活塞平均速度

活塞平均速度C_m(單位為m/s)是發動機的最重要的結構參數之一，它直接反映了往復運動零件的高速性。

基本介紹

• 中文名：活塞平均速度
• 外文名：mean piston speed
• 單位：m/s
• 性質：活塞式內燃機的最重要的結構參數

簡介

活塞平均速度 是對活塞式內燃機的性能指標有著全面影響的一個重 要參數。 選擇得是否恰當合理，直接影響到內燃機的動力性能，經 濟性能，機械負荷，熱負荷，振動與噪聲特性。

內燃機活塞平均速度為：

式中，—活塞的平均速度 （米/秒）；s—活塞的行程（厘米）；N—曲軸的轉數（轉/分）。一般內燃機活塞 的平均速度大致如圖所示。

一般內燃機活塞的平均速度

對發動機動力性能的影響

活塞式發動機的有效功率N_e可由下式計算出：

式中，N_e ——發動機輸出有效功率（kW）；

P_e——發動機平均有效壓力（MPa）；

D——氣缸直徑（mm）；

V_h——氣缸工作容積（L）；

i——氣缸數目（個）；

n——發動機轉速（r/min）；

τ——發動機衝程數；

C_m——活塞平均速度（m/s）。

可 見，當平均有效壓力P_e與氣缸直徑D一定時，有效功率N_e與活塞平均速度C_m成 正比，隨著發動機活塞平 均速度的提高，可使其升功率增大、體積減 少、重 量減輕、結構更緊湊。

對充量係數的影響

在吸氣過程中，新鮮空氣流經進氣管而進入氣缸內，而進氣管溫度總要高於大氣溫度。這樣，由於溫度差的存在，空氣流過進氣管壁面時，受到不同程度的等壓加熱，造成本身密度下降，其最終結果使充量係數下降。當活塞平均速度增加時(假設發動機活塞行程、負荷一定，僅轉速增加)，因循環重複次數增多而氣缸壁面、進氣管內表面溫度增加，當大氣溫度不變時，溫差增大使新鮮充量空氣加熱量增加，從而因熱傳導使吸入空氣所獲得的溫升△T增加，但另一方面，因轉速增加，新鮮空氣與截面接觸時間急劇減小，故加熱量減少，獲得的溫升△T下降。

對發動機熱負荷的影響

發動機的熱負荷隨平均有效壓力與活塞平均速度的增大而迅速增大。過高的活塞平均速度，必將導致發動機熱負荷增大，從而導致材料的機械性能下降，潤滑油膜破壞甚至形成積炭，結焦現象，使潤滑油消耗量急劇增加，發動機經濟性下降。同時還將破壞受熱運動副零件之間的正常配合間隙，從而導致整機性能下降、惡化。

對壓縮機性能影響

因此，在保證壓縮機運轉可靠性、耐久性和合理的動力經濟指標前提下，提高值對縮小壓縮機的尺寸具有重要意義，這是設計人員努力追求的目的。但是，提高的值，壓縮機的機械摩擦和零件的磨損均增加，機械效率和機器的壽命下降。也決定著工質在壓縮機流通截面處的流動速度。ūp大時，吸排氣閥處的流動阻力損失增大，這樣，降低了壓力係數 ，增加了功率消耗。此外，值也決定著壓縮機的往復慣性力載荷和由此而引起的零件應力和應變的大小。在幾何尺寸和材料相同的情況下，它們是和ūp的平方成正比的，因而，影響到壓縮機的強度和剛度，也影響到壓縮機的動力平衡性。