第一章 發(fā)動機(jī)性能

1、 汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)原理 汽車學(xué)院 主講人：劉金山 手 機(jī)qq信箱： 第一章第一章 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的性能的性能 Engine Performance 參考書 1、工程熱力學(xué)華自強(qiáng)，張忠進(jìn)編，北京高等教 育出版社 2、工程熱力學(xué)/陳貴堂，北京 理工大學(xué)出版社 3、燃料及燃燒/韓昭滄，主編，冶金工業(yè)出版社 4、汽車構(gòu)造/陳家瑞，主編，機(jī)械工業(yè)出版社 5、內(nèi)燃機(jī)學(xué)/周龍寶，主編，機(jī)械工業(yè)出版社 6 、讀者。 1.1 發(fā)動機(jī)理論循環(huán)發(fā)動機(jī)理論循環(huán) 1.2 四沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)四沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán) 1.3 發(fā)動機(jī)的指示性能指標(biāo)發(fā)動機(jī)的指示性能指標(biāo) 1.4 發(fā)動機(jī)的有效性能指標(biāo)發(fā)

2、動機(jī)的有效性能指標(biāo) 1.5 機(jī)械損失和機(jī)械效率機(jī)械損失和機(jī)械效率 1.6 熱平衡熱平衡 作業(yè)題及復(fù)習(xí)題作業(yè)題及復(fù)習(xí)題 第一章第一章 內(nèi)燃機(jī)性能內(nèi)燃機(jī)性能 內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)很多內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)很多,主要有：主要有： 動力性指標(biāo)動力性指標(biāo)功率功率/Pe、扭矩、扭矩/Ttq、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速/n； 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熱效率熱效率、燃油消耗率、燃油消耗率be； 運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)冷啟動性、噪聲和排氣品質(zhì)。冷啟動性、噪聲和排氣品質(zhì)。 內(nèi)燃機(jī)是通過工作內(nèi)燃機(jī)是通過工作循環(huán)循環(huán)連續(xù)不斷進(jìn)行工作的，連續(xù)不斷進(jìn)行工作的， 工作循環(huán)工作循環(huán)進(jìn)行的好壞直接影響到內(nèi)燃機(jī)的各項(xiàng)進(jìn)行的好壞直接影響到內(nèi)燃機(jī)的各項(xiàng) 性能指標(biāo)性

3、能指標(biāo)。因此、。因此、我們從內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)開始引我們從內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)開始引 出內(nèi)燃機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。出內(nèi)燃機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 1.1 發(fā)動機(jī)理論循環(huán)發(fā)動機(jī)理論循環(huán) 內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的是燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械是燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械 能的過程，由能的過程，由等等5 5個(gè)個(gè) 過程所組成。在這些過程中，伴隨著各種復(fù)雜的過程所組成。在這些過程中，伴隨著各種復(fù)雜的 ，同時(shí)，同時(shí)， 等引起的一系列不可逆損失也大量存在等引起的一系列不可逆損失也大量存在, ,十分復(fù)雜。十分復(fù)雜。 將非常將非常復(fù)雜的復(fù)雜的實(shí)際工作過程加實(shí)際工作過程加 以以抽象簡化抽象簡化，忽略一些次要影響因素，并對其中變，忽略一些次要影響因素，并對其中

4、變 化復(fù)雜、難于進(jìn)行細(xì)致分析的物理、化學(xué)過程化復(fù)雜、難于進(jìn)行細(xì)致分析的物理、化學(xué)過程 進(jìn)行進(jìn)行 簡化處理簡化處理，從而得到便于進(jìn)行，從而得到便于進(jìn)行定量定量分析的假想循環(huán)分析的假想循環(huán) 或簡化循環(huán)或簡化循環(huán). 研究理論循環(huán)的目的研究理論循環(huán)的目的 1)用簡單的公式來闡明內(nèi)燃機(jī)工作過程中各基本熱力參用簡單的公式來闡明內(nèi)燃機(jī)工作過程中各基本熱力參 數(shù)間的關(guān)系，以明確提高數(shù)間的關(guān)系，以明確提高以理論以理論循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率為代表的為代表的 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性和和以以平均壓力平均壓力為代表的動力性為代表的動力性的基本途徑。的基本途徑。 尋找提高經(jīng)濟(jì)性與動力性的方法。尋找提高經(jīng)濟(jì)性與動力性的方法。 2)確定

5、確定循環(huán)熱效率的理論循環(huán)熱效率的理論極限極限，以判斷實(shí)際內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)，以判斷實(shí)際內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì) 性和工作過程進(jìn)行的完善程度以及改進(jìn)潛力。性和工作過程進(jìn)行的完善程度以及改進(jìn)潛力。 設(shè)定評判標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定評判標(biāo)準(zhǔn)。 3)有利于分析比較內(nèi)燃機(jī)有利于分析比較內(nèi)燃機(jī)不同熱力循環(huán)方式不同熱力循環(huán)方式的經(jīng)濟(jì)性和的經(jīng)濟(jì)性和 動力性。動力性。 用于用于不同發(fā)動機(jī)比較。不同發(fā)動機(jī)比較。 一、一、三種三種基本循環(huán)基本循環(huán)( (定容、定壓、混合定容、定壓、混合) ) 簡化原則為簡化原則為( (五個(gè)假定條件五個(gè)假定條件) ) : 封閉封閉循環(huán)循環(huán)不考慮更換工質(zhì)的各項(xiàng)損失；不考慮更換工質(zhì)的各項(xiàng)損失； 壓縮和膨漲過程壓縮和膨漲過程絕

6、熱絕熱等熵等熵不考慮傳熱損失；不考慮傳熱損失； 理想理想工質(zhì)工質(zhì)( (空氣比熱為常數(shù)空氣比熱為常數(shù))不考慮工質(zhì)成分、不考慮工質(zhì)成分、 數(shù)量變化的影響。數(shù)量變化的影響。 以熱源向工質(zhì)加熱，冷原從工質(zhì)吸熱代替燃燒和以熱源向工質(zhì)加熱，冷原從工質(zhì)吸熱代替燃燒和 排氣排氣不考慮燃燒和時(shí)間損失（不考慮燃燒和時(shí)間損失（及時(shí)性及時(shí)性） ； 循環(huán)各過程均為可逆過程（循環(huán)各過程均為可逆過程（可逆可逆）。）。 根據(jù)以上假定，按照加熱方式的不同，內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)以上假定，按照加熱方式的不同，內(nèi)燃機(jī)可以 抽象出以下三種抽象出以下三種( (定容、定壓、混合定容、定壓、混合) )基本循環(huán)?；狙h(huán)。 理解！理解！ 1.1.定

7、容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)( (Otto cycle)Otto cycle) 汽油機(jī)汽油機(jī)混合氣混合氣燃燒迅燃燒迅 速速（容積不變時(shí)燃燒（容積不變時(shí)燃燒 就以結(jié)束）近似為就以結(jié)束）近似為定定 容加熱循環(huán)。容加熱循環(huán)。 r-ar-a進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程; ; a-ca-c絕熱壓縮過程絕熱壓縮過程; ; c-zc-z等容加熱過程等容加熱過程; ; z-bz-b絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程; ; b-ab-a等容放熱過程。等容放熱過程。 c a P V Q1 Q2 b z r 2.2.定壓加熱循環(huán)（定壓加熱循環(huán)（Diesel cycleDiesel cycle） 高增壓和低速大型柴油機(jī)高增壓和低速大型柴油機(jī)受受

8、 最高燃燒壓力最高燃燒壓力Pzmax限制限制, ,大大 部分燃料在上止點(diǎn)后燃燒部分燃料在上止點(diǎn)后燃燒 （邊噴邊燒）（邊噴邊燒）, ,燃燒時(shí)燃燒時(shí)壓力壓力 變化不顯著變化不顯著近似為近似為定壓加定壓加 熱循環(huán)熱循環(huán)。 r-ar-a進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程 a-ca-c絕熱壓縮過程絕熱壓縮過程 c-zc-z等壓加熱過程等壓加熱過程 z-bz-b絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程 b-ab-a等容放熱過程等容放熱過程 b a P V cz Q1 Q2 r c a z b 3.混合加熱循環(huán)（混合加熱循環(huán)（Sabathe cycleSabathe cycle） 高速柴油機(jī)高速柴油機(jī)部分燃料在上部分燃料在上 止點(diǎn)前燃燒、部

9、分燃料在止點(diǎn)前燃燒、部分燃料在 上止點(diǎn)后燃燒，近似上止點(diǎn)后燃燒，近似為混為混 合加熱循環(huán)合加熱循環(huán)。 r-ar-a進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程 a-ca-c絕熱壓縮過程絕熱壓縮過程 c-zc-z等容加熱過程等容加熱過程 z-zz-z等壓加熱過程等壓加熱過程 z-bz-b絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程 b-ab-a等容放熱過程等容放熱過程 Q1 b Z c a P V Q 1 z Q2 r 二、理論循環(huán)的評定二、理論循環(huán)的評定 1. 1.經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性用循環(huán)熱效率用循環(huán)熱效率t t評定評定：循環(huán)功：循環(huán)功W Wt t (J) (J)和循和循 環(huán)加熱量環(huán)加熱量Q Q1 1(J)(J)之比。之比。（1 1卡卡=4.18

10、40=4.1840焦耳，焦耳， 即即1 1千卡熱量千卡熱量 同同427427千克米的功相當(dāng)）千克米的功相當(dāng)） 式中：式中： W Wt t - -工質(zhì)所做工質(zhì)所做循環(huán)功（循環(huán)功（J） Q Q1 1-循環(huán)加熱量循環(huán)加熱量(J);(J); Q Q2 2-工質(zhì)傳給冷源的熱量工質(zhì)傳給冷源的熱量(J).(J). 1 2 1 21 1 1 Q Q Q QQ Q Wt t 評定循環(huán)評定循環(huán) 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 根據(jù)熱力學(xué)公式根據(jù)熱力學(xué)公式混合加熱混合加熱循環(huán)的熱效率：循環(huán)的熱效率： 壓縮比：壓縮比： VaVa：汽缸總?cè)莘e；：汽缸總?cè)莘e； Vs Vs ：工作容積；：工作容積； VcVc：汽缸壓縮容積。：汽缸壓縮容積。

11、 預(yù)膨脹比：預(yù)膨脹比： 11 11 1 1 K tm Vc Vs Vc VcVs Vc Va 1 Z Z V V 工質(zhì)被壓工質(zhì)被壓 縮的程度縮的程度 氣體膨脹氣體膨脹 的程度的程度 壓升比壓升比 絕熱指數(shù)絕熱指數(shù) 預(yù)膨比預(yù)膨比=1=1時(shí)定容加熱循環(huán)，時(shí)定容加熱循環(huán)， 壓升比壓升比=1=1時(shí)定壓加熱循環(huán)，時(shí)定壓加熱循環(huán)， 1 1 1 tv 1 11 1 1 tp c z P P 表示定容表示定容 燃燒情況燃燒情況 絕熱比 比熱比 v p c c k 其數(shù)值隨氣體的其數(shù)值隨氣體的 種類和溫度而變種類和溫度而變 2. 2.影響影響t t的因素的因素 . .壓縮比：壓縮比： t t。 平均吸熱溫度平均

12、吸熱溫度； 平均放熱溫度平均放熱溫度； 循環(huán)溫差循環(huán)溫差 ； 膨脹比膨脹比 。 如圖如圖1-21-2所示。所示。 0 s T 2 2 1 4 4 T3 3 3 1m T m T1 2m T m T2 圖圖1-2 從圖從圖1-31-3中可知當(dāng)：中可知當(dāng)： 18 18 18時(shí)，隨著時(shí)，隨著t t但效果已不大。但效果已不大。 . .絕熱指數(shù)絕熱指數(shù)k k， 取決于工質(zhì)的性質(zhì)，取決于工質(zhì)的性質(zhì)， 雙原子氣體雙原子氣體max max=1.4 =1.4。 t t, , 工質(zhì)原子數(shù)工質(zhì)原子數(shù)； 混合氣濃度混合氣濃度 。 . .壓力升高比壓力升高比 ： a a、在定容加熱循環(huán)當(dāng)：、在定容加熱循環(huán)當(dāng)：一定時(shí)，一

13、定時(shí)，Q Q1 1 Q Q2 2順變順變QQ2/ 2/ Q Q1 1不變 不變t t亦不變亦不變 。 b b、混合加熱循環(huán)：、混合加熱循環(huán)： 當(dāng)（當(dāng)（、 Q Q1 1）一定時(shí)，）一定時(shí)， QQ2 2t t。 但是但是()（ ） ）， 因而零件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都受因而零件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都受 零件耐溫和強(qiáng)度限制不能太高。零件耐溫和強(qiáng)度限制不能太高。 . .預(yù)膨脹比預(yù)膨脹比： a a、在、在定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)中當(dāng)中當(dāng) 一定時(shí)，一定時(shí)，Q Q1 1t t 因?yàn)楹蠹尤霟崃颗蛎洸怀湟驗(yàn)楹蠹尤霟崃颗蛎洸怀?分，排給冷源熱量分，排給冷源熱量Q Q2 2。 b b、在、在定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)中當(dāng)

14、中當(dāng) （、Q Q1 1）一定時(shí)，）一定時(shí)， t t。 3 3、動力性、動力性循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力p pt t：單位汽缸工作容積所做的循：單位汽缸工作容積所做的循 環(huán)功。環(huán)功。 根據(jù)熱力學(xué)公式根據(jù)熱力學(xué)公式 (J/m(J/m3 3) MPa ) MPa ： 混合加熱循環(huán)：混合加熱循環(huán)： PaPa壓縮始點(diǎn)的壓力壓縮始點(diǎn)的壓力KPa KPa 定容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)=1 =1 tm a k tm k k p p 11 11 s t t V W p tv a tv K P P )1(* 1 * 1 定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)=1 由上述公式可知，循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓力只由上述公式可知，循環(huán)熱效率和

15、循環(huán)平均壓力只 和和 五個(gè)參數(shù)有關(guān)。五個(gè)參數(shù)有關(guān)。 （ ）t t。 tp a tp K K P P 1* 1 * 1 a p, a p, 三、三種基本循環(huán)比較 當(dāng)初態(tài)相同當(dāng)初態(tài)相同 （、 Q Q1 1）一定時(shí)，）一定時(shí)， QQ2 2t t 。tv tv tm tm tp tp 當(dāng)加熱量當(dāng)加熱量(Q(Q1 1p pz z) )相相 同時(shí)同時(shí),t t。 tp tp tm tm tv tv P P V V P P V V 活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué) 比較 比較的前提：比較的前提： 1）初態(tài)相同）初態(tài)相同 2 2）吸熱量、壓縮比、最高溫度及最）吸熱量、壓縮比、最高溫度及最 高壓力相同高壓力相同

16、利用利用T Ts s圖進(jìn)行比較最為簡便圖進(jìn)行比較最為簡便 一、壓縮比相同、吸熱量相同時(shí)的比較一、壓縮比相同、吸熱量相同時(shí)的比較 T 0 s 55 4 4 4 3 3 3 2 2 1 5 mV T ,2mm T ,2 mp T ,2 mp T ,1 mm T ,1 mV T ,1 12341：定容吸熱：定容吸熱 122341： 混合吸熱混合吸熱 12341： 定壓吸熱定壓吸熱 tptmtV 吸熱量相同，吸熱量相同， 放熱量不同放熱量不同 二、循環(huán)最高壓力和最高溫度相同時(shí)的比較二、循環(huán)最高壓力和最高溫度相同時(shí)的比較 12341：定容吸熱：定容吸熱 123 341：混合吸熱：混合吸熱 12 341：

17、定壓吸熱：定壓吸熱 放熱量相同，放熱量相同， 吸熱量不同吸熱量不同 tVtmtp 0 T s 65 4 3 3 2 2 2 1 m T2 mV T ,1 mm T ,1 mp T ,1 max T min T max p min p 思考題 1 1、何謂理論循環(huán)熱效率、何謂理論循環(huán)熱效率t t ？并以循環(huán)加熱量 ？并以循環(huán)加熱量Q Q1 1，放，放 熱量熱量Q Q2 2寫出表達(dá)式。寫出表達(dá)式。 2 2、什么是循環(huán)平均壓力、什么是循環(huán)平均壓力P Pt t？ 3 3、什么是壓縮比、什么是壓縮比？ 4 4、內(nèi)燃機(jī)有哪三種基本空氣標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)，高增壓和低速、內(nèi)燃機(jī)有哪三種基本空氣標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)，高增壓和低速 大

18、型柴油簡化為何種基本循環(huán)，為什么？大型柴油簡化為何種基本循環(huán)，為什么？ 5 5、當(dāng)壓縮比和、當(dāng)壓縮比和 Q Q1 1相同時(shí)，用相同時(shí)，用T TS S圖比較定容加熱循圖比較定容加熱循 環(huán)和定壓加熱循環(huán)熱效率的大小。環(huán)和定壓加熱循環(huán)熱效率的大小。 6 6、在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)在混合加熱循環(huán)中，當(dāng) Q1和和不變時(shí)，壓力升高不變時(shí)，壓力升高 比比增加循環(huán)熱效率如何變化，用增加循環(huán)熱效率如何變化，用T-S圖說明。圖說明。 課外作業(yè)課外作業(yè) t 1.2 四行程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)四行程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán) 發(fā)動機(jī)的工作性能，常用性能指標(biāo)來衡量。發(fā)動機(jī)的工作性能，常用性能指標(biāo)來衡量。 本課程是以動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放

19、、振動、本課程是以動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、振動、 噪聲等性能為研究對象，深入到工作過程噪聲等性能為研究對象，深入到工作過程 的各個(gè)階段，分析影響這些性能的各種因的各個(gè)階段，分析影響這些性能的各種因 素，從中找出提高性能的一般規(guī)律。素，從中找出提高性能的一般規(guī)律。 實(shí)際循環(huán)通常用氣缸內(nèi)工質(zhì)的壓力隨氣缸實(shí)際循環(huán)通常用氣缸內(nèi)工質(zhì)的壓力隨氣缸 容積（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化圖形容積（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化圖形PVPV圖或圖或 PP圖來表示，稱為示功圖。圖來表示，稱為示功圖。 -工質(zhì)對活塞做的功；正功。工質(zhì)對活塞做的功；正功。 -泵氣損失；增壓機(jī)：正功；非增壓機(jī)：負(fù)功。泵氣損失；增壓機(jī)：正功；非增壓機(jī)：負(fù)功。 四行

20、程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)四行程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)由由5 5個(gè)個(gè)工作過程組成，即，工作過程組成，即，進(jìn)氣、壓進(jìn)氣、壓 縮、燃燒、膨脹和排氣縮、燃燒、膨脹和排氣。 czbbb i rrabr1 一、進(jìn)氣過程（一、進(jìn)氣過程（r ra a） 作用：吸入新鮮工質(zhì)，為加入作用：吸入新鮮工質(zhì)，為加入Q Q1 1作準(zhǔn)備；作準(zhǔn)備； 特點(diǎn)：特點(diǎn)： PaPPaTTaT , , T=Ta -TT=Ta -T 缸內(nèi)殘余廢氣加熱 缸內(nèi)殘余廢氣加熱 ( (高溫機(jī)件加熱高溫機(jī)件加熱; ;汽汽 油機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱油機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱) )。 prp0? 進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力PaPa及溫度及溫度TaTa大致范圍是：大致范圍是： 汽油機(jī)汽油機(jī): P

21、a=: Pa=（0.80.80.900.90）P P0 0 Ta=340 Ta=340380K380K 柴油機(jī)柴油機(jī): Pa=: Pa=（0.850.850.950.95）P P0 0 Ta=300 Ta=300340K340K 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī): Pa=: Pa=（0.90.91.01.0）P P0 0 Ta=320 Ta=320380 K380 K 二、壓縮過程（二、壓縮過程（a ac c） 作用：增大工作過程的溫差；增大膨脹比，提高熱功轉(zhuǎn)換效作用：增大工作過程的溫差；增大膨脹比，提高熱功轉(zhuǎn)換效 率；為燃燒過程創(chuàng)造有利的條件；柴油機(jī)，壓縮高溫是保證率；為燃燒過程創(chuàng)造有利的條件；柴油機(jī)，

22、壓縮高溫是保證 燃料著火的必要條件。燃料著火的必要條件。 壓縮比：壓縮比： 特點(diǎn)：多變過程。特點(diǎn)：多變過程。 開始開始T T璧 璧T T工質(zhì) 工質(zhì)，工質(zhì)吸熱， ，工質(zhì)吸熱，n n1 1KK； 某一瞬間某一瞬間T T璧 璧=T =T工質(zhì) 工質(zhì)， ，n n1 1=K=K； 后期，由于后期，由于T T璧 璧T T工質(zhì) 工質(zhì)， ，n n1 1KK。 但在實(shí)際的近似計(jì)算中，常用一個(gè)但在實(shí)際的近似計(jì)算中，常用一個(gè) 不變的、平均的多變指數(shù)則來取而代之不變的、平均的多變指數(shù)則來取而代之n n1 1 。 氣缸壓縮容積 氣缸總?cè)莘e c a c a v v v v 汽油機(jī)汽油機(jī): n: n1 1=1.32=1.32

23、1.381.38； n n1 1的范圍：的范圍： 高速柴油機(jī)高速柴油機(jī):n:n1 1=1.38=1.381.401.40； 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī):n:n1 1=1.35=1.351.371.37。 影響影響n n1 1的主要因素：的主要因素： 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速(向缸壁的傳熱量及氣缸泄漏量向缸壁的傳熱量及氣缸泄漏量)n)n1 1 ； 當(dāng)負(fù)荷當(dāng)負(fù)荷氣缸溫度氣缸溫度及相對的傳熱量和泄漏量及相對的傳熱量和泄漏量 n n1 1； 當(dāng)泄漏量當(dāng)泄漏量或氣缸溫度或氣缸溫度時(shí)時(shí)nn1 1。 壓縮終了的參數(shù)壓縮終了的參數(shù) Pc (MPa) Tc (K)Pc (MPa) Tc (K) 汽油機(jī)汽油機(jī): 0.8: 0.82

24、.0 6002.0 600750750 柴油機(jī)柴油機(jī): 3.0: 3.05.0 7505.0 7501000 1000 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī): 5.0: 5.08.0 9008.0 9001100 1100 汽油機(jī)的壓縮溫度，壓力低于柴油機(jī)，汽油機(jī)的壓縮溫度，壓力低于柴油機(jī)， 這是為什么呢？這是為什么呢？ 發(fā)動機(jī)的壓縮比是氣缸的總?cè)莘e與氣缸壓縮容積之比，發(fā)動機(jī)的壓縮比是氣缸的總?cè)莘e與氣缸壓縮容積之比， 即：即： 在汽油機(jī)中，為了提高熱效率，希望增加壓縮比，但在汽油機(jī)中，為了提高熱效率，希望增加壓縮比，但 受到爆震燃燒的限制，一般為受到爆震燃燒的限制，一般為710。 在柴油機(jī)中，為保證噴入氣缸的

25、燃料能及時(shí)自燃以及在柴油機(jī)中，為保證噴入氣缸的燃料能及時(shí)自燃以及 冷起動時(shí)可靠著火，必須使壓縮終了有足夠的溫度，冷起動時(shí)可靠著火，必須使壓縮終了有足夠的溫度， 需要較高的壓縮比，一般為需要較高的壓縮比，一般為1422。 何謂發(fā)動機(jī)的壓縮比？簡要說明汽油何謂發(fā)動機(jī)的壓縮比？簡要說明汽油 和柴油機(jī)如何選擇壓縮機(jī)。和柴油機(jī)如何選擇壓縮機(jī)。 氣缸壓縮容積 氣缸總?cè)莘e c a c a v v v v 三、燃燒過程三、燃燒過程 （c cz z z z ） 作用：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工質(zhì)的壓作用：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工質(zhì)的壓 力、溫度升高。放出的熱量越多，放熱時(shí)力、溫度升高。放出的熱量越多，

26、放熱時(shí) 越靠近上止點(diǎn)，熱效率越高。越靠近上止點(diǎn)，熱效率越高。 要求：燃燒完全、及時(shí)。要求：燃燒完全、及時(shí)。 參數(shù)：參數(shù)： Pz(MPa) Tz (K)Pz(MPa) Tz (K) 汽油機(jī)汽油機(jī): 3.0: 3.06.5 22006.5 220028002800 柴油機(jī)柴油機(jī): 4.5: 4.59.0 18009.0 180022002200 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī):9.0:9.08.0 9008.0 90011001100 汽油機(jī)的最高燃燒溫度大于柴油汽油機(jī)的最高燃燒溫度大于柴油 機(jī)，這是為什么呢？壓力呢？機(jī)，這是為什么呢？壓力呢？ 四、膨脹過程（四、膨脹過程（z zb b） 作用：熱向功轉(zhuǎn)換。

27、作用：熱向功轉(zhuǎn)換。 特點(diǎn)：多變過程，比壓縮過程更為復(fù)雜，除有熱交換和漏特點(diǎn)：多變過程，比壓縮過程更為復(fù)雜，除有熱交換和漏 氣損失外，還有補(bǔ)燃等現(xiàn)象。氣損失外，還有補(bǔ)燃等現(xiàn)象。 膨脹初期膨脹初期,T,T璧 璧T T工質(zhì) 工質(zhì) 由于補(bǔ)燃工質(zhì)被加熱；某一瞬間由于補(bǔ)燃工質(zhì)被加熱；某一瞬間T T璧 璧=T =T 工質(zhì)工質(zhì), ,此后 此后T T璧 璧T PPrP0 0, ,P= Pr-PP= Pr-P0 0 用來克服排氣系統(tǒng)有阻力，排氣終了的用來克服排氣系統(tǒng)有阻力，排氣終了的 壓力壓力PrPr愈大，說明殘留在氣缸中的廢氣就愈多。排氣溫度愈大，說明殘留在氣缸中的廢氣就愈多。排氣溫度TrTr低，低， 說明燃料

28、燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷?，工作過程進(jìn)行得好。說明燃料燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷?，工作過程進(jìn)行得好。 排氣終了的溫度常作為檢查發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)榕排艢饨K了的溫度常作為檢查發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)榕?氣溫度低，說明燃料燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷啵ぷ鬟^程氣溫度低，說明燃料燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷?，工作過程 進(jìn)行的好。如果發(fā)現(xiàn)排溫偏高，應(yīng)立即查明原因。進(jìn)行的好。如果發(fā)現(xiàn)排溫偏高，應(yīng)立即查明原因。 參數(shù)范圍：參數(shù)范圍： 排氣終了的壓力（排氣終了的壓力（MPaMPa）、溫度（）、溫度（K K）是：）是： 汽油機(jī)和柴油機(jī)汽油機(jī)和柴油機(jī) Pr=Pr=（1.051.051.21.

29、2）P PK K 廢氣渦輪增壓柴油機(jī)廢氣渦輪增壓柴油機(jī) Pr=Pr=（0.750.751.01.0）P P0 0 汽汽 油油 機(jī)機(jī) Tr=900Tr=90011001100 柴柴 油油 機(jī)機(jī) Tr=700Tr=700900900 實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的主要差別實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的主要差別: : 1 1、實(shí)際工質(zhì)的損失、實(shí)際工質(zhì)的損失 : : a. a.性質(zhì)性質(zhì): :理論上理論上: : 理想氣體。理想氣體。 實(shí)際上實(shí)際上: : 燃燒前燃燒前: : 燃料燃料+ +空氣；空氣； 燃燒后燃燒后: : 燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物。 b.b.比熱比熱: :理論上理論上: : 定比熱定比熱 實(shí)際上實(shí)際上: : 溫度溫

30、度T T 比熱比熱C C c. c.數(shù)量：理論上數(shù)量：理論上: : 不變不變 實(shí)際上實(shí)際上: : 泄漏泄漏 減少減少 循環(huán)循環(huán) 最高最高 溫度溫度 降低降低 k W k W v例如，對于壓縮比為例如，對于壓縮比為18、過量空氣系數(shù)為、過量空氣系數(shù)為1.5、最高壓力為、最高壓力為 8MPa的混合循環(huán)，其理論熱效率大致為的混合循環(huán)，其理論熱效率大致為0.60；當(dāng)考慮到工質(zhì)的；當(dāng)考慮到工質(zhì)的 實(shí)際物性時(shí)，其熱效率將降低到實(shí)際物性時(shí)，其熱效率將降低到0.51。 2、換氣損失、換氣損失 : 定義定義：由于更換工質(zhì)而消耗的功。：由于更換工質(zhì)而消耗的功。 理論理論上上: 忽略進(jìn)、排氣過程。忽略進(jìn)、排氣過程。

31、 實(shí)際實(shí)際上上: 進(jìn)、排氣門提前開啟，遲后關(guān)閉。進(jìn)、排氣門提前開啟，遲后關(guān)閉。 而且有流動阻力。而且有流動阻力。 r W 泵氣損失：泵氣損失： rrab 換氣損失換氣損失 W a.a.非瞬時(shí)燃燒損失和補(bǔ)燃損失非瞬時(shí)燃燒損失和補(bǔ)燃損失 理論上理論上: 定容加熱瞬間完成，膨脹過程無加熱。定容加熱瞬間完成，膨脹過程無加熱。 實(shí)際上實(shí)際上: 燃燒需要時(shí)間，且會拖到膨脹過程。燃燒需要時(shí)間，且會拖到膨脹過程。 b.不完全燃燒不完全燃燒損失損失 理論上理論上: 燃料完全燃燒；燃料完全燃燒； 實(shí)際上實(shí)際上: 燃料燃燒不完全。燃料燃燒不完全。 c.燃燒放熱時(shí)間延長。燃燒放熱時(shí)間延長。 3 3、燃燒損失、燃燒損失

32、 ： r W 4 4、傳熱損失、傳熱損失 ： 理論上理論上: 壓縮、膨脹過程為絕熱過程。壓縮、膨脹過程為絕熱過程。 實(shí)際上實(shí)際上: 大量熱量通過氣缸壁傳給冷卻水或空氣。大量熱量通過氣缸壁傳給冷卻水或空氣。 傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的最大損失，占總損失量的傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的最大損失，占總損失量的 30%30%以上。因此，許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機(jī)。以上。因此，許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機(jī)。 實(shí)際循環(huán)循環(huán)功比理想循環(huán)的功少，熱實(shí)際循環(huán)循環(huán)功比理想循環(huán)的功少，熱 效率比理想循環(huán)低效率比理想循環(huán)低。 5、缸內(nèi)流動損失、缸內(nèi)流動損失 理論上理論上: 沒有氣體流動損失。沒有氣體流動損失。 實(shí)際上實(shí)際上:

33、 缸內(nèi)進(jìn)氣、擠壓、燃燒渦流損失。缸內(nèi)進(jìn)氣、擠壓、燃燒渦流損失。 b W 小結(jié)小結(jié) 綜上所述與理論循環(huán)相比，實(shí)際循環(huán)存在很多損失綜上所述與理論循環(huán)相比，實(shí)際循環(huán)存在很多損失 更換工質(zhì)的損失更換工質(zhì)的損失泵氣損失泵氣損失Wr Wr 實(shí)際工質(zhì)的損失實(shí)際工質(zhì)的損失WkWk實(shí)際氣體比熱隨溫度上升而增大，多原實(shí)際氣體比熱隨溫度上升而增大，多原 子氣體子氣體K K值小值小, ,使循環(huán)最高壓力、溫度降低且存在泄露等因使循環(huán)最高壓力、溫度降低且存在泄露等因 素。素。 時(shí)間損失時(shí)間損失WzWz（燃燒損失）由于燃燒需要時(shí)間并且要提前點(diǎn)（燃燒損失）由于燃燒需要時(shí)間并且要提前點(diǎn) 火和噴油，由此形成非瞬時(shí)燃燒損失。火和噴

34、油，由此形成非瞬時(shí)燃燒損失。 傳熱損失傳熱損失W Wb b，實(shí)際循環(huán)中工質(zhì)缸壁之間始終存在著熱交換。，實(shí)際循環(huán)中工質(zhì)缸壁之間始終存在著熱交換。 使壓縮、膨脹線均脫離理論循環(huán)的壓縮膨脹線，造成損失。使壓縮、膨脹線均脫離理論循環(huán)的壓縮膨脹線，造成損失。 所以、實(shí)際循環(huán)的熱效率一定要比理論循環(huán)底。所以、實(shí)際循環(huán)的熱效率一定要比理論循環(huán)底。 1.3 1.3 實(shí)際循環(huán)的評定實(shí)際循環(huán)的評定指示指標(biāo)指示指標(biāo) 內(nèi)燃機(jī)的指示性能指標(biāo)是指內(nèi)燃機(jī)的指示性能指標(biāo)是指 的指標(biāo)，簡稱指示指標(biāo)。的指標(biāo)，簡稱指示指標(biāo)。指示指示 指標(biāo)表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循環(huán)的完善程指標(biāo)表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循環(huán)的完善程 度，以工質(zhì)在汽缸

35、內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)，評價(jià)度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)，評價(jià) 由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進(jìn)行的質(zhì)量。是從由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進(jìn)行的質(zhì)量。是從 示功圖示功圖測量計(jì)算得出的。測量計(jì)算得出的。用平均指示壓力用平均指示壓力PmiPmi及及 指示功率指示功率P Pi i評定循環(huán)的動力性評定循環(huán)的動力性即做功能力。即做功能力。 用循環(huán)熱效率及燃料消耗率評定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。用循環(huán)熱效率及燃料消耗率評定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。 示功圖示功圖: 發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力p隨汽缸容積隨汽缸容積V（p-V圖，可圖，可 用電子示波器直接從發(fā)動機(jī)上測出）用電子示波器直接從發(fā)動機(jī)上測出）或曲軸轉(zhuǎn)角或曲軸轉(zhuǎn)角 （p- 圖，圖

36、， 多由氣電式測功器或示波器測定）多由氣電式測功器或示波器測定）變化的圖示。變化的圖示。 。 一、循環(huán)指示功一、循環(huán)指示功WWi i與平均指示壓力與平均指示壓力PmiPmi 1.1.循環(huán)指示功循環(huán)指示功W Wi i（kJkJ）：一個(gè)實(shí)際循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有）：一個(gè)實(shí)際循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有 用功稱為循環(huán)指示功，用功稱為循環(huán)指示功， 循環(huán)指示功的真實(shí)值可根據(jù)實(shí)測示功圖面積計(jì)算求得：循環(huán)指示功的真實(shí)值可根據(jù)實(shí)測示功圖面積計(jì)算求得： W Wi i（AiAiAlAl）abab = = PmiPmiVs=Vs= 式中式中 A Ai iA Al l示功圖面積；示功圖面積； aa示功圖縱坐標(biāo)比例尺；示功圖

37、縱坐標(biāo)比例尺； bb示功圖橫坐標(biāo)比例尺；示功圖橫坐標(biāo)比例尺； D-D-氣缸直徑；氣缸直徑； S S活塞行程?；钊谐?。 3 2 10 4 S D mi 2.2.平均指示壓力平均指示壓力P Pmi mi（ （MPaMPa）：發(fā)動機(jī)單位氣缸工作容：發(fā)動機(jī)單位氣缸工作容 積積一個(gè)循環(huán)所做的指示功一個(gè)循環(huán)所做的指示功 也可以也可以假想一個(gè)假想一個(gè)、大小不變的壓、大小不變的壓 力力P Pmi mi作用在活塞上，使活塞移動一個(gè) 作用在活塞上，使活塞移動一個(gè) 行程，其所做的功等于循環(huán)功，則此行程，其所做的功等于循環(huán)功，則此 假想的壓力假想的壓力即為即為平均指示壓力平均指示壓力。 s i mi v w p 平

38、均指示壓力平均指示壓力是衡量 發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)動力性能 的一個(gè)很重要的指標(biāo)。 一般內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況下的一般內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況下的 值在下列范圍內(nèi)：值在下列范圍內(nèi)： ： 四沖程非增壓柴油機(jī)四沖程非增壓柴油機(jī) 0.60.60.95MPa0.95MPa 四沖程增壓柴油機(jī)四沖程增壓柴油機(jī) 0.850.852.6MPa2.6MPa 二沖程柴油機(jī)二沖程柴油機(jī) 0.350.351.3MPa1.3MPa ： 四沖程摩托車用汽油機(jī)四沖程摩托車用汽油機(jī) 0.90.91.43 MPa1.43 MPa 四沖程小客車用汽油機(jī)四沖程小客車用汽油機(jī) 0.650.651.25MPa1.25MPa 四沖程載貨車用汽油機(jī)四沖程載貨車

39、用汽油機(jī) 0.60.60.85 MPa0.85 MPa 二沖程小型風(fēng)冷汽油機(jī)二沖程小型風(fēng)冷汽油機(jī) 0.40.40.85 Mpa0.85 Mpa mi p 二、指示功率二、指示功率P Pi i 發(fā)動機(jī)單位時(shí)間所做的指示功，稱為發(fā)發(fā)動機(jī)單位時(shí)間所做的指示功，稱為發(fā) 動機(jī)的指示功率，用動機(jī)的指示功率，用P P i i表示。 表示。 P P i i （KwKw） i i發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)；發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)； n n發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min(r/min）；）； 行程數(shù)。行程數(shù)。 四行程四行程=4=4； 二行程二行程=2=2。 30 . .2 60 niVp i n W Smi i 三、指示燃料消耗率

40、三、指示燃料消耗率bibi和指示熱效率和指示熱效率i i 1 1、指示燃料消耗率、指示燃料消耗率bibi（簡稱指示比油耗）：單位指示功的（簡稱指示比油耗）：單位指示功的 耗油量通常以每千瓦小時(shí)的耗油量表示耗油量通常以每千瓦小時(shí)的耗油量表示g/g/（kw.hkw.h）。）。 B每小燃油消耗量kg/h 2 2、指示熱效率、指示熱效率i i 實(shí)際循環(huán)指示功實(shí)際循環(huán)指示功WiWi與所消耗的燃料熱與所消耗的燃料熱 量量Q Qi i之比。之比。 3 10 i i b i i i Q W 按熱功當(dāng)量得，按熱功當(dāng)量得，1kw.h=3.61kw.h=3.610103 3kJkJ，而，而 1kw.h1kw.h的的

41、 功需要消耗的熱量是（功需要消耗的熱量是（bi/1000bi/1000）kJkJ，h h 為燃 為燃 料的低熱值料的低熱值kJkJkgkg。 范圍：范圍： i i big/（kw.h） 汽油機(jī)汽油機(jī) 0.30.4 205320 柴油機(jī)柴油機(jī) 0.40.5 170205 hb i i 6 106.3 若，柴油的低熱值若，柴油的低熱值huhu41868 kJ41868 kJkgkg， 則，則， 1.4 1.4 發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性的評定發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性的評定有效指有效指 標(biāo)標(biāo) 發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性指標(biāo)是以曲軸對外輸出的功率發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性指標(biāo)是以曲軸對外輸出的功率 為基礎(chǔ)，代表了發(fā)動機(jī)整機(jī)

42、的性能，通常稱它們?yōu)橛袨榛A(chǔ)，代表了發(fā)動機(jī)整機(jī)的性能，通常稱它們?yōu)橛?效指標(biāo)。效指標(biāo)。 一、動力性能指標(biāo)一、動力性能指標(biāo) 1.1.有效功率有效功率PePe：曲軸對外輸出的功率，稱為有效功率，：曲軸對外輸出的功率，稱為有效功率， 指示功率指示功率P Pi i不能完全對外輸出，存在機(jī)械損失功率不能完全對外輸出，存在機(jī)械損失功率Pm:Pm: 1 1）運(yùn)動件的摩擦損失，）運(yùn)動件的摩擦損失， 606075%Pm75%Pm 2 2）驅(qū)動附機(jī)的損失，）驅(qū)動附機(jī)的損失， 101020%Pm20%Pm 3 3）泵氣損失，）泵氣損失， 101020%Pm 20%Pm 發(fā)動機(jī)有效功率發(fā)動機(jī)有效功率Pe由試驗(yàn)測得：由

43、試驗(yàn)測得： 3 101047. 0 9550 . n n PmPiPe tq tq 2 2有效扭矩有效扭矩T Ttq tq：軸輸出的扭矩。 ：軸輸出的扭矩?？捎蓽y功器測得?？捎蓽y功器測得。 Nm 3 3平均有效壓力平均有效壓力Pme(MPaPme(MPa）：單位氣缸工作容積輸出的有效）：單位氣缸工作容積輸出的有效 功功, ,即。即。 n e tq 9550mN. s e me V W p 30 .niV sme e Vsi Ttq ViVsni Pe Pme s tq . 14. 31030 . 1047. 0 . 30 3 Ttqpme : pme 反反 映了發(fā)動機(jī)單位氣映了發(fā)動機(jī)單位氣 缸

44、工作容積輸出轉(zhuǎn)缸工作容積輸出轉(zhuǎn) 矩的大小。矩的大小。 PmePme值大，說明單位氣缸工作容積對外輸出的功多，做功值大，說明單位氣缸工作容積對外輸出的功多，做功 能力強(qiáng)。是評定發(fā)動機(jī)動力性的重要指標(biāo)。能力強(qiáng)。是評定發(fā)動機(jī)動力性的重要指標(biāo)。 范圍：范圍： 汽油機(jī)汽油機(jī) 0.70.71.3 MPa1.3 MPa 柴油機(jī)柴油機(jī) 0.60.61.0 MPa1.0 MPa 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī) 0.90.92.2 MPa2.2 MPa 4轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n和活塞平均速度和活塞平均速度CmCm nn單位時(shí)間的做功次數(shù)單位時(shí)間的做功次數(shù) Pe Pe，但活塞平均速度，但活塞平均速度 慣性力慣性力 磨損加??；磨損加劇

45、； 壽命下降。壽命下降。 30 .nS Cm CmCm為表征發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度的參數(shù)。為表征發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度的參數(shù)。 一般汽油機(jī)一般汽油機(jī) 18m/s18m/s， 柴油機(jī)柴油機(jī) 13m/s13m/s。 為了提高轉(zhuǎn)速又不使為了提高轉(zhuǎn)速又不使CmCm過大，可減小行程過大，可減小行程S S，一般用行程，一般用行程 缸徑比（缸徑比（S/DS/D）表示。但）表示。但S/DS/D值小也會造成燃燒室高度減小，值小也會造成燃燒室高度減小， 其表面積與容積的比其表面積與容積的比 A/VA/V值增大，不利于燃燒。當(dāng)值增大，不利于燃燒。當(dāng) S/DS/D 1 1時(shí)，常稱為短行程。時(shí)，常稱為短行程。 范圍：范圍： n n（r

46、/minr/min） CmCm（m/sm/s） S/DS/D 客車汽油機(jī)客車汽油機(jī) 500050008000 128000 1218 0.718 0.71.01.0 載貨車汽油機(jī)載貨車汽油機(jī) 360036004500 104500 1015 0.815 0.81.21.2 汽車柴油機(jī)汽車柴油機(jī) 200020005000 95000 915 0.7515 0.751.21.2 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī) 150015004000 84000 812 0.912 0.91.31.3 二、發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性能二、發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)指標(biāo) 1 1有效熱效率有效熱效率ee：有效功：有效功WeWe（J J）與所消耗燃料

47、熱量）與所消耗燃料熱量Q Ql l之比值。之比值。 2 2有效燃料消耗率有效燃料消耗率be:be:單位有效功的耗油量（簡稱耗油率）。單位有效功的耗油量（簡稱耗油率）。 g/g/（kw.hkw.h） 式中式中 BB每小時(shí)的耗油量（每小時(shí)的耗油量（kgkgh h）；）； PePe有效功率（有效功率（kwkw）。）。 范圍：范圍： e e beg/beg/（kw.hkw.h） 汽油機(jī)汽油機(jī) 0.250.250.3 2700.3 270325325 柴油機(jī)柴油機(jī) 0.30.30.45 1900.45 190285285 6 1 10 6 .3 hbQ W e e e 1000 e e P B b 可見

48、，可見， ee 與與bebe成反比，知成反比，知 道其中一值后，道其中一值后， 可求出另一值?？汕蟪隽硪恢?。 例題：已知某四缸四沖程汽油機(jī)氣缸直徑 81.0mm，活塞行程86.4mm，以標(biāo)定轉(zhuǎn) 速n=3000r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，功率為72kW，現(xiàn) 測得運(yùn)轉(zhuǎn)34S共消耗200g燃油，求此時(shí) 的有效轉(zhuǎn)矩、升功率、燃油消耗率、有 效熱效率？（汽油低熱值hu=44000kJ/kg） 解： (1)有效轉(zhuǎn)矩： (2)升功率 因?yàn)椋?所以： )(2 .229 3000 7295509550 mN n Pe T tq LKW V i P P s e L /45.40 445. 04 72 L445. 0104 .

49、86) 2 81 (V 62 s (3)因?yàn)椋?所以燃油消耗率： (4)有效熱效率: )/(118.29410 72 47.21176 10 33 hkWg P B b e e h/g47.21176h/g3600 34 200 B 2782. 0 44000118.294 106 . 3106 . 3 66 ue e hb 三、發(fā)動機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)三、發(fā)動機(jī)強(qiáng)化指標(biāo) 1 1升功率和比質(zhì)量升功率和比質(zhì)量meme 升功率升功率P PL L （kWkWL L）是發(fā)動機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效）是發(fā)動機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效 功率。功率。 可見，提高可見，提高PLPL的主要措施是提高的主要措施是提高Pm

50、ePme和和n n。衡量發(fā)動機(jī)容積利用的程度。衡量發(fā)動機(jī)容積利用的程度。 比質(zhì)量比質(zhì)量meme（kgkgkwkw）是發(fā)動機(jī)的干質(zhì)量）是發(fā)動機(jī)的干質(zhì)量m m與所給出的標(biāo)定與所給出的標(biāo)定 功率之比。它表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。功率之比。它表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。 范圍：范圍： PLPL（kWkWL L） meme（kgkgkwkw） 汽油機(jī)汽油機(jī) 303070 1.170 1.14.04.0 汽車柴油機(jī)汽車柴油機(jī) 181830 2.530 2.59.09.0 拖拉機(jī)柴油機(jī)拖拉機(jī)柴油機(jī) 9 915 5.515 5.51616 iVS e L . e e m m 2 2強(qiáng)化系數(shù)強(qiáng)化系數(shù)Pme

51、PmeCmCm 平均有效壓力平均有效壓力PmePme與活塞平均速度與活塞平均速度CmCm的乘積稱為強(qiáng)的乘積稱為強(qiáng) 化系數(shù)。它與活塞單位面積的功率成正比。其值化系數(shù)。它與活塞單位面積的功率成正比。其值 愈大，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈高。愈大，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈高。 強(qiáng)化系數(shù)大致范圍：強(qiáng)化系數(shù)大致范圍： 汽油機(jī)汽油機(jī) 8 817 Mpa.m/s17 Mpa.m/s 小型高速柴油機(jī)小型高速柴油機(jī) 6 611 Mpa.m/s11 Mpa.m/s 重型汽車柴油機(jī)重型汽車柴油機(jī) 9 915 Mpa.m/s15 Mpa.m/s 1.5 1.5 發(fā)動機(jī)的環(huán)境指標(biāo)發(fā)動機(jī)的環(huán)境指標(biāo) 發(fā)動機(jī)的環(huán)境指標(biāo)主要

52、指排氣品質(zhì)和噪聲。發(fā)動機(jī)的環(huán)境指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)和噪聲。 一、排放性能一、排放性能 其排出的有害物分為下述兩類。其排出的有害物分為下述兩類。 1 1排出有害氣體排出有害氣體:CO:CO、HCHC、NOxNOx。 2 2排氣微粒：顆粒大于排氣微粒：顆粒大于0.002m0.002m的任何液體或固體微粒。的任何液體或固體微粒。 以碳為主。以碳為主。 二、噪聲二、噪聲 噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩燥、反應(yīng)遲鈍、甚至產(chǎn)生耳噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩燥、反應(yīng)遲鈍、甚至產(chǎn)生耳 聾、高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。汽車是城市的主要噪聲源之聾、高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。汽車是城市的主要噪聲源之 一；發(fā)動機(jī)又是汽車的主實(shí)噪聲源一

53、，故必須給予控制。一；發(fā)動機(jī)又是汽車的主實(shí)噪聲源一，故必須給予控制。 如我國噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車噪聲不得大于如我國噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車噪聲不得大于84dB84dB。 內(nèi)燃機(jī)排放物的濃度內(nèi)燃機(jī)排放物的濃度, ,從廣義上講從廣義上講, ,是指排放物在總是指排放物在總 排氣量中所占的比例排氣量中所占的比例. .對于氣態(tài)排放物如對于氣態(tài)排放物如CO,HCCO,HC和和 (NO, )來說來說, ,常用體積分?jǐn)?shù)常用體積分?jǐn)?shù) 來表示來表示, ,一般內(nèi)燃機(jī)一般內(nèi)燃機(jī) 的氣態(tài)排放物都可作為理想氣體處理的氣態(tài)排放物都可作為理想氣體處理. .為了數(shù)據(jù)的普為了數(shù)據(jù)的普 遍性遍性, ,氣體的體積要換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)氣體

54、的體積要換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)( (內(nèi)燃機(jī)工程內(nèi)燃機(jī)工程 標(biāo)準(zhǔn)的大氣狀態(tài)為總壓力標(biāo)準(zhǔn)的大氣狀態(tài)為總壓力101.3kPa,101.3kPa,水蒸氣分壓為水蒸氣分壓為1kPa,1kPa, 溫度溫度273k).273k). 內(nèi)燃機(jī)固體排放物如柴油機(jī)的微粒等用質(zhì)量濃度表內(nèi)燃機(jī)固體排放物如柴油機(jī)的微粒等用質(zhì)量濃度表 示示, ,常用單位常用單位為為 ,對于排放物中的特殊微量物質(zhì)對于排放物中的特殊微量物質(zhì), , 單位為單位為 . . 3 /mg m xNO 2NO 3 /g m 單位時(shí)間或按某排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單位時(shí)間或按某排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, ,進(jìn)行一次測試進(jìn)行一次測試, ,在實(shí)在實(shí) 驗(yàn)期內(nèi)測出的污染物質(zhì)量驗(yàn)期內(nèi)測出的污

55、染物質(zhì)量, ,稱為質(zhì)量排放量稱為質(zhì)量排放量, ,通常以通常以g/hg/h 或或g/g/測試測試(g/test)(g/test)表示表示. . 安裝內(nèi)燃機(jī)的車輛按規(guī)定的工況組合安裝內(nèi)燃機(jī)的車輛按規(guī)定的工況組合( (稱為測試循環(huán)稱為測試循環(huán)) ) 行駛后折算到單位里程的排放量行駛后折算到單位里程的排放量, ,稱為稱為( (單位單位) )里程質(zhì)量里程質(zhì)量 排放量排放量, ,常用單位為常用單位為g/km.g/km. 內(nèi)燃機(jī)針對單機(jī)進(jìn)行排放測量時(shí)內(nèi)燃機(jī)針對單機(jī)進(jìn)行排放測量時(shí), ,每單位功排出每單位功排出 的污染物質(zhì)量的污染物質(zhì)量, ,常用常用g/(kwh)g/(kwh)表示表示, ,用以評價(jià)不同用以評價(jià)

56、不同 種類種類, ,排量的內(nèi)燃機(jī)的排放性能排量的內(nèi)燃機(jī)的排放性能. . 比排放量與內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗率類似比排放量與內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗率類似, ,也可稱為也可稱為 污染排放率污染排放率, ,比排放量可以根據(jù)測得的發(fā)動機(jī)功率比排放量可以根據(jù)測得的發(fā)動機(jī)功率, , 排氣流量排氣流量, ,污染物濃度污染物濃度, ,污染物密度等數(shù)據(jù)計(jì)算污染物密度等數(shù)據(jù)計(jì)算. . 排放率定義為燃燒單位質(zhì)量的燃料所排放的污排放率定義為燃燒單位質(zhì)量的燃料所排放的污 染物質(zhì)量染物質(zhì)量, , 理論上是個(gè)量綱一的量理論上是個(gè)量綱一的量, ,實(shí)踐中為方便實(shí)踐中為方便 起見常用起見常用g/kgg/kg表示表示. . 目前排放指標(biāo)中用得較

57、多的是單位里程質(zhì)量排目前排放指標(biāo)中用得較多的是單位里程質(zhì)量排 放量放量(g/km,(g/km,輕型車排放法規(guī)輕型車排放法規(guī)) )和比排放量和比排放量 g/(kwh),g/(kwh),重型車排放法規(guī)重型車排放法規(guī). . 1.6 1.6 機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率 一、機(jī)械損失的組成及機(jī)械效率一、機(jī)械損失的組成及機(jī)械效率 m m （1 1）機(jī)械損失功率）機(jī)械損失功率PmPm（kwkw）：說明機(jī)械損失的大小可以用）：說明機(jī)械損失的大小可以用 機(jī)械損失功率機(jī)械損失功率Pm Pm （kwkw）和平均機(jī)械損失壓力。）和平均機(jī)械損失壓力。 p pmm mm（ （MPaMPa）單位氣缸工作容積的機(jī)械

58、損失功來表示。單位氣缸工作容積的機(jī)械損失功來表示。 機(jī)械損失功率機(jī)械損失功率PmPm包括：包括： 活塞及活塞環(huán)活塞及活塞環(huán) 1.1.摩擦損失摩擦損失: : 連桿、曲軸軸承連桿、曲軸軸承 6275%6275%。 配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu) 水泵水泵 風(fēng)扇風(fēng)扇 2.2.驅(qū)動附件損失驅(qū)動附件損失: : 機(jī)油泵機(jī)油泵 1020%1020% 電器設(shè)備電器設(shè)備 3.3.泵氣損失泵氣損失: :1020%1020% （2 2）機(jī)械效率）機(jī)械效率m m：有效功率：有效功率PePe和指示功率和指示功率PiPi的比。的比。 機(jī)械效率機(jī)械效率m m的大致范圍是：的大致范圍是： 汽油機(jī)汽油機(jī)0.70.9 柴油機(jī)柴油機(jī)0.70.8

59、5 eim 30 .niVp smm memimm ppp mi mm i m mi me i e m p p P P p p P P 11 W-700電渦流測功器 二、機(jī)械損失的測定二、機(jī)械損失的測定 機(jī)械損失功率是通過對實(shí)際發(fā)動機(jī)試驗(yàn)來測定。常用的機(jī)械損失功率是通過對實(shí)際發(fā)動機(jī)試驗(yàn)來測定。常用的 測試方法有倒拖法、滅缸法和油耗線法。測試方法有倒拖法、滅缸法和油耗線法。 1 1倒拖法倒拖法 發(fā)動機(jī)與平衡式電力測功器相連。在穩(wěn)定工況，當(dāng)冷卻發(fā)動機(jī)與平衡式電力測功器相連。在穩(wěn)定工況，當(dāng)冷卻 水和水和 機(jī)油溫度到達(dá)正常值時(shí)，立即切斷供油（柴油機(jī)）或機(jī)油溫度到達(dá)正常值時(shí)，立即切斷供油（柴油機(jī)）或 停

60、止點(diǎn)火（汽油機(jī)），同時(shí)將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機(jī)，倒停止點(diǎn)火（汽油機(jī)），同時(shí)將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機(jī)，倒 拖發(fā)動機(jī)，并盡可能維持冷卻水和機(jī)油溫度不變。電力測功拖發(fā)動機(jī)，并盡可能維持冷卻水和機(jī)油溫度不變。電力測功 器所測得的倒拖功率，即為機(jī)械損失功率。器所測得的倒拖功率，即為機(jī)械損失功率。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：必須使用平衡式電力測功器；必須使用平衡式電力測功器； 沒有燃燒，壓力底摩擦損失小；沒有燃燒，壓力底摩擦損失小； 由傳熱、壓縮線和膨脹不重合負(fù)功；由傳熱、壓縮線和膨脹不重合負(fù)功； 由于強(qiáng)制排引起泵氣損失增加。由于強(qiáng)制排引起泵氣損失增加。 對于柴油機(jī)由于對于柴油機(jī)由于大，誤差大可達(dá)大，誤差大可達(dá)1520