发动机排量与功率

因此，缩小排量是内燃机获得良好的油耗特性 的决定性因素。 而对于汽油机而言，通过缩小排量转移发 动机部分负荷时的工况点以达到节能目的 的潜力十分巨大。但是为了兼顾汽车的动 力性，必须采用涡轮增压以求在全负荷时 达到较高的升功率。最终导致较低的热损 失和摩擦损失。
所以，缩小排量在汽油机中将成为一种 决定其前途的因素
柴油机比汽油机笨重
2、强化系数
是指平均有效压力与活塞平均速度的乘积
Pme*Cm (m/s)
(活塞一个冲程的时间60/2n)
强化系数越高说明发动机的热负荷和机械负荷越高 随着发动机制造技术的进步，强化系数愈来愈高
三、发动机缩小排量策略
1、目的：
a、缩小了气缸工作容积后，发动机的机件减小， 配合摩擦面减小，因而直接机械摩擦损失
Bugatti W16 1001 hp 8.0L
大众公司16缸的怪兽Bugatti
Output 736kW (1001PS) at 6,000 rpm, 1250 N· m between 2,200 and 5,500 rpm Applications Bugatti Veyron
二、发动机性能指标
高。
所以，就不难理解FIA要把F1从V10 降为V8，降低功率，降低极限速度 ，提高安全性
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了解如何评价发动机的性能，主 要有哪些指标？
（一）、动力性指标
1Fra Baidu bibliotek有效转矩
发动机对外输出的转矩称为 有效转矩 Te，单位为NM
Pe=Te*n/9550 (kw) people buy horsepower, but drive torque
因此，“低转速大转矩”也是发动机 技术所追求的主要目标之一！
一、关于功率与排量的关系
发动机功率 表达式
n发动机转速
Pe=
τ——冲程数
排量 VL=Vs*i
Pme——发动机气缸内工质的平均有效压力
实际上，很容易理解上式是怎么求得的， 工质对活塞所做功＝工质平均有效压力Pme×活塞面积S×活塞行程 ＝Pme×Vs， i个气缸，当然Pme×Vs×i，因为对于每分钟n转的τ行程发动机在做功冲程所需 时间＝（60× τ）/2*n，故此得到上述功率表达式！！
BMW车厂对引擎转速和功率之间关系的理解了：BMW引擎 研发团队相信在‘引擎排量上限’的前提下，提高引擎转速 是增加引擎动力输出的最佳方式。F1引擎内的曲轴每分钟旋 转超过18000次，10个汽缸内活塞每秒钟的位移超过25米。 产生如此高马力及扭力的动力心脏在运用到赛车上时还需要 优秀的变速系统配合，而这当然也是BMW团队的研发重点之 一。 打造大马力的引擎其实不难，不过有些车厂偏好利用增 大排量而不是提升引擎转速的方式来增加引擎马力输出，这 也正是书面上的马力输出数字意义不大的原因。利用增大引 擎排量来增加马力的最大缺点就是引擎体积将无可避免地大 幅增加，引擎重量与耗油率也无可避免会提高，所以BMW选 择提高引擎转速方案的主要出发点就是为了避免前述两种情 形。BMW工程师主要致力于缩减引擎的体积及重量，同时降 低耗油率，相信这打造极限运动车款的关键所在。
无人能及的高转速 宝马引擎背后的秘密
宝马引擎动力超群是F1公认的事实，那么宝马引擎成功的秘密 在哪里呢？
BMW成功的秘密在哪里？其实就在于“无人能及的高转速”。略懂 点引擎基本原理的车迷都能理解“提高引擎转速”是增加引擎功率最 单的办法这个道理，但道理背后的技术瓶颈与困难却超出多数人的 想象(10年来F1赛车引擎转速的增加幅度不到3000rpm)。
b、提高了发动机负荷率。
所谓负荷率是在一个确定的发动机转速下.实际负荷与该转速下 最大可能承受的负荷的比值。随着负荷率下降发动机的效率也 大幅度下降。在柴油机中燃油在较低温度下输入给空气充量并 进行燃烧，不利于提高高压过程热效率。在汽油机中，随着负 荷率下降节流加剧进气管真空度提高，使泵气损失增加热效率 也下降。所以无论汽油机还是柴油机，热效率均随负荷率下降 而恶化。
柴油机Pme≈0.6~2.9 Mpa 汽油机 Pme≈ 0.6~1.2 Mpa 普通轿车发动机转速最高7000rpm,F1达到19000rpm 普通轿车排量也不过3升，F1赛车2.4升，但F1的功率可以达到 700多KW
发动机转速n与汽缸数的关系
对于单缸四冲程发动机，每两转720°，只有 一个气缸工作 对于四缸发动机，发动机旋转两圈即0～720 ° 有几个气缸作功？
这样的曲线一般进行发动机台架试验测得的 ， 获取发动机性能数据，以供汽车整车设计匹 配之用
所谓“高原式”转 矩
大众1.8T AUM
大众1.8 BAF
R18A1
2006 Honda Civic 1.8 SOHC i-VTEC engine
It makes 140hp at 6300rpm and redlines at 7000rpm. Max torque is 174Nm at 4300rpm.
Audi 4.2 V8 FSI
Output 320 kW (435 hp) @ 6800 rpm, 540 N· m from 3000 to 4000 rpm, over 500 N· m between 2500 and 5500 rpm in the S6 and S6 Avant 331 kW (450 hp) @ 7000 rpm, 540 N· m @ 3500 rpm (90% available from 2,300 rpm), 21.7 m/s maximum piston speed, 13,04 bars maximum MEP in the S8 Applications Audi S8, Audi S6 and S6 Avant
output 86 kW (115 hp) at 5200 rpm, 165 N· m (122 ft· lbf) at 2600 rpm 85 kW (115,5 hp) at 5400 rpm, 172 N· m (125 ft· lbf) at 3500 rpm in VW Passat 80 KW (109 hp) at 5400 rpm, 160 Nm (120 ft. lbf) at 3500 rpm in Touran or Caddy 96 kW (130 hp) at 5700 rpm, 195 N· m at 3300 rpm with five valves per cylinder, continuous intake camshaft adjustment, a two-position variable intake manifold and a balancer shaft in the Audi A4
有4缸作功
直列四缸发动机曲拐布置
发动机旋转两圈即0～720有几 个气缸作功？
有6缸作功
直列六缸机工作循环表 （发火顺序：1-5-3-6-2-4-1）
一般而言， 相同排量的 从另外一个角度，对于民用车，为什么同样排量6缸 发动机，汽 要比4缸发动机提速快的原因，当然，除了其他原因 缸数越多， 之外，主要原因就是气缸数多了两缸，每两转多了 越利于提高 两缸工作，所以，一般来说6缸发动机比4缸发动机 发动机转速， 提高功率！ 高级的原因，当然，从制造成本来说，6缸也比4缸
2、汽油机缩小排量应解决的问题
a 、采用增压技术 缩小排量(Downsizing)能提高发动机在低负荷工况下的负荷率， 进而提高燃油经济性。同时为了满足人们对汽车动力性的要求，必 须通过增压来补偿由于缩小排量而损失的标定功率 。 b 、 解决汽油机增压的爆震问题 为此可采用可变压缩比技术，在高负荷、低转速容易发生 爆震的工况区域可采用低压缩比以避免爆震;而在低负荷工况则 可采用高压缩比，以提高燃油经济性。 闭缸控制(Cylinder Shut off)也是一种提高负荷率的有效手 段。较大排量的发动机，例如六缸机可以在低负荷下封闭三个气 缸。 C 、有意降低恒定压缩比发动机的压缩比值 因此增压汽油机的压缩比比恒定压缩比的自然吸气发动机的 压缩比小
升功率达到 57kw/L
本田的i——VTEC技术
由电脑控制 ，根据发动机的工况 自动切换凸轮，改变气门升程，使 发动机既有好的动力性又有好的经济性。 现已发展到三阶段升程控制和可变定时控制！
高输出凸轮工作区域
经济凸轮工 作区域
3、发动机转速n
如前所述，发动机转速越高，发动机的功率越大，但民用车要考虑使用的材料 与耐用性，转速也不过是7000rpm，而F1就不同了，尽管F1的材料用最好的，但 它是为了每一场比赛获得胜利！所以，为了能使发动机功率达致极限，提高转速 是其中有效途径之一，还有，提高转速后，也可以提高最高车速！！！
（二）、经济性指标
1、有效热效率ŋ 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数 柴油机约0.3~0.45 汽油机约0.2~0.3 2、有效燃油消耗率 be
是指发动机每输出1KW h的有效功率所消耗的燃油量 g/( kw h)
（三）、强化指标
是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标 1、升功率 是指发动机在标定工况下，单位发动机排量输出 的有效功率称为升功率PL 升功率越高说明该发动机每升工作容积发出的有效 功率越大，发动机的热负荷和机械负荷越高 汽油机 30～70 kw/L 汽车柴油机 18～30 kw/L
Output 246 kW (335 hp) @ 6600 rpm, 420 N· m @ 3500 rpm, 6800 rpm max 250 kW (340 hp) @ 7,000 rpm in the S4 Applications first in Audi S4 in 2002, Audi A6, Audi A8
在80年代F1赛坛的“涡轮增压引擎时代”，BMW曾推出动力 超过1000匹以上的马力巨兽，不过至今BMW仍偏好在他们的民 用车产品上使用自然进气(NA)引擎。BMW设计时的考虑：有几 家车厂偏好以涡轮增压或是机械增压的方式来提升引擎的输出,但 过去在F1赛道上的经验显示，涡轮增压技术在引擎低转时存在缺 陷，而另一个直到今天仍让我们困扰不已的问题则是涡轮增压引 擎的油耗问题。同时，还要考虑到了自然进气引擎的‘灵敏性’： 不论是赛道上的比赛车手还是一般驾驶人，都希望引擎表现能够 反映出最微小的油门踏板变化——这也就是F1赛车上要使用线传 操控技术(Fly-by-wire)的原因——达到这个境界需要引擎反应与 油门踏板动作之间不能有滞后，而只有采用自然进气方式的高转 速引擎才能胜任这个工作。 无论如何，对于BMW来说，赛车场更大程度上的意义还是一 个尖端技术的检验场，如何将这些技术运用到旗下的民用车上面 才是最重要的任务。李希特最后向我们透露说，搭载新一代直6 引擎的M3车型极限转速已经超过了8000rpm，虽不能与F1引擎 比，但至少已经让普罗大众有机会享受到过去只有顶尖赛车上才 使用的高科技。买得到，用得着，这才是车迷们真正的福音。
Audi 2.0 20 valves engine
Output 130 kW (177 hp) @ 6000 rpm (15.5 m/s piston speed), 230 N· m between 3000 and 5000 rpm (12.1 bars MEP) Application 2004 Audi A6
4、平均有效压力 Pme
平均有效压力是代表发动机热负荷的重要指标，从发挥发动机热效率角度来说， 平均有效压力高能提高发动机的热效率，但平均有效压力提高后，发动机的热负 荷也增加了，它的材料能承受才行，现代发动机的平均有效压力不断提高了，涡 轮增压的汽油机可以达到21kg/cm2，柴油机就更不用说了，但汽车制造厂要在 耐用性和高平均有效压力之间取得折中方案
Audi 6.0 W12
Output 309 kW (420 hp) and 550 N· m, then 331 kW (450 hp) @ 6,200 rpm, 580Nm @ 4,000 rpm,560 N· m from 2,300 to 5,300 rpm Applications 2004 Audi A8, 2004 VW Phaeton, 2004 VW Touareg sport