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)q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)動機(jī)的有效性能指標(biāo)1.5 機(jī)械損

2、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)性能指標(biāo)。因此、。因此、我們從內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)開始

3、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個個過程所組成。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，同時，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)

4、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)

5、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( (五個假定條件五個假定條件) ) : 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

6、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間損失（不考慮燃燒和時間損失（及時性及時性） ； 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

7、氣燃燒迅燃燒迅速速（容積不變時燃燒（容積不變時燃燒就以結(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。caPVQ1Q2bzr2.2.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）,

8、 ,燃燒時燃燒時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baPVczQ1Q2rcazb3.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

9、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 Q1bZcaPV Q1zQ2r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=4.1840=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

10、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).1212111QQQQQQWtt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。 預(yù)膨脹比：預(yù)膨脹比：111111KtmVcVsVcVcVsVcVa1ZZVV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時定容加熱循環(huán)，時定容加熱循環(huán)，壓升比壓

11、升比=1=1時定壓加熱循環(huán)，時定壓加熱循環(huán)，111tv11111tpczPP表示定容表示定容燃燒情況燃燒情況絕熱比比熱比vpcck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。0sT22144T3331mTmT12mTmT2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，隨著時，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

12、決于工質(zhì)的性質(zhì)，雙原子氣體雙原子氣體maxmax=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，一定時，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，）一定時，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

13、環(huán)定壓加熱循環(huán)中當(dāng)中當(dāng)一定時，一定時，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浞?，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)中當(dāng)（、Q Q1 1）一定時，）一定時， 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 tmaktmkkpp1111sttVW

14、ptvatvKPP)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)熱效率和循環(huán)平均壓力只 和和 五個參數(shù)有關(guān)。五個參數(shù)有關(guān)。 （ ）t t。tpatpKKPP1*1*1ap,ap,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，）一定時，QQ2 2t t。tvtvtmtmtptp當(dāng)加熱量當(dāng)加熱量(Q(Q1 1p pz z) )相相同時同時,t t。 tptptmtmtvtvP PV VP PV 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）

15、吸熱量、壓縮比、最高溫度及最高壓力相同高壓力相同利用利用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、吸熱量相同時的比較一、壓縮比相同、吸熱量相同時的比較T0s554443332215mVT,2mmT,2mpT,2mpT,1mmT,1mVT,112341：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t(yī)ptmtV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的比較二、循環(huán)最高壓力和最高溫度相同時的比較12341：定容吸熱：定容吸熱123 341：混合吸熱：混合吸熱12 341：定壓吸熱：定壓吸熱放熱量相同，放熱量

16、相同，吸熱量不同吸熱量不同tVtmtp0Ts654332221mT2mVT,1mmT,1mpT,1maxTminTmaxpminp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

17、時，用相同時，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，壓力升高不變時，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、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階段

18、，分析影響這些性能的各種因的各個階段，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個個工作過程組成，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

19、排氣。czbbbirrabr1一、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): Pa=: 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

20、.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)，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TT工質(zhì)工質(zhì)，工質(zhì)吸熱，工質(zhì)吸熱，n

21、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TT工質(zhì)工質(zhì)，n n1 1KK。 但在實(shí)際的近似計算中，常用一個但在實(shí)際的近似計算中，常用一個不變的、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ecacavvvv 汽油機(jī)汽油機(jī): n: n1 1=1.32=1.321.381.38；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

22、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時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: 0.82.0 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

23、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，為保證噴入氣缸的燃料能及時自燃以及在柴油機(jī)中，為保證噴入氣缸的燃料能及時自燃以及冷起動時可靠著火，必須使壓縮終了有足夠的溫度，冷起動時可靠著火，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

24、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ecacavvvv 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，放熱時力、溫度升高。放出的熱量越多，放熱時 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。要求：燃燒完全、及時。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 22002800280

25、0 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。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TT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

26、間T T璧璧=T=T工質(zhì)工質(zhì), ,此后此后T T璧璧TPPrP0 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，說明燃料燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷啵ぷ鬟^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)榕艢鉁囟鹊停f明燃料燃燒后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷?，工作過程氣溫度低，說明燃料燃燒

27、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=（1.051.051.21.2）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

28、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kWkWv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

29、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，其熱效率將降低到實(shí)際物性時，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。 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。rW泵氣損失：泵氣損失：rrab換氣損失換氣損失W a.a.非瞬時燃燒損失和補(bǔ)燃損失非瞬時燃燒損失和補(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

30、要時間，且會拖到膨脹過程。燃燒需要時間，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.燃燒放熱時間延長。燃燒放熱時間延長。3 3、燃燒損失、燃燒損失 ：rW4 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

31、。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: 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。bW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, ,

32、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。時間損失時間損失WzWz（燃燒損失）由于燃燒需要時間并且要提前點(diǎn)（燃燒損失）由于燃燒需要時間并且要提前點(diǎn)火和噴油，由此形成非瞬時燃燒損失?；鸷蛧娪?，由此形成非瞬時燃燒損失。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

33、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)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)，評價度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)，評價由燃燒到熱功轉(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算得出的。測量計算得出的。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

34、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，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PmiPmi1.1.循環(huán)指示功循環(huán)指示功W Wi i（kJkJ）：一個實(shí)際循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有）：一個實(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)測示功圖面積計算求得：循環(huán)指示功的真實(shí)值可根

35、據(jù)實(shí)測示功圖面積計算求得： 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?。32104SDmi2.2.平均指示壓力平均指示壓力P Pmimi（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循環(huán)所做的指示功一個循環(huán)所做的指示功 也可以也可以假想一個假想一個、大小不變的壓、大小不變的壓力力P Pmimi作用在活塞上，使活塞移動一個作用在活塞上，使

36、活塞移動一個行程，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。simivwp 平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

37、.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 Mpamip二、指示功率二、指示功率P Pi i 發(fā)動機(jī)單位時間所做的指示功，稱為發(fā)發(fā)動機(jī)單位時間所做的指示功，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

38、行程四行程=4=4； 二行程二行程=2=2。30. .260niVpinWSmii 三、指示燃料消耗率三、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的耗油量表示耗油量通常以每千瓦小時的耗油量表示g/g/（kw.hkw.h）。）。 B每小燃油消耗量kg/h2 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。310iibiiiQW 按熱功當(dāng)量得，按熱功當(dāng)量得，1kw.h=3

39、.61kw.h=3.610103 3kJkJ，而，而 1kw.h1kw.h的的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 170205hbii6106.3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

40、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)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)橛行е笜?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)

41、動機(jī)有效功率發(fā)動機(jī)有效功率Pe由試驗(yàn)測得：由試驗(yàn)測得：3101047. 09550.nnPmPiPetqtq2 2有效扭矩有效扭矩T Ttqtq：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。 Nm3 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。 netq9550mN.semeVWp30.niVsmeeVsiTtqViVsniPePmestq.14. 31030.1047. 0.303Ttqpme : pme 反反映了發(fā)動機(jī)單位氣映了發(fā)動機(jī)單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。矩的

42、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單位時間的做功次數(shù)單位時間的做功次數(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?。荒p加??； 壽命下降。壽命下降。 30.nSCm CmC

43、m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/D1 1時，常稱為短行程。時，常稱為短行程。 范圍：范圍： n n（r/minr/min） CmCm（m/sm/s） S/DS/

44、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）與所消耗燃料熱量）與所消耗燃料熱量Q Ql l之比值。之比值。 2 2有效

45、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每小時的耗油量（每小時的耗油量（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 61106 .3hbQWeee1000eePBb 可見，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?？?/p>

46、求出另一值。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)椋核裕?(2 .22930007295509550mNnPeTtqLKWV iPPseL/45.40445. 0472L445. 0104 .86)281(V62s(3)因?yàn)椋核匀加拖穆剩?4)有效熱效率:)/(118.294107247.211761033hkWgPBbeeh/g47.21

47、176h/g360034200B2782. 044000118.294106 . 3106 . 366ueehb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PmePme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

48、。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 5.51616iVSeL.eemm2 2強(qiáng)化系數(shù)強(qiáng)化系數(shù)PmePmeCmCm 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)

49、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/s1.5 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

50、.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，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

51、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

52、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 mxNO2NO3/g m 單位時間或按某排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單位時間或按某排放標(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

53、, ,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)行排放測量時內(nèi)燃機(jī)針對單機(jī)進(jìn)行排放測量時, ,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, ,用以評價不同用以評價不同種類種類, ,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

54、物密度等數(shù)據(jù)計算污染物密度等數(shù)據(jù)計算. . 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, , 理論上是個量綱一的量理論上是個量綱一的量, ,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)

55、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 pmmmm（MPaMPa）單位氣缸工作容積的機(jī)械損失功來表示。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

56、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)0.70.85 eim30.niVpsmmmemimmpppmimmimmimeiemppPPppPP11W-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

57、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，立即切斷供油（柴油機(jī)）或機(jī)油溫度到達(dá)正常值時，立即切斷供油（柴油機(jī)）或停止點(diǎn)火（汽油機(jī)），同時將電力測功器轉(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?。粵]有燃燒，壓力底摩

58、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%1520%對于汽油機(jī)對于汽油機(jī)=67=67，誤差在，誤差在5%5%左右。左右。2 2、滅缸法、滅缸法 此法僅適用于多缸發(fā)動機(jī)。首先將發(fā)動機(jī)調(diào)整到給定工此法僅適用于多缸發(fā)動機(jī)。首先將發(fā)動機(jī)調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作，測定其有效功率況穩(wěn)定工作，測定其有效功率PePe；然后停止向一個氣缸（例；然后停止向一個氣缸（例如第一缸）供油，并調(diào)整測功器，使內(nèi)燃機(jī)恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)如第一缸）供油，并調(diào)整測功器，使內(nèi)燃機(jī)恢復(fù)

59、到原來的轉(zhuǎn)速，再測定發(fā)動機(jī)的有效功率速，再測定發(fā)動機(jī)的有效功率P Pe(1)e(1) 。兩者之差即為停油氣。兩者之差即為停油氣缸的指示功率。同法，依次使各缸熄火，即可測得對應(yīng)的有缸的指示功率。同法，依次使各缸熄火，即可測得對應(yīng)的有效功率效功率P Pe(2)e(2) 、 P Pe(3)e(3) 。于是可得各缸的指示功率為：。于是可得各缸的指示功率為： ， . . 將上列各式相加得整機(jī)指示功率為：將上列各式相加得整機(jī)指示功率為： 11eei 22eei 2121eeeiiii 式中式中ii氣缸數(shù)。氣缸數(shù)。因此，整機(jī)的機(jī)械損失功率：因此，整機(jī)的機(jī)械損失功率： 此法的測量誤差，對于柴油機(jī)，在較好情況下

60、可以達(dá)到此法的測量誤差，對于柴油機(jī)，在較好情況下可以達(dá)到5 5；但對汽油機(jī)，由于停缸會使進(jìn)氣情況改變，往往得不；但對汽油機(jī)，由于停缸會使進(jìn)氣情況改變，往往得不到正確結(jié)果。同樣，它也不能用于廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)及單到正確結(jié)果。同樣，它也不能用于廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)及單缸機(jī)。缸機(jī)。3 3油耗線法（又稱負(fù)荷特性法）油耗線法（又稱負(fù)荷特性法） 當(dāng)當(dāng)n n不變時，在中小負(fù)荷，柴油機(jī)的耗油量與指示功率幾不變時，在中小負(fù)荷，柴油機(jī)的耗油量與指示功率幾乎成正比關(guān)系。而且乎成正比關(guān)系。而且PmPm和和i i不隨負(fù)荷變化。不隨負(fù)荷變化。eim 211eeemi 某一負(fù)荷：某一負(fù)荷： 空轉(zhuǎn)時：空轉(zhuǎn)時： 兩式相除：兩式相