲轴箱通风等将消耗一部分功，但其数值是很微小的。（五）驱动扫气泵及增压器的损失在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进气进行压缩而带来的损失。上述诸损失中，可将前四项损失之和视作发动机的内部摩擦损失，并以表示其损耗的功率，扫气泵或增压器所消耗的功率为，因此，发动机的机械摩擦损失功率可表示为在公式中，相当于泵气损失功率的已经在计算时扣除了，因此就定义而言，这部分功率没有包括在项中的必要，但是在测定中要把和分开是

31、很困难的，所以往往用以下两个公式表示高速发动机中的摩擦损失，即或 自然吸气发动机中机械损失各组成部分随活塞平均速度的变化a) 泵气损失 b) 活塞与活塞环的摩擦操损失 c) 气门机构驱动损失 d) 附属机构驱动损失 e) 连杆轴承摩擦损失 f) 凸轮轴承摩擦损失图2-4以平均压力表示了自然吸气发动机机械损失各组成部分的分配情况，可见其中活塞和活塞环的摩擦损失所占的比例最大。据统计，一般发动机中机械损失功率的分布大致为：活塞和活塞环的摩擦损失45%65%整个活塞连杆曲轴机构中的摩擦损失60%70%气门构机的驱动损失2%3%附属机构的驱动损失10%20%泵气损失10%20%所示为一般发动机的范围。

32、二、机械损失的测定机械损失的测定方法有好几种，但要借以获得较精确的数值还是困难的，有待于不断改进。（一）示功图法运用燃烧分析仪测录气缸的示功图，从中算出指示功率值，从测功器和转速计读数中测出发动机的有效功率值，从而可以算出、及值。这种直接测定方法是在发动机真实的工作情况下进行的，从理论上讲也完全符合机械损失的定义，但结果的正确程度往往决定于示功图测录的正确程度，其中最大的误差来源于P-图或P-V图上活塞上止点位置不易正确地确定。此外，在多缸发动机中，各个气缸多少存在着一定的不均匀性，而在试验中往往只测录一个气缸的示功图用以代表其他各缸，这也会引起一定的识差，因此，示功图法一般用于当上止点位置能

33、得到精确标定时才能取得较满意的结果。（二）倒拖法这种方法在具有倒拖的电力测功器的试验台上方可进行。试验时，发动机与电力测功器相连，当发动以给定工况稳定运行，冷却水、机油温度到达正常数值时，切断对发动机的供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且尽量维持冷却水和机油温度不变，这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。但倒拖工况与实际运行情况相比有差别。首先，气缸内不进行燃烧过程，作用在活塞上的气体压力在膨胀行程中大幅度下降，作用在活塞、连杆、曲轴的摩擦损失有所减少。其次，按这种方法求出的摩擦功率中含有不应该有的这一项，且由于排气过程中温度低、密度大，使比实际的还大。再

34、次，倒拖在膨胀、压缩行程中，由于充量向气缸壁的传热损失，以至于P-V图上膨胀线和压缩线不重合而处于它的下方，出现了如图2-6所示的负功面积，而实际上，在测量该工部下的有效功率时，这部分传热损失已被考虑在内。这三咱因素的综合结果是：倒拖时所消耗的功率要超过发动机在给定工况工作时的实际机械损失，在低压缩比发动机中，误差大约为5%，在高压缩比发动机中，误差有时可高达15%20%，因而此方法在测定汽油机机械损失时得到较广泛的应用。（三）灭缸法此法仅适用于多缸发动机。当内燃机调整到给定工况稳定工作后，先测出其有效功率，之后在喷油泵齿条位置不变的情况下，停止向某一气缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法迅速

35、将转速恢复到原来的数值，并重新测定春有效功率。这样，如果灭缸后其他各缸的工作情况和发动机械损失没有变化，则被熄灭的气缸原来所发出的指示功率()x为依次将各缸灭火，最后可以从各缸指示功率的总和中求得整台发动机制指示功率为然后可以求出和。采用这种方法时，只要停止一缸的燃烧不致引起进、排气系统的异常变化，如排气管地构不致因一个气缸灭火而引起足以破坏其他气缸换气规律和充量系数的排气压力波变化的情况下就会相当准确，其误差在5%以下。对于增压发动机，由于排气压力波发生变化，对于汽油机，由于进气情况改变，往往得不到正确的结果。 发动机在倒拖时的P-V图（四）油耗线法由式（2-6）得当发动机空转（无负荷），且

36、不随负荷增减而变化时，可得两式相除，得式中，为发动机空转时的燃油消耗量。用油耗线法坟柴油机的值图2-7所示为一台柴油机的转速不变的情况下进行负荷特性试验（详见第九章）时所获得的第小时燃油消耗量与平均有效压力的关系曲线，如果把燃油消耗量曲线延长并示出其与横坐标轴的交点，就可以求得值。这个方法虽然只是近似的方法，但只要在低负荷附近燃油消耗量曲线为直线就相当可靠，即使没有电力测功器和燃烧分析仪也能进行测定。但是，这种方法不适用于用节气门调节功率的汽油机。当测得其值后，其机械效率可近似地用下式估算，即式中，B为欲测取的工况的小时燃油消耗量。在以上所介绍的几种测定机械效率的方法中，倒拖法只能用于配有电力

37、测功器的情况，因而不适用于大功率发动机，而较适用于测定压缩比不高挑拨离间油机的机械损失。对于排气涡轮增压柴油机（），由于倒拖法和灭缸法破坏了增压系统的正常工作，因而只能用示功图法、油耗纯法来测定机械损失。对于排气涡轮中增压、高增压的柴油机（），除示功图外，尚无其他适用的方法。一般内燃机的机械效率大致在以下范围：非增压柴油机0.780.85增压柴油机0.800.92汽油机0.800.90第四节 排放指标为了评定内燃机对环境污染程度，常采用以下指标：一、排放物的浓度内燃机排放物的浓度，从广义上来说，是指排放物在总排气量中所占的比例。对于气态排放物如CO、HC和NOx（NO、NO2）来说，常用体积分

38、数来表示。一般内燃机的气态排放物都可作为理想气体处理。为了数据的普遍性，气体的体积要换算到标准大气状态（内燃机工程标准的在气状态为总压力101.3kPa，水蒸气分压为1kPa，温度273K）。现代测量内燃机气态排放物的仪器都是基于物理或化学原理，在标准大气状态下用标定气进行标定的流程仪器（详见第八章），测量结果用体积分数表示。内燃机固体排放物如柴油机的微粒等用质量浓度表示，常用单位为mg/m3，对于排放物中的特殊微量物质，单位为。二、质量时间或按某排放标准规定，进行一次测试，在试验其内测出的污染物质量，称为质量排放量，通常以g/h或g/测试（g/test）表示。安装内燃机的车辆按规定的工况组合

39、（称为测试循环）行驶后折算到单位里程的排放量，称为（单位）里程质量排放量，常用单位变g/km。三、比排放量内燃机针对单机进行排放测量时，每单位功排出的污染物质量，常用g/(kW·h)表示，用以评价不同种类、排量的内燃机的排放性能。比排放量与内燃机的燃料消耗率类似，也可称为污染物排放率，比排放量可以根据测得的发动机功率、排气流量、污染物浓度、污染物密度等数据计算。汽油机、天然气发动机、液化气发动机计算比排放时，可相应参阅有关国家标准进行。四、排放率（或排放指数）排放率定义为燃烧单位质量的燃料所排放的污染物质量，理论上是个量纲一的量，实践中为方便起常用g/kg表示。排放率在研究各种燃烧排

40、放源对大气环境影响时常用到，因为根据燃料消耗量的排放率可以方便地计算污染物总量，但对内燃机而言，排放率随工况变化十分复杂，所以应用不多。目前排放指标中用得较多的是单位里程质量排放量（g/km，轻型车排放法规）和比排放量g/(kW·h)，重型车排放法规。第五节 提高内燃机动力性能与经济性能的途径为阐明改善内燃机工作过程来提高其动力性能和经济性牟取各种措施，首先分析影响单位气缸工作容积的输出功率，即升功率PL的各因素。一、采用增压技术在保持过量空气数等参数不变的情况下，增加吸进空气的密度可以使发动机功率按比例增长。这就需要在内燃机上装置增压器，使空气进入气缸前进行预压缩。目前，在柴油机上

41、广泛采用排气涡轮增压器，尤其当采用高增压后，可以促使柴油机的和成倍增长。与此同时，它还是改善柴油机的经济性、降低比质量、降低废气在害排放、降低排烟、节约原材料一项最有效的技术措施。由于采用增压，柴油机的值已超过3MPa，单位功率质量可降低到2kg/Kw以下。汽油机由于受爆燃限制，压缩行程终了时的压力和温度不宜过高，这就限制了增压压力。增压后，一般功率的提高也仅在30%40%之一间。内燃机的增压技术还可以用来恢复在高原使伤脑筋的内燃机的功率，因为随海拔高度的增加，进气密度下降，燃烧恶化，装备增压发动机的汽车，其高原动力性能与经济性能可以得到明显改善。二、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率提高指示效率不仅改善了内燃机的动力性能，同时也改善其经济性能，因此，需要从研究内燃机工作循环入手，深入分析在整个热功转换过程中， 各种热力损失的大小及其分布，掌握各种因素对热力损失的影响程度，从而寻找减少这些损失的技术措施，而其中最重要的一个方面就是对内燃机燃烧的过程的改进。随着柴油机的