清華大學(xué)發(fā)動機(jī)原理第3章循環(huán)分析與能量利用ppt課件

1、Department of Automotive EngineeringTsinghua University點(diǎn)燃式和壓燃式內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)燃式和壓燃式內(nèi)燃機(jī) 任務(wù)過程、熄滅實(shí)際、性能分析及參數(shù)調(diào)控任務(wù)過程、熄滅實(shí)際、性能分析及參數(shù)調(diào)控: Phone:13汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理帥石金帥石金清華大學(xué)清華大學(xué) 汽車工程系汽車工程系:Department of Automotive EngineeringTsinghua University1. 循環(huán)方式與熱效率循環(huán)方式與熱效率2. 機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率3. 能量分配

2、與合理利用能量分配與合理利用ssa 0ctmcsetmumeR Tps )( 2in) l ( H u ) V (P GH111et H uit m H uc t m Hube 循環(huán)熱效率和機(jī)械效率循環(huán)熱效率和機(jī)械效率質(zhì)環(huán)節(jié)質(zhì)環(huán)節(jié)講課內(nèi)容講課內(nèi)容第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用 第第1章章 性能目的與影響要素性能目的與影響要素 第第2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué) 第第3章章 任務(wù)循環(huán)與能量利用任務(wù)循環(huán)與能量利用 第第4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量 第第5章章 運(yùn)轉(zhuǎn)特性與整車匹配運(yùn)轉(zhuǎn)特性與整車匹配第二部分：熄滅與排放第二部分：熄滅與排放第第6章

3、章 熄滅的根底知識熄滅的根底知識第第7章章 柴油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅柴油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅 第第8章章 汽油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅汽油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅 第第9章章 有害排放物的有害排放物的Th成與控制成與控制 第第10章章 新熄滅方式與替代燃料動力新熄滅方式與替代燃料動力:Department of Automotive EngineeringTsinghua University循環(huán)方式分類循環(huán)方式分類根據(jù)工質(zhì)和循環(huán)特征分類根據(jù)工質(zhì)和循環(huán)特征分類:1) 實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)(Theoretical Cycle)工質(zhì)工質(zhì)理想氣體理想氣體(空氣空氣)，物性參數(shù)，物性參數(shù)(比熱比比熱比, )為常數(shù)，不隨溫

4、度變化為常數(shù)，不隨溫度變化 循環(huán)循環(huán)理想理想循環(huán)：循環(huán)：封鎖熱力循環(huán)：系統(tǒng)加熱封鎖熱力循環(huán)：系統(tǒng)加熱熄滅放熱；系統(tǒng)放熱熄滅放熱；系統(tǒng)放熱氣體交換氣體交換(進(jìn)、排氣進(jìn)、排氣) 特殊熱力過程：特殊熱力過程：絕熱緊縮和膨脹；等容或等壓加熱和放熱絕熱緊縮和膨脹；等容或等壓加熱和放熱2)理想循環(huán)理想循環(huán)(Ideal Cycle) 工質(zhì)工質(zhì)真實(shí)工質(zhì)真實(shí)工質(zhì) 循循環(huán)環(huán)理想循環(huán)理想循環(huán)3)真實(shí)循環(huán)真實(shí)循環(huán)(Real Cycle) 工質(zhì)工質(zhì)真實(shí)工質(zhì)真實(shí)工質(zhì) 循循環(huán)環(huán)真實(shí)循環(huán)真實(shí)循環(huán)Q2Q1等熵緊縮等熵緊縮等容等容/等壓加等壓加熱熱等熵膨脹等熵膨脹等容放熱等容放熱工質(zhì)和循環(huán)方式是決議循環(huán)熱效率的兩大要素工質(zhì)和循環(huán)

5、方式是決議循環(huán)熱效率的兩大要素:Department of Automotive EngineeringTsinghua University循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率(Cycle thermal efficiency)t1q 1 1 q2 q2t1qw t 0 01 2 3w t q1 q 2pVTswtwtq2q1示功圖示功圖溫熵圖溫熵圖溫熵圖溫熵圖(T-s)是分析循環(huán)熱效率的一種有效而是分析循環(huán)熱效率的一種有效而又直觀的方法又直觀的方法w t pdV Tds Tds du du循環(huán)功循環(huán)功(動力過程功動力過程功熱力學(xué)熱力學(xué) 第一定律第一定律循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率:Tdsdq熵熵entropy這一

6、中文譯名是意譯而來的。這一中文譯名是意譯而來的?！癳ntropy最初由克勞修斯最初由克勞修斯Clausius于于1865年年 發(fā)明的。字尾發(fā)明的。字尾“tropy源于希臘文，是轉(zhuǎn)變之意。字頭源于希臘文，是轉(zhuǎn)變之意。字頭“en是源于是源于energy能量能量的字頭。的字頭。 1923年，德國物理學(xué)家普朗克年，德國物理學(xué)家普朗克I.R.Planck來南京第四中山大學(xué)即中央大學(xué)前來南京第四中山大學(xué)即中央大學(xué)前身講學(xué)，我身講學(xué)，我 國著名物理學(xué)家胡剛復(fù)教授時(shí)任南京第四中山大學(xué)自然科學(xué)院院長擔(dān)任翻國著名物理學(xué)家胡剛復(fù)教授時(shí)任南京第四中山大學(xué)自然科學(xué)院院長擔(dān)任翻譯。胡剛復(fù)教譯。胡剛復(fù)教授根據(jù)授根據(jù)entr

7、opy意為熱量與溫度之商，而且這個(gè)概念與火有關(guān)，就在商上另加火旁，初次發(fā)明意為熱量與溫度之商，而且這個(gè)概念與火有關(guān)，就在商上另加火旁，初次發(fā)明 了中國字典中從未有過的新字了中國字典中從未有過的新字“熵。此字含義極其妥帖，沿用至今。熵。此字含義極其妥帖，沿用至今。:Department of Automotive EngineeringTsinghua University實(shí)際循環(huán)分類實(shí)際循環(huán)分類根據(jù)加熱過程進(jìn)展分類：根據(jù)加熱過程進(jìn)展分類：1) 等容加熱等容加熱 等容循環(huán)等容循環(huán)(Otto循環(huán)循環(huán))2) 等壓加熱等壓加熱 等壓循環(huán)等壓循環(huán)(Diesel循環(huán)循環(huán))3) 混合混合(等容等壓等容等壓)

8、加熱加熱 混合循環(huán)混合循環(huán)(Sabathe循環(huán)循環(huán))1 2: 等熵緊縮等熵緊縮(isentropic)2 3: 等容等容/等壓加熱等壓加熱(isochoric/isobaric)3 4: 等熵膨脹等熵膨脹(isentropic)4 1: 等容放熱等容放熱(isochoric):Department of Automotive EngineeringTsinghua University等容循環(huán)等容循環(huán)(Isochoric cycle)spT3q1q1q2241V1234V1V2q2q2q1奧托循環(huán)奧托循環(huán)(Otto Cycle):早期汽油機(jī)早期汽油機(jī) 轉(zhuǎn)速低，熄滅接近等容放熱轉(zhuǎn)速低，熄滅接近等

9、容放熱壓力升高比壓力升高比 p3/p2壓力升高比對等容循環(huán)的壓力升高比對等容循環(huán)的 熱效率沒有影響！熱效率沒有影響！等容循環(huán)效率等容循環(huán)效率:tt,v1123t,v12q1TTT 1 T 2VV1TT21V 1 1 q2q2 1 1 c T T v41cvT3 T2 1 1 T4 T4 T T V1V1 V4V4 2 T2 T4T3 V1V1 1 11 11 1 t, t,v v 1 1 1 1 1 1 1T 3 1:Department of Automotive EngineeringTsinghua University加熱時(shí)辰對循環(huán)的影響加熱時(shí)辰對循環(huán)的影響(等容度等容度)q1 = c

10、onst.q13333q13*4*41q222*3*4*4q212*2TpsVTDC加熱加熱: 1 - 2 - 3 - 4BTDC 加熱加熱: 1 - 2*- 3*- 3- 4*- 1 ATDC 加熱加熱: 1 - 2 - 2*- 3*- 4*- 1q2q1 t t 1 1 偏離上止點(diǎn)加熱，偏離上止點(diǎn)加熱，t 增大增大 or 減減小小?cm mVcs 1V等容度：等容度：VcmVs等容加熱等容加熱100等容度等容度q2 添加，添加，t 減減小小Vc:Department of Automotive EngineeringTsinghua University等壓循環(huán)等壓循環(huán)(Isobaric

11、cycle)q13341q22q212Tpq1p2V2V1sV44狄賽爾循環(huán)狄賽爾循環(huán)(Diesel Cycle):早期柴油機(jī)在上止點(diǎn)噴油熄滅早期柴油機(jī)在上止點(diǎn)噴油熄滅 t,pt,p 容積預(yù)膨脹比容積預(yù)膨脹比: =V3/V2:Department of Automotive EngineeringTsinghua University混合循環(huán)與其他循環(huán)的比較混合循環(huán)與其他循環(huán)的比較q1p24q2,v vT21q14q2,v等容循環(huán)等容循環(huán)3pq12341q2,p vTs21q141q2,p等壓循環(huán)等壓循環(huán)3s3 t,st,s 現(xiàn)代汽油機(jī)和柴油機(jī)的實(shí)踐任務(wù)循環(huán)現(xiàn)代汽油機(jī)和柴油機(jī)的實(shí)踐任務(wù)循環(huán) 是

12、混合循環(huán)。是混合循環(huán)。pq1,p41q2,svs21q2,sq1,v2q1,p334q1,v33T混合循環(huán)混合循環(huán):Department of Automotive EngineeringTsinghua University混合循環(huán)與其他循環(huán)的比較混合循環(huán)與其他循環(huán)的比較q1 = const. = const. q2,p q2,s q2,v t,p t,s 20，熱效率提高不明顯。熱效率提高不明顯。2) 等熵指數(shù)等熵指數(shù)越大越大, 熱效率熱效率越高越高 等熵指數(shù)由等熵指數(shù)由1.2提高到提高到1.4, 熱熱效率可添加效率可添加40(q 和和不不變變,1 , cp和和cv, 工質(zhì)溫工質(zhì)溫升升,

13、效效率率)。循環(huán)參數(shù)對熱效率的影響循環(huán)參數(shù)對熱效率的影響四大循環(huán)參數(shù)四大循環(huán)參數(shù): 1) 緊縮比緊縮比; 2) 等熵指數(shù)等熵指數(shù); 3) 壓力升高比壓力升高比; 4) 預(yù)膨預(yù)膨脹比脹比:Department of Automotive EngineeringTsinghua University壓力升高率和預(yù)膨脹比對熱效率影響壓力升高率和預(yù)膨脹比對熱效率影響: 1) 1, 等容循環(huán)等容循環(huán), 對對t無影響無影響2) 1, 等壓循環(huán)等壓循環(huán), 增大增大, t明顯下明顯下降降3) 混合循環(huán)：混合循環(huán)：不變：隨不變：隨上升，上升，t略有添加略有添加再增大，再增大，t不受影響不受影響不變：隨不變：隨增

14、大，增大，t明顯下降明顯下降結(jié)論：結(jié)論：減少等壓加熱；添加等容加熱減少等壓加熱；添加等容加熱循環(huán)參數(shù)對熱效率的影響循環(huán)參數(shù)對熱效率的影響:Department of Automotive EngineeringTsinghua University實(shí)際循環(huán)分析的指點(diǎn)意義實(shí)際循環(huán)分析的指點(diǎn)意義1 指出了改善發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的根本原那么和方向指出了改善發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的根本原那么和方向在允許的條件下在允許的條件下, 盡能夠提高緊縮比盡能夠提高緊縮比 , 尤其是汽油機(jī)尤其是汽油機(jī)合理組織熄滅合理組織熄滅, 提高循環(huán)加熱等容度減少預(yù)膨脹比提高循環(huán)加熱等容度減少預(yù)膨脹比、合理選擇熄、合理選擇熄滅

15、滅 始點(diǎn)、壓燃同時(shí)著火始點(diǎn)、壓燃同時(shí)著火 保證工質(zhì)具有較高的等熵指數(shù)保證工質(zhì)具有較高的等熵指數(shù) 稀燃稀燃 2提供了發(fā)動機(jī)之間進(jìn)展動力性、經(jīng)濟(jì)性對比的實(shí)際根據(jù)提供了發(fā)動機(jī)之間進(jìn)展動力性、經(jīng)濟(jì)性對比的實(shí)際根據(jù)同一機(jī)型不同加熱方式的對比同一機(jī)型不同加熱方式的對比、及及q1不變：不變：等容循環(huán)等容循環(huán)t 混合循環(huán)混合循環(huán)t 等壓循環(huán)等壓循環(huán)不同機(jī)型不同機(jī)型(汽、柴油機(jī)汽、柴油機(jī))的對比的對比pmax及及q1一樣：一樣：等壓循環(huán)等壓循環(huán)t 混合循環(huán)混合循環(huán)t 等容循環(huán)等容循環(huán)tt:Department of Automotive EngineeringTsinghua University實(shí)際循環(huán)分析的

16、指點(diǎn)意義實(shí)際循環(huán)分析的指點(diǎn)意義 汽、柴油機(jī)負(fù)荷變化(q1不同)時(shí)的對比 部分負(fù)荷柴油機(jī): 缸內(nèi)放射分散熄滅, 噴油時(shí)間縮短, 初期等容放熱變化不大, 即根本不變而減小,t提高 部分負(fù)荷汽油機(jī): 預(yù)混熄滅, 熄滅速度下降, 熄滅時(shí)間加長, 即 下降而上升,t下降結(jié)果：中、低負(fù)荷工況, 柴油機(jī)運(yùn)用油耗較汽油機(jī)低3050。:Department of Automotive EngineeringTsinghua University理想循環(huán)理想循環(huán)假設(shè)：假設(shè)：1) 堅(jiān)持實(shí)際循環(huán)中關(guān)于循環(huán)的假設(shè)堅(jiān)持實(shí)際循環(huán)中關(guān)于循環(huán)的假設(shè)(簡化簡化)2) 工質(zhì)特性按真實(shí)情況思索：工質(zhì)特性按真實(shí)情況思索： 循環(huán)過程中成

17、分是變化的循環(huán)過程中成分是變化的研討理想循環(huán)的目的：研討理想循環(huán)的目的：1) 工質(zhì)特性對熱效率的影響工質(zhì)特性對熱效率的影響(與實(shí)際循環(huán)相比與實(shí)際循環(huán)相比)2) 理想循環(huán)代表了人類努力所能到達(dá)的程度理想循環(huán)代表了人類努力所能到達(dá)的程度(與真實(shí)循環(huán)相比與真實(shí)循環(huán)相比)相對熱效率：真實(shí)循環(huán)的指示效率與理想循環(huán)熱效率之比。反映了實(shí)踐發(fā)動相對熱效率：真實(shí)循環(huán)的指示效率與理想循環(huán)熱效率之比。反映了實(shí)踐發(fā)動機(jī)機(jī) 指示效率接近理想程度的程度。指示效率接近理想程度的程度。dtr l it緊縮過程緊縮過程: 空氣空氣+燃料蒸氣燃料蒸氣+剩余廢剩余廢氣氣 膨脹過程膨脹過程: 廢氣廢氣+空氣空氣工質(zhì)的熱力參數(shù)隨溫度、

18、工質(zhì)的熱力參數(shù)隨溫度、分子構(gòu)造及混合氣濃度等變化分子構(gòu)造及混合氣濃度等變化:Department of Automotive EngineeringTsinghua University真實(shí)工質(zhì)對熱效率的影響真實(shí)工質(zhì)對熱效率的影響1) 比熱容比熱容cv, cp= fT, 分子構(gòu)造分子構(gòu)造 Qv=cvT，Qp=cp T T cv和和 cp T t 多原子分子多原子分子 cv和和cp T t 即：真實(shí)工質(zhì)即：真實(shí)工質(zhì) 理想工質(zhì)理想工質(zhì) 真實(shí)工質(zhì)真實(shí)工質(zhì)t 例如：柴油機(jī)例如：柴油機(jī) 汽油機(jī)汽油機(jī)；稀薄熄滅稀薄熄滅 化學(xué)計(jì)量比熄滅化學(xué)計(jì)量比熄滅2) 高溫?zé)岱纸飧邷責(zé)岱纸飧邷貢r(shí)，原子間的結(jié)合力減弱，產(chǎn)高

19、溫時(shí)，原子間的結(jié)合力減弱，產(chǎn)Th熱分解吸熱過程。熱分解吸熱過程。CO2CO+O2H2OH2+O2低溫膨脹及排氣時(shí)，反向熄滅放熱。因此，熄滅放熱時(shí)間拉長低溫膨脹及排氣時(shí)，反向熄滅放熱。因此，熄滅放熱時(shí)間拉長 等容度等容度 t 。* T越高，越高，p越小越小 熱分解越嚴(yán)重，因此，汽油機(jī)熱分解熱分解越嚴(yán)重，因此，汽油機(jī)熱分解 柴油機(jī)柴油機(jī)熱分解。熱分解。:Department of Automotive EngineeringTsinghua University真實(shí)工質(zhì)對熱效率的影響真實(shí)工質(zhì)對熱效率的影響1.401.351.301.251.204001000K600800溫度溫度Temperatu

20、re cp/cvcp/cvAirw/o exhaust gas residual3) 工質(zhì)分子變化系數(shù)工質(zhì)分子變化系數(shù)液體燃料發(fā)動機(jī)熄滅后，液體燃料發(fā)動機(jī)熄滅后，1，p和和t 氣體燃料發(fā)動機(jī)熄滅后，氣體燃料發(fā)動機(jī)熄滅后，1，p和和t 氣體燃料分子計(jì)入燃前分子總氣體燃料分子計(jì)入燃前分子總數(shù)數(shù) 總的來說，總的來說， 的影響不大的影響不大4) 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)a1，未燃碳?xì)?，未燃碳?xì)?多原子多原子 T t a1，空氣，空氣單雙原子單雙原子 T t :Department of Automotive EngineeringTsinghua University汽油機(jī)與柴油機(jī)理想循環(huán)熱效率的比較

21、汽油機(jī)與柴油機(jī)理想循環(huán)熱效率的比較思索真實(shí)工質(zhì)特性后，汽、柴油機(jī)熱效率差距加大：思索真實(shí)工質(zhì)特性后，汽、柴油機(jī)熱效率差距加大：1) 高負(fù)荷高負(fù)荷 柴油機(jī)柴油機(jī)a 汽油機(jī)汽油機(jī)a 柴油機(jī)柴油機(jī) t 汽油機(jī)汽油機(jī) t 汽油機(jī)混合氣濃且等容度高，汽油機(jī)混合氣濃且等容度高，Tmax， 剩余廢氣剩余廢氣 ，熱分解，熱分解 汽油機(jī)汽油機(jī) t 汽油機(jī)汽油機(jī) 柴油機(jī)柴油機(jī)，但影響不大，但影響不大2) 低負(fù)荷低負(fù)荷 汽油機(jī)汽油機(jī)a更小，而柴油機(jī)更小，而柴油機(jī)a 更大更大 汽油機(jī)汽油機(jī) t 汽油機(jī)汽油機(jī)r，柴油機(jī)，柴油機(jī)r不變，汽油機(jī)不變，汽油機(jī) ，熄滅速度，熄滅速度 汽油機(jī)汽油機(jī) t 汽油機(jī)高、低負(fù)荷溫差小，汽

22、油機(jī)高、低負(fù)荷溫差小， Tmax 汽油機(jī)汽油機(jī) t:Department of Automotive EngineeringTsinghua University真實(shí)循環(huán)真實(shí)循環(huán)1) 傳熱損失傳熱損失(總加熱量的總加熱量的6)真實(shí)循環(huán)并非絕熱過程真實(shí)循環(huán)并非絕熱過程, 經(jīng)過氣缸壁面、經(jīng)過氣缸壁面、缸蓋底面、活塞頂面向外散熱。缸蓋底面、活塞頂面向外散熱。散熱量散熱量 Qw=FwT-Twd式中，式中， 傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)Fw 散熱面積散熱面積, Fw =f T缸內(nèi)缸內(nèi)工質(zhì)溫度工質(zhì)溫度, T= f Tw 熄滅室壁面熄滅室壁面溫度溫度 緊縮過程緊縮過程: 前期吸熱前期吸熱, 后期散熱后期散熱, 使壓使壓

23、 縮線略下降縮線略下降(有利有利)。 熄滅及膨脹過程熄滅及膨脹過程: 溫差大溫差大, 散熱劇烈散熱劇烈, 使使pz和膨脹線下降和膨脹線下降(不利不利)。 熄滅膨脹線的下降幅度遠(yuǎn)大于緊縮線熄滅膨脹線的下降幅度遠(yuǎn)大于緊縮線, 使動力過程功減小。使動力過程功減小。:Department of Automotive EngineeringTsinghua University真實(shí)循環(huán)真實(shí)循環(huán)2) 時(shí)間損失時(shí)間損失實(shí)踐熄滅及向工質(zhì)加熱不能夠瞬間完成：實(shí)踐熄滅及向工質(zhì)加熱不能夠瞬間完成：存在點(diǎn)火存在點(diǎn)火(噴油噴油)提早，使有用功面積下降，提早，使有用功面積下降，t。pz出如今出如今TDC后后1215CA，

24、而非等容加熱，而非等容加熱，使有使有 用功面積減小。用功面積減小。3) 換氣損失換氣損失排氣門早開，呵斥膨脹功損失。排氣門早開，呵斥膨脹功損失。泵氣損失功泵氣損失功(W2W3)4) 不完全熄滅損失不完全熄滅損失 正常熄滅時(shí)，也有正常熄滅時(shí)，也有c100% 不正常熄滅、不正常熄滅、a 1等，等， t 5) 缸內(nèi)流動損失缸內(nèi)流動損失流動加強(qiáng)以及提高渦流與湍流程度，流動加強(qiáng)以及提高渦流與湍流程度， t 由于：由于：呵斥能量損失、散熱損失呵斥能量損失、散熱損失 例如：流動損失，非直例如：流動損失，非直噴式柴油機(jī)直噴式柴油機(jī)噴式柴油機(jī)直噴式柴油機(jī)6) 工質(zhì)走漏損失工質(zhì)走漏損失:Department of

25、 Automotive EngineeringTsinghua University真實(shí)循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的比較真實(shí)循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的比較總結(jié)：總結(jié)： 由于工質(zhì)和循環(huán)方面的差別，使得由于工質(zhì)和循環(huán)方面的差別，使得: 實(shí)際實(shí)際循環(huán)循環(huán)t -實(shí)踐循環(huán)實(shí)踐循環(huán)t =1020百分點(diǎn)百分點(diǎn) 兩者之間的差別指出了改善內(nèi)燃機(jī)兩者之間的差別指出了改善內(nèi)燃機(jī)t的的基基 本原那么本原那么:Department of Automotive EngineeringTsinghua University1. 循環(huán)方式與熱效率循環(huán)方式與熱效率2. 機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率自學(xué)自學(xué)3. 能量分配與合理利用能量分配與合

26、理利用講課內(nèi)容講課內(nèi)容第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用 第第1章章 性能目的與影響要素性能目的與影響要素 第第2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué) 第第3章章 任務(wù)循環(huán)與能量利用任務(wù)循環(huán)與能量利用 第第4章章 換換氣過程與進(jìn)氣充量氣過程與進(jìn)氣充量 第第5章章 運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)特性與整車匹配特性與整車匹配第二部分：熄滅與排放第二部分：熄滅與排放第第6章章 熄滅的根底知識熄滅的根底知識第第7章章 柴油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅柴油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅 第第8章章 汽油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅汽油機(jī)混合氣構(gòu)成與熄滅 第第9章章 有害排放物的有害排放物的Th成與控成與控制制 第第10章章 新熄

27、滅方式與替代新熄滅方式與替代燃料動力燃料動力:Department of Automotive EngineeringTsinghua University思索題思索題1. 機(jī)械損失由哪幾部分組成？各占多大比例？機(jī)械損失由哪幾部分組成？各占多大比例？2. 機(jī)械損失有哪幾種丈量方法？各適宜于什么類型的發(fā)動機(jī)？機(jī)械損失有哪幾種丈量方法？各適宜于什么類型的發(fā)動機(jī)？3. 為什么把泵氣損失包含在機(jī)械損失中？為什么把泵氣損失包含在機(jī)械損失中？4. 為什么說提高車輛的負(fù)荷率可以節(jié)能？為什么說提高車輛的負(fù)荷率可以節(jié)能？5. 光滑油機(jī)油是如何劃分質(zhì)量等級和黏度等級的？光滑油機(jī)油是如何劃分質(zhì)量等級和黏度等級的？:

28、Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素iimi mWPpW 1 Wm 1 Pm 1 pmm Wi:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率(1) 機(jī)械摩擦損失機(jī)械摩擦損失(5080) 活塞組活塞組件、軸承、氣門機(jī)構(gòu)等件、軸承、氣門

29、機(jī)構(gòu)等(2) 附件驅(qū)動耗費(fèi)附件驅(qū)動耗費(fèi)(10)水泵、機(jī)油泵、燃油泵、點(diǎn)火安裝等水泵、機(jī)油泵、燃油泵、點(diǎn)火安裝等 運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的輔助機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)必不可少的輔助機(jī)構(gòu)(3) 泵氣損失泵氣損失(540)Wm Wmf Wme Wp1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素 為什么泵氣損失包含在機(jī)械 損失中？:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率標(biāo)定工況：標(biāo)定工況： 自吸式汽油機(jī)自吸式汽油

30、機(jī): m=0.80.9 自吸式柴油機(jī)自吸式柴油機(jī): m=0.780.85 渦輪增壓式柴油機(jī)渦輪增壓式柴油機(jī): m=0.800.921) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素 在一樣排量和標(biāo)定工況條件下， 比較渦輪增壓發(fā)動機(jī)、機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)和自然吸氣發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率，動機(jī)和自然吸氣發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率，哪個(gè)大？哪個(gè)??？哪個(gè)大？哪個(gè)?。?1) 機(jī)械摩擦損失機(jī)械摩擦損失(5080) 活塞組活塞組件、軸承、氣門機(jī)構(gòu)等件、軸承、氣門機(jī)構(gòu)等(2) 附件驅(qū)動耗費(fèi)附件驅(qū)動耗費(fèi)(10)水泵、機(jī)油泵、燃油

31、泵、點(diǎn)火安裝等水泵、機(jī)油泵、燃油泵、點(diǎn)火安裝等 運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的輔助機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)必不可少的輔助機(jī)構(gòu)(3) 泵氣損失泵氣損失(540)Wm Wmf Wme Wp:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率(1) 示功圖法示功圖法由總指示功由總指示功Wi，減去臺架上測得，減去臺架上測得 的的有效功有效功We只適用研發(fā)：只適用研發(fā)：(a) 上止點(diǎn)難以準(zhǔn)確丈量：偏向上止點(diǎn)難以準(zhǔn)確丈量：偏向1CA，誤差，誤差1015(b) 各缸不均勻，需求同時(shí)丈量各缸不均勻，需求同時(shí)丈量Wi We Wm1) 機(jī)械效率的定義

32、機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率(2) 倒拖法倒拖法發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后。斷油或斷火，用發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后。斷油或斷火，用 電電機(jī)反拖發(fā)動機(jī)，測得的反拖功率機(jī)反拖發(fā)動機(jī)，測得的反拖功率誤差：誤差：(a) 無熄滅，缸內(nèi)壓力低，活塞與缸套無熄滅，缸內(nèi)壓力低，活塞與缸套 間間隙加大；光滑油粘度加大，摩擦損隙加大；光滑油粘度加大，摩擦損 失增失增大大(b) 排

33、氣阻力加大，泵氣損失變化排氣阻力加大，泵氣損失變化(c) 緊縮、膨脹線不重合，增大緊縮、膨脹線不重合，增大pmm汽油機(jī)緊縮比小，所以誤差小汽油機(jī)緊縮比小，所以誤差小1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素Wi We Wm:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率本質(zhì)上也是倒拖法本質(zhì)上也是倒拖法N-1缸拖缸拖1缸，缸，但但 更接近真實(shí)形狀更接近真實(shí)形狀新問題：新問題： 滅缸后進(jìn)

34、排氣動搖效應(yīng)的影響滅缸后進(jìn)排氣動搖效應(yīng)的影響 兩大數(shù)相減得到小數(shù)，誤差加大兩大數(shù)相減得到小數(shù)，誤差加大NNi1i1NNi1i1Pm Pi Pe Pe (Pe ) i Pe (N 1)Pe (Pe ) i(3) 滅缸法滅缸法用于多缸機(jī)用于多缸機(jī)Pi1 Pe (Pe )iPi Pi1 Pe (Pe )i 1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)

35、械效率1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素(4) 油耗線法油耗線法轉(zhuǎn)速不變，測出整機(jī)燃料耗費(fèi)率隨負(fù)荷轉(zhuǎn)速不變，測出整機(jī)燃料耗費(fèi)率隨負(fù)荷 的變的變化曲線。將此線外延到與橫坐標(biāo)相化曲線。將此線外延到與橫坐標(biāo)相 交的交的a點(diǎn)，點(diǎn)，那么那么a0之值為機(jī)械損失值。之值為機(jī)械損失值。適宜柴油機(jī)，不適宜汽油機(jī)適宜柴油機(jī)，不適宜汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī) B k c na負(fù)荷負(fù)荷( pme)1/ 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)(a )參看公式參看公式1-41和圖和圖2-16:Department of A

36、utomotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率小結(jié)：小結(jié)：(1) 汽油機(jī)多用倒拖法，不適宜用滅缸汽油機(jī)多用倒拖法，不適宜用滅缸 法法(滅缸不平安滅缸不平安)和油耗線法和油耗線法(不成直線不成直線)(2) 自然吸氣柴油機(jī)適宜滅缸法、油耗自然吸氣柴油機(jī)適宜滅缸法、油耗 線法，小型柴油機(jī)可以用倒拖法線法，小型柴油機(jī)可以用倒拖法(3) 廢氣渦輪增壓柴油機(jī)無法運(yùn)用倒拖廢氣渦輪增壓柴油機(jī)無法運(yùn)用倒拖法和滅缸法，低增壓可以用油耗線法。法和滅缸法，低增壓可以用油耗線法。1) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組

37、成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素:Department of Automotive EngineeringTsinghua University機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率(1) 活塞平均速度活塞平均速度 cm，摩擦阻力，摩擦阻力，泵氣，泵氣 損失損失(2) 負(fù)荷負(fù)荷 負(fù)荷Pe，m 怠速m0 增壓機(jī)型m (3) 光滑條件 機(jī)油粘度：冷起動和低溫 不能過高；高負(fù)荷不能過低 水溫8095C，機(jī)油溫度85110 CmPm(Pe Pm ) 11) 機(jī)械效率的定義機(jī)械效率的定義2) 機(jī)械損失的組成與份額機(jī)械損失的組成與份額3) 機(jī)械損失的丈量機(jī)

38、械損失的丈量4) 機(jī)械效率的影響要素機(jī)械效率的影響要素:Department of Automotive EngineeringTsinghua University美國汽油機(jī)油美國汽油機(jī)油API分分級級等級等級使用對象使用對象油品性能油品性能SA一般低負(fù)荷汽油機(jī)和柴油機(jī)一般低負(fù)荷汽油機(jī)和柴油機(jī)不含添加劑或只加降凝劑與抗泡劑不含添加劑或只加降凝劑與抗泡劑SB中負(fù)荷汽油機(jī)中負(fù)荷汽油機(jī)加入某些抗氧劑與抗磨劑加入某些抗氧劑與抗磨劑SC用于用于1964-1967年生產(chǎn)的汽油車年生產(chǎn)的汽油車加入清凈分散劑與抗氧防腐劑加入清凈分散劑與抗氧防腐劑SD用于用于1968-1971年生產(chǎn)的汽油車年生產(chǎn)的汽油車具有

39、更好的減少低溫油泥防銹性能具有更好的減少低溫油泥防銹性能SE用于用于1972年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車具有更好的高溫氧化及抗低溫油泥性能具有更好的高溫氧化及抗低溫油泥性能SF用于用于1980年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車具有比具有比SE更高的高溫氧化及抗磨性更高的高溫氧化及抗磨性SG用于用于1989-1993年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車具有更好的高溫抗氧化變稠性能及清凈性和好的低溫油泥分散性具有更好的高溫抗氧化變稠性能及清凈性和好的低溫油泥分散性SH用于用于1994年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車引入引入CMA試驗(yàn)規(guī)范，因而比試驗(yàn)規(guī)范，因而比SG的水平苛刻的水平苛刻

40、10左右左右SJ用于用于2019年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車發(fā)動機(jī)性能與發(fā)動機(jī)性能與SH一樣，節(jié)能試驗(yàn)，由一樣，節(jié)能試驗(yàn)，由VI變?yōu)樽優(yōu)閂I-A，油中磷含量，油中磷含量0.1SL用于用于2000年以后生產(chǎn)的汽油車年以后生產(chǎn)的汽油車改善催化轉(zhuǎn)化器的保護(hù)，由改善催化轉(zhuǎn)化器的保護(hù)，由GF-2的的128103km延長到延長到16103km萬公里，萬公里， 通過銹球試驗(yàn)，通過銹球試驗(yàn)，F(xiàn)、G、A、B臺架臺架等級等級使用對象使用對象油品性能油品性能GF-1用于使用用于使用SH油的汽油車油的汽油車質(zhì)量等級相當(dāng)于質(zhì)量等級相當(dāng)于SH，并要求通過程序，并要求通過程序 P0.12GF-2用于使用用于使用SJ油的汽油車油的汽油車質(zhì)量等級相當(dāng)于質(zhì)量等級相當(dāng)于SF，并要求通過程序，并要求通過程序-A P