平均有效壓力

平均有效壓力

平均有效壓力所屬現代詞,指的是單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力,記作pme,單位為MPa。顯然,平均有效壓力越大,發動機的作功能力越強。平均有效壓力可以是指示的,也可以是制動的;視效率η是指示熱效率,還是制動熱效率而定。bmep 制動平均有效壓力 平均有效壓力,即平均指示壓力中減去用於克服摩擦損耗後所餘下的那部分。fmep 摩擦平均有效壓力平均指示壓力中用於克服摩擦所損耗的那部分,也即平均指示壓力與平均有效壓力之間的差異。

定義

(1)用文字敘述:

平均有效壓 (MEP)———折合到每單位氣缸工作容積的,每工作循環中的有效功,用單位活塞面積上假設不變的壓力來表示。

(2)用公式表示:

Pme = We/vs = Pi ·ηm

式中:Pme——平均有效壓力 (MEP)

We ——有效功(曲軸輸出端的)

Vs ——氣缸工作容積(活塞排量)

Pi ——平均指示壓力

ηm ——機械效率

目前(1949年以後),美英教科書中的定義是:

(1)用文字敘述:

Mean Effective Pressure. ——

Although the efficiency of the cycle depends only on r, the pressures, temperatures, and the work of the cycle depend on the values assumed for p1, T1, and Q2-3 as well as on the compression ratio. A quantity of especial interest in connection with reciprocating engines is the work done on the piston divided by displacement volume. This quantity has the dimensions of pressure and is equal to that constant pressure which, if exerted on the piston for the whole outward stroke, would yield work equal to the work of the cycle. It is called the Mean Effective Pressure, abbreviated mep. (文獻 :P.27)

The mean effective pressure may be indicated or brake, depending on whetherηis the indicated or brake thermal efficiency.(文獻:P.154)

平均有效壓力——

雖然循環的效率僅決定於壓縮比r,但是循環的壓力、溫度和功還與進氣終點的壓力(p1)、溫度(T1)和循環加熱量(Q2-3)的假定值,以及壓縮比有關。所以與往復式發動機有關的一個具有特殊意義的量就是作用於活塞上的功除以排量(V1-V2)。該量具有壓力的量綱,該壓力在整個向外衝程中,以恆定的值作用在活塞上,所產生的功等於循環功。

平均有效壓力可以是指示的,也可以是制動的;視效率η是指示熱效率,還是制動熱效率而定。

(2)用公式表示:

mep.= w/(V1-V2) = J· Q2-3·η/(V1-V2) = J·pa·eV(F· Qc·η)

= {J· Q2-3·(p1·m/MRT1)/(1-(1/r))} ·η

式中:

mep. —— Mean Effective Pressure. 平均有效壓力

W —— work of the cycle 循環功

( V1-V2) —— piston displacement volume活塞排量

J —— Joule’s law coefficient熱功當量

Q2-3 —— Heat which flows into the cycle 循環熱量

η —— efficiency of the cycle 循環效率

pa —— density of sir at inlet valve 進氣門處的空 氣 密度

eV —— measured or actual efficiency 測得的或實際 的 容積效率

F —— fuel-air ratio 燃油-空氣比

Qc—— heat of combustion per unit mass of fuel單位燃油質量的熱值

p1 —— pressure at inlet end 進氣終點壓力

m —— molecular weight of gas 氣體分子量

M —— mass of gas 氣體質量

R —— universal gas constant通用氣體常數

T1 —— absolute temperature at inlet end 進氣終 點絕對溫度

從以上兩種對“平均有效壓力”的文字表述和公式表達,可以歸納出美英和中俄教科書中的不同含義如下:

1, 在當前的中俄教科書中,不容許用“指示”和“有效”兩個詞,同時修飾“壓力”一詞。也就是說,“壓力”不可能既是“指示的”,又是“有效的”;而在美英教科書中,容許“指示”和“有效”兩個詞,同時修飾“壓力”一詞。例如:“indicated mean effective pressure指示平均有效壓力”。很顯然,這是由於對“有效”這個概念,各有不同的含義所引起的。

2, 在中俄教科書中,“有效”是對“機械效率”而言;但在美英教科書中,“有效”相對應的效率是不確定的,有可能是指示效率,也有可能是制動效率;可見,在美英教科書中的“平均有效壓力”相當於我們的“平均壓力”。他們的“制動平均有效壓力”才相當於我們的“平均有效壓力”。

另一方面,在美英教科書中,為了便於說明制動功率和指示功率之間的差異,常常採用了他們的“指示平均有效壓力”的概念,不是採用我國教科書中的“平均指示壓力”的概念。換句話說:以下各項“平均有效壓力”(除bmep和tmep以外)都不是以(曲軸輸出功率/氣缸工作容積)為基礎的。請看以下的定義:

bmep = imep – mmep – pmep – cmep – amep + tmep

= imep – fmep (文獻: P.313)

式中:

imep—— 指示平均有效壓力,即示功圖上所測得的有效功除以氣缸工作容積

mmep——機械摩擦平均有效壓力,即指示平均有效壓力中用於克服機械摩擦的那

部分

pmep ——泵氣平均有效壓力,即指示平均有效壓力中用於克服泵氣損失的那部分

cmep ——指示平均有效壓力中用於驅動增壓器或掃氣泵所損耗的那部分

amep ——指示平均有效壓力中用於克服驅動附屬檔案所損耗的那部分

tmep ——廢氣渦輪所發出的,並施加給曲軸的制動平均有效壓力

fmep ——摩擦平均有效壓力,即指示平均有效壓力中用於克服摩擦 (包括:機械

摩擦、泵氣、驅動增壓器或掃氣泵、驅動附屬檔案和從渦輪取得)所損耗的

那部分,也即指示與制動平均有效壓力之間的差異。

bmep——制動平均有效壓力,即指示平均有效壓力中減去用於克服摩擦損耗後所餘下的那部分。

在這個公式中,顯而易見,只有“imep”才相當於我國教科書中的“平均指示壓力”;

bmep / imep =ηe ——(機械效率)

為了清楚起見,列表如下:

原文 直譯(美英概念) 相當於中俄的含義

mep 平均有效壓力 平均壓力

imep 指示平均有效壓力平均指示壓力,即在示功圖上測得的指示功除以氣缸工作容積

bmep 制動平均有效壓力 平均有效壓力,即平均指示壓力中減去用於克服摩擦損耗後所餘下的那部分。

fmep 摩擦平均有效壓力平均指示壓力中用於克服摩擦所損耗的那部分,也即平均指示壓力與平均有效壓力之間的差異。

mmep 機 械 摩 擦平均有效壓力平均指示壓力中用於克服機械摩擦的那部分

pmep 泵氣平均有效壓力平均指示壓力中用於克服泵氣損失的那部分

cmep 壓氣或掃氣平均有效壓力平均指示壓力中用於驅動增壓器或掃氣泵所損耗的那部分

amep 驅動附屬檔案平均有效壓力平均指示壓力中用於克服驅動附屬檔案所損耗的那部分

tmep 渦輪平均有效壓力 廢氣渦輪所發出的,並施加給曲軸的平均有效壓力

我們在中,說文獻作者混淆了“平均有效壓力”的概念,其原因就在於此。如果作者不考慮這些差異,原封不動地照搬,無疑就會造成這樣的錯誤。這種錯誤難道不應該指出嗎?

還有,為了說明方便,在我們的教科書中,採用美英概念的“平均有效壓力”來講解制動功率和指示功率之間的差異,當然也是可以的。問題在於:①不能把他們的“平均有效壓力”當作我們的“平均有效壓力”;②必須保持等號兩邊衡等(請見以上bmep的公式)。不能一會兒用“功”來講解;一會兒又用“平均有效壓力”來講解。例如:文獻中說:“從實際循環示功圖的分析中可以發現,面積W以及摻和在面積x和y中的一小部分u(圖中一交叉線表示)所表示的功損失,已經在求取平均有效壓力時包括進去,故將換氣損失中剩餘的有面積(x + y – u)所表示的功損失,定義為泵氣損失。”作者把“功”和“壓力” 摻和在一起進行敘述,而且文中的平均有效壓力又是中俄教科書中的概念,這樣一來,不僅混淆了“功”和“壓力”的概念,而且也混淆了“指示”和“有效”的概念

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