平均有效壓力

平均有效壓力指單位汽缸工作容積所作的循環功。內燃機在標定功率時的平均有效壓力是表示內燃機整個工作過程完善性和熱力過程強烈程度的重要參數之一。它決定於混合氣形成的方法、燃料的種類、燃燒過程與換氣過程的質量、機械效率、進氣壓力和溫度、以及內燃機的冷卻方式與衝程數。

根據平均有效壓力的定義，平均有效壓力可表示為：

式中： ——平均有效壓力 (MEP)；

——有效功（曲軸輸出端的）；

——氣缸工作容積（活塞排量）；

——平均指示壓力；

——機械效率。

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（p）、溫度（T）和循環加熱量（Q）的假定值，以及壓縮比有關。所以與往複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(V-V)。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。

注意：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：

即

式中：

—— 平均有效壓力；

W —— 循環功；

( V-V) —— 排量；

J —— 熱功當量；

Q —— 循環熱量；

η —— 循環效率；

p —— 進氣門處的空氣密度；

e—— 測得的或實際的容積效率；

F —— 燃油-空氣比；

Qc—— 位燃油質量的熱值；

p —— 進氣終點壓力；

m —— 氣體分子量；

M ——氣體質量；

R —— 通用氣體常數；

T —— 進氣終點絕對溫度。

美英和中俄教科書中平均有效壓力具有以下不同含義：

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。

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件所損耗的那部分；

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、驅動附件和從渦輪取得)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后所餘下的那部分。

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”。

IMEP 是平均指示缸內壓力 BMEP 是平均有效缸內壓力，二者都是功/工作容積，但前者的功是通過缸內壓力計算出來的功，即示功圖上的面積；而後者的功則是測功機上顯示的有效功，二者的差值就是機械損失功(廣義）。即IMEP與BMEP具有以下關係：

（1）IMEP-BMEP=FMEP；

（2）BMEP/IMEP =η——(機械效率)。

平均有效壓力值越大，說明單位氣缸工作容積對外輸出的功多，作功能力強，是評定發動機作功能力的重要指標。常見發動機平均有效壓力範圍如下表所示。

表1 常見發動機平均有效壓力範圍