發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)和性能ppt課件

1、第二章第二章 發(fā)動機(jī)的任務(wù)循環(huán)和性能發(fā)動機(jī)的任務(wù)循環(huán)和性能 工程熱力學(xué)根底知識： 氣體的熱力性質(zhì)； 熱力學(xué)根本定律； 根本熱力過程；發(fā)動機(jī)性能：發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán);發(fā)動機(jī)實(shí)踐循環(huán)；指示目的；有效目的；機(jī)械損失與機(jī)械效率；發(fā)動機(jī)熱平衡。主要內(nèi)容：一一 根本概念根本概念1 1 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng): :在熱力學(xué)中，將所要研討在熱力學(xué)中，將所要研討的對象從周圍物體中隔離出來，構(gòu)成的對象從周圍物體中隔離出來，構(gòu)成一個(gè)熱力系統(tǒng)；一個(gè)熱力系統(tǒng)；界面界面-系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)，稱為外界；系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)，稱為外界；-熱力系統(tǒng)和外界的分界面，稱為界面。熱力系統(tǒng)和外界的分界面，稱為界面。熱力系統(tǒng)的分類熱力系統(tǒng)的分類:

2、: 閉口系統(tǒng)：與外界無質(zhì)量交換的系統(tǒng)閉口系統(tǒng)：與外界無質(zhì)量交換的系統(tǒng)( (空調(diào)制冷劑循空調(diào)制冷劑循環(huán)；環(huán)； 開口系統(tǒng)：與外界有質(zhì)量交換的系統(tǒng)發(fā)動機(jī)混合開口系統(tǒng)：與外界有質(zhì)量交換的系統(tǒng)發(fā)動機(jī)混合氣；氣； 絕熱系統(tǒng)：與外界無熱量交換的系統(tǒng)理想形狀；絕熱系統(tǒng)：與外界無熱量交換的系統(tǒng)理想形狀； 孤立系統(tǒng)：與外界即無質(zhì)量交換，又無熱量交換的系孤立系統(tǒng)：與外界即無質(zhì)量交換，又無熱量交換的系統(tǒng)理想形狀統(tǒng)理想形狀 。2 2 工質(zhì)：在熱力設(shè)備中完成能量轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。工質(zhì)：在熱力設(shè)備中完成能量轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。熱力系統(tǒng)經(jīng)過工質(zhì)形狀的變化實(shí)現(xiàn)與外界的能量交換熱力系統(tǒng)經(jīng)過工質(zhì)形狀的變化實(shí)現(xiàn)與外界的能量交換( (發(fā)發(fā)動

3、機(jī)的工質(zhì)經(jīng)過熄滅吸熱膨脹將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能動機(jī)的工質(zhì)經(jīng)過熄滅吸熱膨脹將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能) )。第一節(jié)第一節(jié) 工程熱力學(xué)根底工程熱力學(xué)根底熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)外界外界3 3 熱力形狀：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物熱力形狀：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理情況理情況( (壓力、比容、溫度壓力、比容、溫度 ) )。4 4 熱力平衡形狀：一個(gè)熱力系統(tǒng)中，假設(shè)不受外界熱力平衡形狀：一個(gè)熱力系統(tǒng)中，假設(shè)不受外界影響，系統(tǒng)總是堅(jiān)持不變的形狀，即其形狀參數(shù)影響，系統(tǒng)總是堅(jiān)持不變的形狀，即其形狀參數(shù)P P、V V、T T不隨時(shí)間和系統(tǒng)內(nèi)空間的改動而改動。不隨時(shí)間和系統(tǒng)內(nèi)空間的改動而改動。5 5 形狀參數(shù)：用來

4、描畫氣體熱力形狀的物理量。形狀參數(shù)：用來描畫氣體熱力形狀的物理量。主要形狀參數(shù)：壓力主要形狀參數(shù)：壓力P P、比容、比容、溫度、溫度T T、內(nèi)能、內(nèi)能、熵。熵。是可以直接丈量的形狀參數(shù)，是可以直接丈量的形狀參數(shù)，稱為根本形狀參數(shù)。稱為根本形狀參數(shù)。根本形狀參數(shù)：根本形狀參數(shù)： 溫度溫度-T -T ：描畫物體冷熱程度的物理量。：描畫物體冷熱程度的物理量。 單位是單位是K-K-開爾文。開爾文。 溫度的數(shù)值表示法稱為溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。溫度的數(shù)值表示法稱為溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。溫標(biāo)溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)公制系統(tǒng)0 100經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的測溫物質(zhì)的物理性質(zhì)與經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的測溫物質(zhì)的物理性質(zhì)與其溫度不是完全的

5、線性關(guān)系，除冰其溫度不是完全的線性關(guān)系，除冰點(diǎn)和沸點(diǎn)外，不同的測溫物質(zhì)會有點(diǎn)和沸點(diǎn)外，不同的測溫物質(zhì)會有微小差別。微小差別。華氏溫標(biāo)英制系統(tǒng)32 212基本基本溫標(biāo)溫標(biāo)熱力學(xué)攝氏溫標(biāo)不依賴于測溫物質(zhì)328 . 1FOO1Ctt).(273KtT)(1t)(t 壓力壓力-p -p ：系統(tǒng)單位面積上遭到的法向作用力。：系統(tǒng)單位面積上遭到的法向作用力。 即：即： p=F/A p=F/A 單位是單位是PaPa、kPa kPa 、MpaMpa。 比容比容- - ：單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的容積。：單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的容積。 即：即：=V/M =V/M 單位是單位是m3/kg m3/kg 。 V- V-物質(zhì)的容

6、積物質(zhì)的容積,m3; ,m3; M- M-物質(zhì)的質(zhì)量，物質(zhì)的質(zhì)量，kgkg。 比容的倒數(shù)是什么？比容的倒數(shù)是什么？6 6 理想氣體：氣體分子本身不占有體積，分子之理想氣體：氣體分子本身不占有體積，分子之間無相互作用力的氣體。間無相互作用力的氣體。 理想氣體的形狀方程：理想氣體的形狀方程： R- R-氣體常數(shù)氣體常數(shù)7 7 壓容圖壓容圖 氣體的形狀可以用氣體的形狀可以用P-P-V V圖上的點(diǎn)表示圖上的點(diǎn)表示, ,這種用這種用氣體壓力和體積兩個(gè)參氣體壓力和體積兩個(gè)參數(shù)來描畫氣體形狀的圖數(shù)來描畫氣體形狀的圖示方法叫壓容圖。示方法叫壓容圖。RTpv 8 8 熱力過程：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡形狀到另一個(gè)平衡

7、熱力過程：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡形狀到另一個(gè)平衡形狀的變化歷程。形狀的變化歷程。 P-V P-V圖上圖上, ,一個(gè)點(diǎn)表示氣體的一個(gè)熱力形狀一個(gè)點(diǎn)表示氣體的一個(gè)熱力形狀; ; 一條曲線表示一個(gè)熱力過程。一條曲線表示一個(gè)熱力過程。9 9 膨脹功膨脹功氣體在熱力過程中由于體積發(fā)生變化所做的功，又稱氣體在熱力過程中由于體積發(fā)生變化所做的功，又稱為容積功。為容積功。物理學(xué)中有：物理學(xué)中有：W=FXW=FX W=Fdx=pAdx=pdV W=Fdx=pAdx=pdV 工質(zhì)從形狀工質(zhì)從形狀1 1到形狀到形狀2 2做的功做的功: :W1-2=21pdVW1-2=21pdV故故p-Vp-V圖上圖上, ,W1-2W1

8、-2為過程線與橫軸圍成的面積。為過程線與橫軸圍成的面積。規(guī)定：熱力系統(tǒng)對外界做功為正，外界對熱力系統(tǒng)規(guī)定：熱力系統(tǒng)對外界做功為正，外界對熱力系統(tǒng)做功為負(fù)。做功為負(fù)。由由W=pdVW=pdV得：得： 1-2:1-2:膨脹膨脹,dV0,dV0,系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)對外界做功,W0 ,W0 ；2-1:2-1:緊縮緊縮,dV0,dV0,外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功,W0 ,W0,W0緊縮緊縮,W0,W0Q0，ds0;ds0;放熱：放熱：Q0Q0，ds0;ds p0 p p0 進(jìn)氣進(jìn)氣緊縮、點(diǎn)燃緊縮、點(diǎn)燃膨脹膨脹排氣排氣(二特點(diǎn)二特點(diǎn)1 工質(zhì)的質(zhì)量和成分時(shí)辰在改動； 2 循環(huán)中存在著復(fù)雜的物理化學(xué)過程；3

9、 存在摩擦、傳熱、熄滅、節(jié)流等不可逆循環(huán)損失 。發(fā)動機(jī)的實(shí)踐任務(wù)過程復(fù)雜多變，要準(zhǔn)確描畫非常困難，因此需進(jìn)展簡化-實(shí)際循環(huán)。二二 實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)將實(shí)踐循環(huán)進(jìn)展簡化、忽略次要要素，簡化各過程得到的假想循環(huán)，稱之為實(shí)際循環(huán)。等熵緊縮等熵膨脹 等容放熱 等容/等壓加熱 三三 實(shí)際循環(huán)模型實(shí)際循環(huán)模型 模型的四點(diǎn)假設(shè)：1 忽略進(jìn)、排氣過程r-a,b-r),排氣放熱簡化為定容放熱過程b-a)；2 緊縮、膨脹過程 復(fù)雜的多變過程 簡化為絕熱(定熵過程；3 熄滅過程簡化為定容加熱過程 cz 和定壓加熱過程 zz；4 假定工質(zhì)為定比熱的理想氣體。根據(jù)對熄滅過程-即加熱方式的不同假設(shè)，可以得到不同的實(shí)際循環(huán)：

10、定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)、混合加熱循環(huán)。四四 循環(huán)特征參數(shù)：循環(huán)特征參數(shù)： 1 緊縮比 2 壓力升高比 壓升比3 預(yù)脹比 初始膨脹比4 等熵指數(shù)比熱比或絕熱指數(shù)czpp加熱終點(diǎn)的容積與緊縮終點(diǎn)的容積之比-表示定壓熄滅情況。對于定容加熱，=1 加熱終點(diǎn)的壓力與緊縮終點(diǎn)的壓力之比-表示定容熄滅情況。活塞在下止點(diǎn)的氣缸容積與在上止點(diǎn)的氣缸容積之比-表征發(fā)動機(jī)任務(wù)容積的大小。vpCCk 其數(shù)值隨氣體的種類和溫度而變。當(dāng) 、 為常數(shù)時(shí)，k為定值。vCpCcaVVzzVV1 循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率(簡稱熱效率簡稱熱效率) ：1212111QQQQQQWt式中： -工質(zhì)所做循環(huán)功J -循環(huán)加熱量J - 工質(zhì)

11、在循環(huán)中散失的熱量J循環(huán)熱效率越高，闡明參與的熱量有更多的部分轉(zhuǎn)換為功，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性越好。tW1Q2Q五五 循環(huán)過程評價(jià)目的循環(huán)過程評價(jià)目的2 循環(huán)平均壓力 ：tp(kPa)stVWp式中： - 循環(huán)所做的功J -氣缸任務(wù)容積L循環(huán)平均壓力越高，闡明循環(huán)的做功才干越強(qiáng)。對于即定的氣缸容積，可以將更多的燃料轉(zhuǎn)換為循環(huán)功輸出。WsV一等容加熱循環(huán)一等容加熱循環(huán) - 汽油機(jī)汽油機(jī)1 循環(huán)過程循環(huán)過程a-c：絕熱緊縮過程；：絕熱緊縮過程；c-z ：等容加熱；：等容加熱；z-b：絕熱膨脹；：絕熱膨脹； b-a：等容放熱。：等容放熱。奧托：奧托：1867年提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程實(shí)際。年提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程實(shí)

12、際。制造了臥式氣壓煤氣發(fā)動機(jī)。制造了臥式氣壓煤氣發(fā)動機(jī)。六、三種實(shí)際循環(huán)方式的分析六、三種實(shí)際循環(huán)方式的分析2 熱效率預(yù)脹比 熱效率3 分析 = 1 t = const 熱效率高 t ；當(dāng) = 10 左右時(shí)， t 不大 柴油機(jī)的緊縮比高于汽油機(jī)。1czVV111k12101QQQWt二定壓加熱循環(huán)二定壓加熱循環(huán)高增壓和低速大型柴油機(jī)1czpptkkk11111()1 1 循環(huán)過程循環(huán)過程a-ca-c：絕熱緊縮過程；：絕熱緊縮過程；c-z c-z ：等壓加熱；：等壓加熱；z-bz-b：絕熱膨脹；：絕熱膨脹； b-ab-a：等容放熱。：等容放熱。2 2 熱效率熱效率 由于由于: : 壓力升高比壓力

13、升高比 所以: 熱效率3 3 分析分析 為定值為定值 t t 狄塞爾：狄塞爾：1892年根據(jù)定壓年根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機(jī)燃式柴油機(jī)較低較低三三 混合加熱循環(huán)分析混合加熱循環(huán)分析車用高速柴油機(jī)車用高速柴油機(jī) 1 循環(huán)過程循環(huán)過程a-c：絕熱緊縮過程；：絕熱緊縮過程；c-z：等容加熱；：等容加熱；z-z：等壓加熱；：等壓加熱；z-b：絕熱膨脹；：絕熱膨脹； b-a：等容放熱。：等容放熱。 pvvtQQQQQQW112121011caVVczppzzVVtaktkkpp)1() 1(11ap：進(jìn)氣終點(diǎn)的壓力(kPa)混合加熱循環(huán)的平均壓力隨進(jìn)氣終點(diǎn)壓力、緊縮比

14、、壓力升高比、預(yù)脹比、絕熱指數(shù)和循環(huán)熱效率的增大而增大。由此，要想提高平均壓力，就要-(kPa)stVWp 計(jì)算得: 5 分析1緊縮比 為定值 壓力升高比 熱效率t， -為做功做預(yù)備 ； 預(yù)脹比 熱效率t ， -等壓膨脹不做功； 預(yù)脹比 = 1 t = const. 定容加熱循環(huán)2 t ； 當(dāng) = 20 左右時(shí)， t 不大 定容加熱循環(huán)熱效率最高，而定壓加熱循環(huán)的熱效率最低-欲提高混合加熱循環(huán)的熱效率,應(yīng)添加混合加熱循環(huán)的定容部分。經(jīng)過改動循環(huán)參數(shù)可以提高熱效率，但須思索實(shí)踐任務(wù)條件的約束和限制： 1 構(gòu)造條件的限制 與， t ，但是pz ，致使發(fā)動機(jī)運(yùn)用可靠性降低，要求提高發(fā)動機(jī)構(gòu)造強(qiáng)度，因

15、此質(zhì)量造價(jià)添加。 2 機(jī)械效率的限制 m與pz親密相關(guān)，pz 會使m ，故與不能無限制增大 。 3 熄滅方面的限制 假設(shè)緊縮比定得過高，汽油機(jī)將會產(chǎn)生爆燃、外表點(diǎn)火等不正常熄滅的景象。對于柴油機(jī)而言，過高的緊縮比將使緊縮終了的氣缸容積變得很小，對制造工藝的要求極為苛刻，熄滅室設(shè)計(jì)的難度添加，也不利于熄滅的高效進(jìn)展。 柴油機(jī)：=1222，pz=714MPa， =1.32.2 汽油機(jī)：=6 12，pz=38.5MPa， = 2.04.0發(fā)動機(jī)實(shí)踐任務(wù)條件的約束和限制：四三種實(shí)際根本循環(huán)的比較：四三種實(shí)際根本循環(huán)的比較：循環(huán)名稱 循 環(huán) 熱 效 率 循 環(huán) 特 點(diǎn) 實(shí)際過程 等容加熱循環(huán) 加熱過程在

16、等容條件下很快完成，熱效率僅與壓縮比有關(guān) ，熱效率最高點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)（OttO循環(huán)） 等壓加熱循環(huán) 加熱過程在等壓條件下緩慢完成，負(fù)荷的增加使得熱效率下降 高增壓和低速大型柴油機(jī)( diesel 循環(huán)循環(huán))混合加熱循環(huán) 熱效率介于上述兩者之間 車用車用高速柴油機(jī) 重點(diǎn)回想典型的實(shí)際循環(huán)：定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)、混合加熱循環(huán)。無預(yù)膨脹無預(yù)膨脹,膨脹都在做功過膨脹都在做功過程進(jìn)展程進(jìn)展,熱效率高熱效率高.有預(yù)膨脹有預(yù)膨脹,預(yù)脹比較大預(yù)脹比較大,做功減少做功減少,熱效率低熱效率低.發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)柴油機(jī)：柴油機(jī)：=1222，pz=714MPa， =1

17、.32.2 汽油機(jī)：汽油機(jī)：=6 12，pz=38.5MPa， = 2.04.0第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)一一 、示功圖、示功圖 發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)工質(zhì)壓力發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)工質(zhì)壓力p隨汽缸容積隨汽缸容積v或曲軸轉(zhuǎn)角或曲軸轉(zhuǎn)角 的變化的變化曲線稱為示功圖曲線稱為示功圖-示功圖、展開示功圖。示功圖、展開示功圖?？衫檬竟ζ骰騼?nèi)燃機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄?？衫檬竟ζ骰騼?nèi)燃機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄。展開示功圖展開示功圖示功圖示功圖 示功圖是最常用的研討熱-功轉(zhuǎn)換的手段； 示功圖測試系統(tǒng) 二二 、發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)過程、發(fā)動機(jī)的實(shí)踐循環(huán)過程1 進(jìn)氣過程發(fā)生在上一個(gè)循環(huán)的排氣終了后。活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)挪動

18、，進(jìn)氣門翻開，排氣門封鎖，汽缸內(nèi)剩余廢氣膨脹，壓力降致小于大氣壓力p1大氣溫度0。實(shí)踐循環(huán)由進(jìn)氣、緊縮、熄滅、膨脹和排氣五個(gè)過程組成。實(shí)際循環(huán)忽略了此過程。2 緊縮過程緊縮過程-為熄滅發(fā)明條件，同時(shí)獲得最大的膨脹比。為熄滅發(fā)明條件，同時(shí)獲得最大的膨脹比。進(jìn)、排氣門均封鎖，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)挪動， 工質(zhì)受緊縮，溫度、壓力均上升。緊縮過程是一個(gè)多變指數(shù)不斷變化的多變過程：緊縮開場時(shí)，新穎工質(zhì)從缸壁吸熱；之后某一瞬間二者溫度相等而處于絕熱形狀；以后工質(zhì)溫度高于缸壁，向缸壁散熱。在實(shí)際循環(huán)中，緊縮過程是絕熱的。在實(shí)際循環(huán)中，緊縮過程是絕熱的。3 3 熄滅過程熄滅過程-將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工?/p>

19、燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工質(zhì)的壓力、溫度升高，為膨脹發(fā)明條件。質(zhì)的壓力、溫度升高，為膨脹發(fā)明條件。汽油機(jī)：進(jìn)、排氣門均封鎖，活塞上移接近上止點(diǎn)。火花塞點(diǎn)火將混合氣點(diǎn)燃，火焰迅速傳遍整個(gè)熄滅室，工質(zhì)的壓力、溫度猛烈上升-接近于定容加熱。柴油機(jī)：火花塞在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前噴油，柴油微粒與空氣混合被壓燃，工質(zhì)溫度、壓力劇增-接近于定容加熱；火花塞繼續(xù)噴油，熄滅速度減緩，活塞下移，溫度繼續(xù)上升，壓力變化不大-接近于定壓加熱。在實(shí)際循環(huán)中，熄滅過程忽略了熄滅時(shí)間。在實(shí)際循環(huán)中，熄滅過程忽略了熄滅時(shí)間。4 膨脹過程膨脹過程-熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，做功過程。熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，做功過程。進(jìn)排氣門均封鎖，高溫高壓工

20、質(zhì)推進(jìn)活塞向下止點(diǎn)挪動而膨脹做功。膨脹過程也是一個(gè)多變指數(shù)不斷變化的多變過程。膨脹開場時(shí)，熄滅繼續(xù)進(jìn)展，稱為后燃補(bǔ)燃，工質(zhì)吸熱，之后工質(zhì)向缸壁傳熱。在實(shí)際循環(huán)中，膨脹過程是絕熱的。在實(shí)際循環(huán)中，膨脹過程是絕熱的。5 排氣過程排氣過程膨脹終了，排氣門翻開，活塞向上止點(diǎn)前往,將廢氣排除。Pb (Mpa)Tb (K)汽油機(jī)0.30.612001500柴油機(jī)0.20.510001200排氣壓力及溫度范圍：排氣溫度可以作為檢查發(fā)動機(jī)工況的一個(gè)參數(shù)，排氣溫度低，闡明燃料熄滅后轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷?，任?wù)過程進(jìn)展良好。實(shí)際循環(huán)忽略了此過程。二二 實(shí)踐循環(huán)與理想循環(huán)的主要差別實(shí)踐循環(huán)與理想循環(huán)的主要差別1 實(shí)踐

21、工質(zhì)的影響實(shí)踐工質(zhì)的影響實(shí)際上實(shí)際上: 理想氣體、定比熱、無質(zhì)量交換理想氣體、定比熱、無質(zhì)量交換 (忽略進(jìn)、排氣忽略進(jìn)、排氣)。實(shí)踐上實(shí)踐上: 熄滅前熄滅前: 燃料燃料+空氣空氣 熄滅后熄滅后: CO2和和H2O 溫度溫度T 比熱比熱C 存在走漏存在走漏 循環(huán)最高溫度降低kW導(dǎo)致?lián)p失2 換氣過程產(chǎn)生損失換氣過程產(chǎn)生損失 實(shí)際上實(shí)際上: 忽略進(jìn)、排氣過程。忽略進(jìn)、排氣過程。實(shí)踐上實(shí)踐上: 存在換氣過程存在換氣過程換氣損失換氣損失Wr 其中，工質(zhì)流動需求抑制阻力其中，工質(zhì)流動需求抑制阻力-泵氣損泵氣損失失rabr 進(jìn)、排氣門提早開啟，遲后封鎖產(chǎn)生損進(jìn)、排氣門提早開啟，遲后封鎖產(chǎn)生損失失-W 實(shí)際上

22、: 加熱(熄滅)瞬間完成，膨脹過程無加熱。 實(shí)踐上: 熄滅需求時(shí)間，且會拖到膨脹過程。 a 非瞬時(shí)熄滅損失和補(bǔ)燃損失-Wz b 不完全熄滅損失 實(shí)際上: 燃料完全熄滅 實(shí)踐上: 燃料熄滅不完全3 3 熄滅損失熄滅損失熄滅效率熄滅效率(u )：燃料在該系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)：燃料在該系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)熄滅反響所釋放出的總熱量與燃料所熄滅反響所釋放出的總熱量與燃料所能釋放的總能量之比。能釋放的總能量之比。 汽油機(jī)汽油機(jī): u =95-98% 燃料加濃燃料加濃后會有所下降后會有所下降柴油機(jī)：柴油機(jī)： u =98% 熱效率熱效率t 機(jī)械效率機(jī)械效率m 4 4 傳熱損失傳熱損失 ： 實(shí)際上實(shí)際上: : 緊縮、膨脹過程為絕熱過程

23、。緊縮、膨脹過程為絕熱過程。 實(shí)踐上實(shí)踐上: : 大量熱量經(jīng)過氣缸壁傳給冷卻水大量熱量經(jīng)過氣缸壁傳給冷卻水或空氣?；蚩諝狻?傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的最大損失，占傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的最大損失，占總損失量的總損失量的30%30%以上。因此，許多研討者努以上。因此，許多研討者努力于開發(fā)絕熱發(fā)動。力于開發(fā)絕熱發(fā)動。 結(jié)論：實(shí)踐循環(huán)比實(shí)際循環(huán)的有用功少，熱效率比實(shí)際循環(huán)低。bW指示性能目的指示性能目的: :以工質(zhì)對活塞做功為計(jì)算根底的目以工質(zhì)對活塞做功為計(jì)算根底的目的，稱為指示性能目的的，稱為指示性能目的, ,簡稱指示目的。簡稱指示目的。有效性能目的有效性能目的: :以曲軸輸出功為計(jì)算根底的性能目以曲軸輸出

24、功為計(jì)算根底的性能目的，稱為有效性能目的，簡稱有效目的。的，稱為有效性能目的，簡稱有效目的。 一一 指示性能目的指示性能目的指示目的表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部閱歷的循環(huán)的完善指示目的表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部閱歷的循環(huán)的完善程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為根底，評價(jià)程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為根底，評價(jià)由熄滅到熱功轉(zhuǎn)換任務(wù)循環(huán)進(jìn)展的質(zhì)量。是從示由熄滅到熱功轉(zhuǎn)換任務(wù)循環(huán)進(jìn)展的質(zhì)量。是從示功圖丈量計(jì)算得出的。功圖丈量計(jì)算得出的。1 平均指示壓力平均指示壓力指示功iismimiimiWWVpASpWFSASp實(shí)踐膨脹過程中的壓力是變化的。實(shí)踐膨脹過程中的壓力是變化的。以一個(gè)假想的、大小不變的壓力作用在活塞上，使

25、活塞挪動以一個(gè)假想的、大小不變的壓力作用在活塞上，使活塞挪動一段行程，其所做的功等于循環(huán)功，此假想的壓力即為平均一段行程，其所做的功等于循環(huán)功，此假想的壓力即為平均指示壓力。指示壓力。mip圖中矩形面積。圖中矩形面積。平均壓力平均壓力(kPa)stVWp平均指示壓力平均指示壓力-圖中矩形的高度圖中矩形的高度平均指示壓力的物理意義：單位氣缸容積一個(gè)循環(huán)平均指示壓力的物理意義：單位氣缸容積一個(gè)循環(huán)所作的指示功。所作的指示功。式中， Wi 發(fā)動機(jī)一個(gè)任務(wù)循環(huán)的指示功，KJ/J； Vs 發(fā)動機(jī)氣缸任務(wù)容積，L/m3。平均指示壓力越高，那么同樣大小的汽缸任務(wù)容積所做的指示功越多，汽缸任務(wù)容積的利用程度越

26、佳。 平均指示壓力是衡量發(fā)動機(jī)實(shí)踐循環(huán)動力性能的一個(gè)很重要的目的。simiVWp普通發(fā)動機(jī)在標(biāo)定工況下的 值在以下范圍內(nèi)：汽油機(jī)： 0.81.5 MPa柴油機(jī)： 0.71.1MPa增壓柴油機(jī)：12.5MPa mip2 2 指示功指示功 WiWi是指單個(gè)氣缸內(nèi)完成一個(gè)任務(wù)循環(huán)所得到的有是指單個(gè)氣缸內(nèi)完成一個(gè)任務(wù)循環(huán)所得到的有用功用功WiWi。42SDpVpWmismii式中， D和S分別為氣缸直徑和活塞行程Wi稱為指示功，也稱為循環(huán)功。稱為指示功，也稱為循環(huán)功。由示功圖中閉合曲線所占有的面由示功圖中閉合曲線所占有的面積求得。積求得。3 3 指示功率指示功率發(fā)動機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所作的指示功，稱為指示功

27、率。假設(shè)：一臺發(fā)動機(jī)的缸數(shù)i，每缸的任務(wù)容積Vs (L) ，平均指示壓力為pmi (MPa ) ，轉(zhuǎn)速n(r/min)，行程數(shù)。i63iWP242()( ),n(r/min), Pi(kW) 2 1010 603012060nmismissmimismismisp VipMPaV LiVnPipp V niPip V niPip V niPi3具有 個(gè)氣缸的發(fā)動機(jī)每秒所作的指示功率（）為式中： 為沖程數(shù)，對于四沖程內(nèi)燃機(jī)：；對于二沖程內(nèi)燃機(jī)：。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般采用，代入可得10對于四沖程發(fā)動機(jī)對于二沖程發(fā)動機(jī)30n iVpPsmii kw iP4 指示熱效率指示熱效率 發(fā)動機(jī)實(shí)踐循環(huán)指示功與

28、所耗費(fèi)燃料熱量的比值。1QWii式中， Q1 得到指示功Wi所耗費(fèi)的熱量( kJ) 。 對于一臺發(fā)動機(jī)，假設(shè)測得其指示功率Pi (kW) 那么：式中，3.6l03 1kWh的熱當(dāng)量， 1kWh =3.6l03 kJ； B 每小時(shí)發(fā)動機(jī)的耗油量，kg/h； hu 所用燃料的低熱值，kJ/kg。低熱值：含有氫的燃料熄滅后生成水蒸氣,所放出的熱量。.如水蒸氣凝結(jié)為水,那么還要放出一些熱量,這樣總的放熱量就叫做高熱值BhPii3106 . 35 指示燃油耗費(fèi)率指示比油耗指示燃油耗費(fèi)率指示比油耗單位指示功的耗油量。通常以單位指示千單位指示功的耗油量。通常以單位指示千瓦小時(shí)的耗油量來表示：瓦小時(shí)的耗油量來

29、表示：310iiPBb表示實(shí)踐循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性目的指示熱效率i和bi之間存在著以下關(guān)系：uiihb6106 . 3假設(shè)，柴油的低熱值h41868 kJkg，那么， i86/bi越低越好越低越好越高越好越高越好普通發(fā)動機(jī)的指示熱效率i和指示燃油耗費(fèi)率bi的統(tǒng)計(jì)范圍如下： i big(kWh) -1四沖程柴油機(jī) 0.4l0.48 210175二沖程柴油機(jī) 0.400.48 218177 四沖程汽油機(jī) 0.250.40 344218二沖程汽油機(jī) 0.190.27 435305可見：指示熱效率i ：柴油機(jī)汽油機(jī)，四沖程二沖程指示燃油耗費(fèi)率bi:柴油機(jī)汽油機(jī)，四沖程內(nèi)部摩擦=機(jī)械損失 = m 粘度=Pm=m

30、 粘度過小=機(jī)油的承載才干太低=油膜破裂=發(fā)生干摩擦=燒瓦=Pm=m另外，機(jī)油粘度還與其溫度有關(guān)。機(jī)油溫度升高，導(dǎo)致機(jī)油粘度降低。選用光滑油粘度的根本原那么：1 在保證可靠光滑的條件下，盡量選用粘度小的光滑油，以減小摩擦損失；2 發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度高，軸承負(fù)荷大時(shí)，選用粘度大的光滑油；3 轉(zhuǎn)速高，配合間隙小時(shí)，選用粘度小的光滑油；4 軸承間隙因磨損增大后，應(yīng)選用高粘度光滑油。4 冷卻水溫度：冷卻水溫度會影響熄滅過程、傳熱損失、光滑油溫度；通常冷卻水溫度到達(dá)正常后才允許發(fā)動機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著冷卻水溫度的升高，光滑油的溫度上升，粘度降低，摩擦功率損失減小，機(jī)械效率增大；冷卻水的溫度過高，光滑油的粘度太

31、小而流失，摩擦損失功率添加，機(jī)械效率下降。因此水冷式發(fā)動機(jī)中冷卻水的溫度應(yīng)堅(jiān)持在8095范圍內(nèi)。四 機(jī)械損失的測定目的：分析發(fā)動機(jī)的性能1 示功圖法2 倒拖法3 滅缸法4 油耗線法1 示功圖法示功圖法運(yùn)用各種示功器錄取氣缸的示功圖，從中算出Pi值， 從測功器和轉(zhuǎn)速計(jì)讀數(shù)中測出發(fā)動機(jī)的有效功率Pe，從而可以算出Pm，m及pmm值。2 倒拖法思緒：發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，吊銷指示功，用電力測功器給發(fā)動機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，那么發(fā)動機(jī)的輸入功率即為該工況下的機(jī)械損失功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)動機(jī)與電力測功器相連，當(dāng)發(fā)動機(jī)以給定工況穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻水、機(jī)油溫度到達(dá)正常數(shù)值時(shí)，切斷對發(fā)動機(jī)的供油柴油機(jī)或停頓點(diǎn)火汽油機(jī)，

32、同時(shí)將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機(jī)，以給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動機(jī)，并且維持冷卻水和機(jī)油溫度不變，這樣測得的倒拖功率即為發(fā)動機(jī)在該工況下的機(jī)械損失功率。方法評價(jià)：方法評價(jià)： 由于沒有熄滅過程，工質(zhì)的壓力、溫度較低，由于沒有熄滅過程，工質(zhì)的壓力、溫度較低，丈量結(jié)果略大于實(shí)踐值；對于大緊縮比的柴油丈量結(jié)果略大于實(shí)踐值；對于大緊縮比的柴油機(jī)尤甚，因此此方法在測定汽油機(jī)機(jī)械損失時(shí)機(jī)尤甚，因此此方法在測定汽油機(jī)機(jī)械損失時(shí)得到較廣泛的運(yùn)用。得到較廣泛的運(yùn)用。 3 滅缸法熄火法、斷缸法滅缸法熄火法、斷缸法僅適用于多缸機(jī) 當(dāng)發(fā)動機(jī)調(diào)整到以給定工況穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，先測出整個(gè)發(fā)動機(jī)的有效功率。之后，在柴油機(jī)油門拉桿或齒條位置、或汽油機(jī)節(jié)氣門開度固定不動的情況下，停頓向某一汽缸供油或點(diǎn)火,使發(fā)動機(jī)恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速，重新測定剩余幾個(gè)汽缸的有效功率。1()iieexxPPP( )()ixeexPPP那么被熄滅的氣缸原來所發(fā)出的指示功率(Pi)x：依次將各缸滅火，最后可以從各缸指示功率的總和中求得整臺發(fā)功機(jī)的指示功率Pi： 柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速不變的情況下進(jìn)展負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)，求出發(fā)動