发动机机械效率

2.3　发动机机械效率

为了测定评价发动机因泵气、摩擦和热传递损失程度，常用机械效率来评价。机械效率是指发动机的有效功率与发动机的指示功率之比，用η_m表示。根据定义

因

设

式中，k _zj与燃油品质有关，对于确定品种而言，是一个常数，详见表2－6。影响机械效率的直接原因是机械运动副之间的机械摩擦所消耗掉的能量。对摩擦影响较大的有气缸内压力、润滑、冷却和活塞运行速度。

表2－6　燃油(气)值

2.3.1　气缸内燃烧压力对机械效率的影响

气缸内的压力直接作用在活塞环上，活塞环与气缸壁、活塞裙部与气缸壁之间的摩擦力正比于气缸内的压力，压力与正摩擦力相关，压力大摩擦损失就大。机械损失增加，机械效率降低，但气缸压力又与发动机功率成正比。再加上随着压力增加，为保证各部件的强度和刚度，也必须增加各零部件的结构尺寸，这样就随之增加了运动件的惯性力，又会使摩擦损失加大。由以上分析可以得出，发动机功率与机械摩擦相关，或者说凡是使最高燃烧压力增加的因素都将增大摩擦损失(见图2－7)。

图2－7　机械效率、气缸压力与发动机负荷的关系

2.3.2　活塞平均速度

活塞平均速度与发动机转数成比例。速度增加各运动零件的惯性力也增加，导致摩擦损失增加。这种惯性力引起的摩擦损失比因燃烧压力增加所产生的摩擦损失影响要大，燃烧压力是脉冲式的作用(仅在燃烧冲程出现)，而惯性力则在整个工作循环中起作用。

2.3.3　润滑冷却

润滑油品质和冷却液温度对发动机的机械损失影响明显。润滑油的黏度对摩擦力影响很大，如果黏度过大，内摩擦力就大，摩擦损失就大;如果黏度过小则运动副之间不形成油膜，将会造成半干摩擦，摩擦损失也会大，见图2－7(a)。冷却液的温度直接影响润滑油的温度，从而影响润滑油的黏度，进而影响机械效率。冷却液的温度决定气缸的温度，影响气缸内的燃烧压力，见图2－7(b)，冷却液温度过高或过低都会使机械效率下降。由图2－7曲线得知，当冷却液的温度在80℃～95℃之间时可减少机械损失，提高机械效率。

图2－8　机械效率与发动机润滑油温度、冷却液温度的关系