提高发动机性能的限制因素

我们已经确立了二和四冲程发动机空气流量的主要特 性。现在需要进一步把空气流量与相应的燃料供给和功率输 出联系起来进行研究。在作这类研究时，就必须考虑到限制 发动机性能的各种因素。这些限制因素主要是来自于所采用 的发动机本身，而不是增压系统。

这些主要限制因素是：机械负荷及合应力，热负荷及热  应力以及有效地燃烧和无烟排气的最低空燃比。通常排气门  的温度是最主要的考虑因素，为了简化对问题的分析，仅只根  据排气门的温度进行热负荷限制的研究(当然，在设计任何  一种特定的发动机时，活塞顶部，活塞环以及气缸套的温度 等，都可能成为问题，但这里，我们不涉及个别的设计问  题。机械负荷的限制，通常是用最大气缸压力，以及有关的  增压压力，发动机压缩比，喷油定时等等来表征的。因为我  们考虑发动机需要的是某种预期压比的增压系统，而没有必  要专门去考虑发动机的机械负荷。发动机所排出的烟度是由  所研制的发动机燃烧系统和空燃比所决定。若假设所研制的  燃烧系统是良好的，那么,我们就仅需对无烟排气有影响的  最低空燃比加以考虑。然而，它不可能是发动机在任何特定  的转速和负荷中的最佳效能运行下的空燃比，所以“最佳 ” 空燃比还必须加以考虑。

压气机的效率和充气冷却器的效率均影响发动机进气歧 管的温度，因而直接影响到发动机的热负荷及空气流量。但 是，在本文的分析中，对这些因素的影响都忽路不计。另 外，涡轮增压器的总效率对排气歧管的压力影响极大，从而也影响到被视作为活塞泵工作的发动机的效率。不过，涡轮 增压器总效率的影响主要是针对高速发动机。对中、低速发 动机相对说来影响甚微，在此也不予考虑。

总之，为了简化分析起见，最重要的限制因素就是废气  (或涡轮进气)温度和空燃比。实际上，所有的这些因素都是 密切相关的，特别是那些扫气气流较少的四冲程发动机更是 如此。图5-10所示为并联式增压的载重汽车四冲程发动机，

将进气歧管到排气歧管的温升 (T₃ ~T₂ ,     见图5-1)作为空 燃比的函数曲线。 (所绘制的图线系为“温升×空燃比 ”与 空燃比之间的关系曲线)。当裂解作用变得明显时，从进气 歧管到排气鼓管的温升，除了理论空燃比附近较高，其它几 乎可以看作常数。对于无紊流燃烧室的大型，低速发动机， 这种关系图线不超过较高的空燃比标线，是非线性的。