内燃机机械损失分析

内燃机机械损失分析

序

随着世界能源危机的日益严重，环境污染更加恶劣，减少产生温室效应的co2排放是世界人民为了生存达成的共识，这也对内燃机的节能与环保性能方面提出了愈来愈严格的要求。内燃机是将燃料的热能转变为机械能的原动机。燃料在内燃机气缸内所放出的总热量，只有40%左右能转变为机械功。其他的部分均以不同的热传递方式最终散失于发动机之外，这部分散失的热量一般包括：

1.传递给冷却介质的热量qc；

2.随废气排出而损失的热量qr；

3.余项损失如辐射热损失等大的热量qs。

内燃机工作时，燃料在发动机气缸中燃烧，并以一定的热效率转变为机械功。在机械功当中，除了最终从发动机输出的实际有效功外，还包括克服发动机本身的内部机械摩擦，流动阻力和驱动一些附属部件而消耗的机械工，这部分消耗掉但不能输出的机械功成为内燃机的机械损失。事实上，在内燃机的工作过程中，经过曲轴输出的有效功率ne总小于活塞所获得的指示功率ni，这说明，其间不可避免的要损失一部分功率，这部分损失的功率定义为机械损失功率nm，或平均机械损失压力pm表示。用以衡量内燃机机械损失大小程度的参数称为机械效率，即有效功率与指示功率之比定义为内燃机的机械效率ηm=ne/ni=1-nm/ni.。现代内燃机的机械效率一般在下列数值范围之内：

非增压四冲程柴油机0.75~0.80增压四冲程柴油机0.80~0.92非增压二冲程柴油机0.7~0.8增压二冲程柴油机0.75~0.90四冲程汽油机0.70~0.85煤气机0.75~0.80

我们知道，想要提高内燃机的综合性能，不能只依靠改善气缸内部的热力指标，以提高内燃机的热效率，而且还要尽力设法减小机械损失。要知道内燃机的机械效率的高低直接影响着内燃机的稳定性、经济性、动力性和环保性，因此研究如何提高内燃机的机械效率显得尤为重要。要想提高内燃机的机械效率，首先就必须要弄清楚影响内燃机机械效率的各种因素，才能对症下药。

一、机械损失的来源

经过分析，我们知道内燃机的机械损失功率主要由以下几部分组成：摩擦损失功率nmf，泵气损失功率np，压气机或扫气泵气损失nk和辅助机械损失功率nau。它们共同组成了机械损失的

1.机械摩擦损失

机械摩擦损失是内燃机为克服各运动部件之间的摩擦而消耗的功。它在整机机械损失中所占的份额大概在60%左右。机械摩擦损失中最大的一项是活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦损失，这部分约占整个机械摩擦损失的50%~60%，也就是大概占到了整机机械损失的30%~36%。之所以产生如此多的机械损失是因为活塞和活塞环在气缸套壁面上滑动的面积很大，相对运动速度高，而且又得不到充分润滑，产生高强度的摩擦，因此其在整个摩擦损失中所占的比例最大，这项摩擦损失的数值不仅取决于活塞活塞环的型式、材料、结构特点和

配气间隙等，而且也受到气缸内的气体压力、活塞速度和润滑油粘度的影响；机械摩擦损失的第二大块是连杆、曲轴等零件与之相应的轴承之间的摩擦损失，约占全部摩擦顺势功率的40%~50%，这部分摩擦损失中，主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承所占的比例较大，这项损失的数值随轴承直径的加大和发动机转速的提高而增加，但对气缸的压力变化不敏感，消耗在气门机构上的损失相对轴承来说是比较小的。