升功率
定義
升功率(kW/L)的定義是在額定工況下,發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的功率。常用符號為PL。PL=Pe/iVs。式中,Pe為發(fā)動機的額定功率(kW);i為氣缸數;Vs為氣缸工作容積(L)。此外,PL=Pme·n/30t。式中,Pme為額定工況下的平均有效壓力(MPa);n為額定轉速(r/min)。
升功率范圍
目前內燃機的Pme和PL值一般在下列范圍內,如表所示:
內燃機 |
Pme/MPa |
PL/kW·L |
農用柴油機 |
0.5-0.7 |
8-15 |
汽車用柴油機 |
0.7-2 |
20-60 |
強化高速柴油機 |
1-2.9 |
20-70 |
四沖程摩托車用汽油機 |
0.78-1.2 |
50-70 |
四沖程小客車用汽油機 |
0.65-1.25 |
40-90 |
二沖程小型汽油機 |
0.4-0.65 |
20-75 |
升功率提高升功率的措施
升功率表示了單位氣缸工作容積的利用率,升功率越大表示單位氣缸工作容積所發(fā)出的功率越大。那么,當發(fā)動機功率一定時,升功率越大發(fā)動機的重量利用率就越高,相對而言發(fā)動機就越小,材料也就越省。 升功率的高低反映出發(fā)動機設計與制造的質量。因為升功率大小主要決定于氣缸平均有效壓力和轉速的乘積。提高升功率就要從提高氣缸壓力和轉速入手,因此提高升功率的具體措施也就有:
升功率提高充氣量
這是四沖程發(fā)動機增加熱量的首要條件,因為燃料燃燒需要空氣,燃料與空氣比較,后者更難以充入氣缸,所以就要改善換氣條件,減少進氣阻力增大氣門通道截面積,有些發(fā)動機就采用4氣門形式。當多氣門結構布置困難時,首先要滿足進氣門的需要,不管氣門布置形式怎么樣,都是進氣門數量等于或者大于排氣門數量。
升功率提高轉速以增加單位時間內的充氣量
現在轎車的發(fā)動機一般都是高轉速發(fā)動機,每分鐘轉速在5千轉以上。
升功率改善混合氣質量和燃燒過程
采用電控燃油噴射系統(tǒng),在所有工況下混合氣的質量盡可能達到最佳,空氣與燃油的混合地點從節(jié)氣門處移至噴油嘴處,燃油直接與吸入的空氣混合,從本質上改善了混合氣的均勻性。
升功率提高發(fā)動機機械效率
提高發(fā)動機機械效率增加有效功的輸出,減少機械損失主要是減少零件之間的摩擦,涉及到零件加工的精度、表面加工質量、潤滑質量、溫度控制及減少附件等。
這里指出的是,多氣門與2氣門設計的結構上最大差異,就是多氣門的配氣結構復雜,增加氣門、導管、凸輪軸搖臂等,有些還要專門增加一支凸輪軸,即雙頂置凸輪軸(DOHC),這些增加的裝置必然會增加機械損失。因此,一些講究實際的廠家仍然在中小型汽車發(fā)動機上采用2氣門設計。以上四點是相互關聯(lián)的,例如發(fā)動機轉速越高引起的每次循環(huán)充氣量減少問題也越突出,這就要采用增大氣門通道截面積的措施,加大進氣門頭直徑或者采用多進氣門形式。但采用多氣門形式又會涉及到發(fā)動機機械效率的問題。世界上的事物總是矛盾并存的,廠家工程師怎樣調整平衡點,盡量完善地處理各種矛盾,就體現在各種發(fā)動機的性能表現上了。