升功率

对气缸工作容积利用率的总评价

升功率是从发动机有效功率的角度对气缸工作容积的利用率作出的总评价。升功率的值越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。因此，不断提高Pme（平均有效压力）和n（转速）的水平以获得更强化、更轻巧和紧凑的发动机，一直是内燃机工作者致力以求的奋斗目标，因此升功率是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的重要指标之一。

基本介绍

发动机的升功率体现在以下方面,即动力性和经济性。也就是说发动机要具有较好的功率、良好的加速性和较低的燃料消耗量。影响发动机功率和燃料消耗量的因素有很多，其中影响最大的因素有排量、压缩比、配气机构。但这只是泛指而言。具体到发动机的比较，由于用途、设计、材料及制造工艺的差别，往往造成显著差别。

一些排量大的发动机功率不一定比排量小的发动机功率大，例如以排量比较，甲车是2.0升发动机最大功率是97千瓦，乙车是2.2升发动机最大功率却只有79千瓦。同样，有些车排量相同，同是2.0升发动机但输出功率却不一样。因此，就产生了一个衡量指标，即称为升功率。

发动机以曲轴输出功率为基础的指标称有效指标，这种指标表示整个发动机性能的高低。有效指标包括有效功率、有效扭矩、升功率等等。一般以为，功率和扭矩这两项指标就能够反映发动机的优劣，其实不然。不是功率和扭矩越大的发动机就越好，真正能够反映发动机动力的指标是每升气缸工作容积所发出的功率，即升功率。

定义

升功率(kW/L)的定义是在额定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的功率。升功率的表达式为：

式中，Pe为发动机的额定功率(kW)；i为气缸数；Vs为气缸工作容积（L）。此外，PL=Pme·n/30t。式中，Pme为额定工况下的平均有效压力(MPa)；n为额定转速(r/min)。

范围

内燃机的Pme和PL值一般在下列范围内，如表1所示：

表1 内燃机的Pme和PL值范围

提高措施

升功率表示了单位气缸工作容积的利用率，升功率越大表示单位气缸工作容积所发出的功率越大。那么，当发动机功率一定时，升功率越大发动机的重量利用率就越高，相对而言发动机就越小，材料也就越省。升功率的高低反映出发动机设计与制造的质量。因为升功率大小主要决定于气缸平均有效压力和转速的乘积。提高升功率就要从提高气缸压力和转速入手，因此提高升功率的具体措施也就有：

提高充气量

这是四冲程发动机增加热量的首要条件，因为燃料燃烧需要空气，燃料与空气比较，后者更难以充入气缸，所以就要改善换气条件，减少进气阻力增大气门通道截面积，有些发动机就采用4气门形式。当多气门结构布置困难时，首先要满足进气门的需要，不管气门布置形式怎么样，都是进气门数量等于或者大于排气门数量。

提高转速

提高转速以增加单位时间内的充气量，轿车的发动机一般都是高转速发动机，每分钟转速在5千转以上。

改善混合气质量和燃烧过程

采用电控燃油喷射系统，在所有工况下混合气的质量尽可能达到最佳，空气与燃油的混合地点从节气门处移至喷油嘴处，燃油直接与吸入的空气混合，从本质上改善了混合气的均匀性。

提高发动机机械效率

提高发动机机械效率增加有效功的输出，减少机械损失主要是减少零件之间的摩擦，涉及到零件加工的精度、表面加工质量、润滑质量、温度控制及减少附件等。

这里指出的是，多气门与2气门设计的结构上最大差异，就是多气门的配气结构复杂，增加气门、导管、凸轮轴摇臂等，有些还要专门增加一支凸轮轴，即双顶置凸轮轴（DOHC），这些增加的装置必然会增加机械损失。因此，一些讲究实际的厂家仍然在中小型汽车发动机上采用2气门设计。以上四点是相互关联的，例如发动机转速越高引起的每次循环充气量减少问题也越突出，这就要采用增大气门通道截面积的措施，加大进气门头直径或者采用多进气门形式。但采用多气门形式又会涉及到发动机机械效率的问题。世界上的事物总是矛盾并存的，厂家工程师怎样调整平衡点，尽量完善地处理各种矛盾，就体现于各种发动机的性能表现上了。

意义

升功率从发动机有效功率的角度对气缸工作容积的利用率作出了总评价，从转速和平均有效压力（BMEP）两方面反映了发动机的强化程度，是评价一台发动机整机动力性能和强化程度的重要指标之一。

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