第1章 發(fā)動機的性能

1、 1第一章第一章 發(fā)動機的性能發(fā)動機的性能Engine Performance2第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機理論循環(huán)發(fā)動機理論循環(huán)第二節(jié)第二節(jié) 四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的指示性能指標發(fā)動機的指示性能指標第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機的有效性能指標發(fā)動機的有效性能指標第五節(jié)第五節(jié) 機械損失和機械效率機械損失和機械效率第六節(jié)第六節(jié) 熱平衡熱平衡3發(fā)動機性能指標發(fā)動機性能指標 動力性能指標：功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 經(jīng)濟性能指標：燃料消耗率、潤滑油消耗率 運轉(zhuǎn)性能指標：冷起動性能、噪聲、排放性能 可靠性、耐久性、結(jié)構(gòu)工藝性、使用維修性、生產(chǎn)實際條件、使用特點等。 闡述、分析三大指標的影

2、響因素和規(guī)律闡述、分析三大指標的影響因素和規(guī)律4第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機理論循環(huán)發(fā)動機理論循環(huán)發(fā)動機的發(fā)動機的將非常復雜的實際工將非常復雜的實際工作過程加以抽象簡化，忽略一些次要影響因素，作過程加以抽象簡化，忽略一些次要影響因素，并對其中變化復雜、難于進行細致分析的物理、并對其中變化復雜、難于進行細致分析的物理、化學過程如可燃混合氣的準備與燃燒過程等化學過程如可燃混合氣的準備與燃燒過程等進行簡化處理，得到便于進行定量分析的進行簡化處理，得到便于進行定量分析的循環(huán)，循環(huán)，稱發(fā)動機的稱發(fā)動機的理想循環(huán)理想循環(huán)。5一、三種基本理論循環(huán)一、三種基本理論循環(huán): 1、研究理論循環(huán)的目的、研究理論循環(huán)的目的:

3、1)確定循環(huán)熱效率的理論極限確定循環(huán)熱效率的理論極限，以判斷實際發(fā)，以判斷實際發(fā)動機經(jīng)濟性和工作過程進行的完善程度以及動機經(jīng)濟性和工作過程進行的完善程度以及改進潛力。改進潛力。2)分析比較發(fā)動機分析比較發(fā)動機不同熱力循環(huán)方式不同熱力循環(huán)方式的經(jīng)濟性的經(jīng)濟性和動力性。和動力性。3) 確定提高確定提高以理論以理論循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率為代表的經(jīng)濟性為代表的經(jīng)濟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。61 假定工質(zhì)為定比熱容的假定工質(zhì)為定比熱容的理想氣體理想氣體（具有標準狀態(tài)下的（具有標準狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)，工質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)不變）；空氣物理常數(shù)，工質(zhì)的物

4、理性質(zhì)和化學性質(zhì)不變）；2 2 不計吸氣和排氣過程不計吸氣和排氣過程（工質(zhì)的總質(zhì)量保持不變），（工質(zhì)的總質(zhì)量保持不變），假設工質(zhì)是在假設工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)；中作封閉循環(huán)；3 3 壓縮、膨脹過程簡化為壓縮、膨脹過程簡化為絕熱等熵過程絕熱等熵過程；4 4 把燃燒過程看作是外界對工質(zhì)的加熱過程，把燃燒過程看作是外界對工質(zhì)的加熱過程，簡化為簡化為等容加熱過程等容加熱過程或或等壓加熱過程等壓加熱過程；5 5 排氣排氣中的實際放熱過程中的實際放熱過程簡化為簡化為等容放熱等容放熱過程；過程；6 6 忽略過程損失，把循環(huán)的每一過程都假定為忽略過程損失，把循環(huán)的每一過程都假定為可逆過可逆過程程

5、，即假設循環(huán)過程為，即假設循環(huán)過程為可逆循環(huán)可逆循環(huán)。簡化原則為簡化原則為: : 理解！理解！73、發(fā)動機的理論循環(huán)：、發(fā)動機的理論循環(huán)： 發(fā)動機理論循環(huán)的三種形式：發(fā)動機理論循環(huán)的三種形式：a)b) c)8理論循環(huán)參數(shù)理論循環(huán)參數(shù) 壓縮比：壓縮比： c=Va/Vc=(Vs+Vc)/Vc=1+Vs/Vc 等容加熱時的壓力升高比：等容加熱時的壓力升高比： p= pz/pc 等壓加熱時的容積預膨脹比（初始膨脹等壓加熱時的容積預膨脹比（初始膨脹比）：比）： =Vz/Vz 工質(zhì)的等熵指數(shù)工質(zhì)的等熵指數(shù)/絕熱指數(shù)（比熱容比）：絕熱指數(shù)（比熱容比）：k=cp/cv 09粗略對應關(guān)系粗略對應關(guān)系 汽油機汽油

6、機等容加熱等容加熱 高增壓和低速柴油機高增壓和低速柴油機等壓加熱等壓加熱 高速柴油機高速柴油機混合加熱混合加熱10二、二、循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率：1、循環(huán)熱效率、循環(huán)熱效率(簡稱簡稱熱效率熱效率) ：1212111QQQQQQWt式中：式中： 工質(zhì)所做工質(zhì)所做循環(huán)功（循環(huán)功（J） 循環(huán)加熱量（循環(huán)加熱量（J） 工質(zhì)在工質(zhì)在循環(huán)中放出的熱（循環(huán)中放出的熱（J）tW1Q2Q評定循環(huán)評定循環(huán)經(jīng)濟性經(jīng)濟性理論循環(huán)是用循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓理論循環(huán)是用循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓力來評定。力來評定。11 ) 1() 1(111001ppkpkctk2、三種基本理論循環(huán)的熱效率公式、三種基本理論循環(huán)的熱效率公式1

7、11kct) 1(111001kkkct 101p123、三種基本理論循環(huán)熱效率的分析、三種基本理論循環(huán)熱效率的分析1）混合加熱循環(huán)熱效率的分析）混合加熱循環(huán)熱效率的分析 tc) 1 (分析條件：分析條件：循環(huán)總加熱量不變。循環(huán)總加熱量不變。循環(huán)平均吸熱溫循環(huán)平均吸熱溫度增加，平均放度增加，平均放熱溫度下降，循熱溫度下降，循環(huán)溫差加大。環(huán)溫差加大。13t0)2(tp)3( 增大增大循環(huán)平均吸熱溫度增加，平均放熱溫循環(huán)平均吸熱溫度增加，平均放熱溫度下降，循環(huán)溫差加大（放熱量減少）；度下降，循環(huán)溫差加大（放熱量減少）； 增增大則反之。大則反之。 增大增大到一定數(shù)值后，到一定數(shù)值后， 變化變化不大，

8、而不大，而 變化影響明顯變化影響明顯）(二者負相關(guān)，反映混合加熱二者負相關(guān)，反映混合加熱循環(huán)中等容、等壓加熱的多循環(huán)中等容、等壓加熱的多少，應綜合分析少，應綜合分析）0t0pp14152）等容加熱循環(huán)熱效率的分析）等容加熱循環(huán)熱效率的分析tc) 1 (）等壓加熱循環(huán)熱效率的分析）等壓加熱循環(huán)熱效率的分析t0)2(tc) 1 (4） 等熵指數(shù)對循環(huán)熱效率的影響等熵指數(shù)對循環(huán)熱效率的影響t) 1 (特別是在特別是在c c 較小時明顯較小時明顯c 大時明顯大時明顯16不同加熱循環(huán)，影響熱效率的因素有所不同，不同加熱循環(huán)，影響熱效率的因素有所不同，但共同的特點是三種理論循環(huán)的熱效率均與壓但共同的特點是

9、三種理論循環(huán)的熱效率均與壓縮比和等熵指數(shù)有關(guān)：縮比和等熵指數(shù)有關(guān)： 三個循環(huán)的三個循環(huán)的 均隨均隨c c的加大而上升。一般來的加大而上升。一般來說，說，c c較小時明顯，較小時明顯，c c較大時不顯著。提高較大時不顯著。提高壓縮比可以擴大循環(huán)高低溫熱源的平均溫度差，壓縮比可以擴大循環(huán)高低溫熱源的平均溫度差，增加膨脹比，從而提高循環(huán)熱效率增加膨脹比，從而提高循環(huán)熱效率 。但當。但當c1414以后，隨壓縮比的增加，熱效率的增加逐以后，隨壓縮比的增加，熱效率的增加逐漸減少，而機械負荷和熱負荷卻成比例增加。漸減少，而機械負荷和熱負荷卻成比例增加。tt17 三個循環(huán)的三個循環(huán)的 均隨均隨k k的加大而上

10、升。的加大而上升。K K值取值取決于工質(zhì)的性質(zhì)，雙原子氣體（空氣）決于工質(zhì)的性質(zhì)，雙原子氣體（空氣）k k =1.4,=1.4,多原子氣體多原子氣體k k =1.33=1.33。但實際循環(huán)工質(zhì)為非純。但實際循環(huán)工質(zhì)為非純空氣的多變過程，一般多變指數(shù)空氣的多變過程，一般多變指數(shù)n nk k，所以提，所以提高多變指數(shù)高多變指數(shù)n n，或使工質(zhì)更接近純空氣，如稀，或使工質(zhì)更接近純空氣，如稀薄燃燒技術(shù)等，可以提高循環(huán)熱效率。薄燃燒技術(shù)等，可以提高循環(huán)熱效率。t181 1）實際混合加熱循環(huán)熱效率的分析）實際混合加熱循環(huán)熱效率的分析1 1、在任何情況下，為提高熱效率，都、在任何情況下，為提高熱效率，都應該

11、盡量減少等壓加熱部分而接近等容應該盡量減少等壓加熱部分而接近等容燃燒，這就是所謂的提高燃燒，這就是所謂的提高“等容度等容度”的的概念。概念。2 2、在負荷變化時，若主要是、在負荷變化時，若主要是 變化，變化，則高、低負荷的則高、低負荷的 值差別加大，若主要值差別加大，若主要是是 變化時，則變化時，則 將保持大致不變，將保持大致不變，這一點對汽、柴油機不同負荷時這一點對汽、柴油機不同負荷時 值值的對比有理論指導意義（近似反向）。的對比有理論指導意義（近似反向）。0tttp192）實際等容加熱循環(huán)熱效率的分析）實際等容加熱循環(huán)熱效率的分析）實際等壓加熱循環(huán)熱效率的分析）實際等壓加熱循環(huán)熱效率的分析

12、實際上隨著負荷增加（實際上隨著負荷增加（Q Q1 1）輸出功）輸出功率率但但T Tk k 略有略有實際柴油機在重負荷時（實際柴油機在重負荷時（Q Q1 1）( (0 0 ；T Tk k） 3 3、實際工質(zhì)并非定比熱容，因而同一種、實際工質(zhì)并非定比熱容，因而同一種工質(zhì)隨溫度的變化比熱容比工質(zhì)隨溫度的變化比熱容比 k k 值也是變值也是變化的?；?。T ktt20工程熱力學內(nèi)容工程熱力學內(nèi)容 提高循環(huán)中工值平均吸熱溫度，降低平均放熱提高循環(huán)中工值平均吸熱溫度，降低平均放熱溫度，可提高循環(huán)熱效率。溫度，可提高循環(huán)熱效率。兩種分析方法：兩種分析方法： 第一定律分析法第一定律分析法立足數(shù)量，以熱效率為立

13、足數(shù)量，以熱效率為指標指標 第二定律分析法（第二定律分析法（損失和損失和效率）效率）立立足數(shù)量和質(zhì)量，以足數(shù)量和質(zhì)量，以為指標為指標 根據(jù)熱力學第二定律，熱能不能完全根據(jù)熱力學第二定律，熱能不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，其最大可能轉(zhuǎn)換的部分叫做轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，其最大可能轉(zhuǎn)換的部分叫做“熱熱”，即最大可利用的熱能。熱力系統(tǒng)，即最大可利用的熱能。熱力系統(tǒng)的溫度相對于環(huán)境溫度愈高，則的溫度相對于環(huán)境溫度愈高，則“熱熱”值值愈大，可能達到的熱效率就愈高。愈大，可能達到的熱效率就愈高。21循環(huán)參數(shù)對循環(huán)參數(shù)對 影響的物理實質(zhì)影響的物理實質(zhì) 發(fā)動機發(fā)動機 k、 p、 0值不變，單純改值不變，單純改變變c時，在相同的

14、初始狀態(tài)下，時，在相同的初始狀態(tài)下， c高高者壓縮終了時的者壓縮終了時的p、T值必然都高。值必然都高。壓縮終了溫度愈高，則相同加熱量壓縮終了溫度愈高，則相同加熱量下所達到的溫度也必然更高。所以下所達到的溫度也必然更高。所以高高c系統(tǒng)的系統(tǒng)的“熱熱”高于低高于低c系統(tǒng)。系統(tǒng)。t22 發(fā)動機發(fā)動機c和和 k 值不變，而值不變，而p、 0變化時：變化時：由于任何循環(huán)都可分割為若干具有相同由于任何循環(huán)都可分割為若干具有相同加熱量的微等容循環(huán)，越是后面的等容加熱量的微等容循環(huán)，越是后面的等容循環(huán)其壓縮比循環(huán)其壓縮比c越低，低于理論壓縮比。越低，低于理論壓縮比。所以，所以， p、 0的影響，實質(zhì)上還是壓縮

15、的影響，實質(zhì)上還是壓縮比不同的影響。比不同的影響?！暗热荻鹊热荻取睂嵸|(zhì)上反映實質(zhì)上反映了各微循環(huán)真實壓縮比的平均值接近理了各微循環(huán)真實壓縮比的平均值接近理論壓縮比的程度。預脹比論壓縮比的程度。預脹比0比壓力升高比壓力升高比比p的影響大，就是因為真實壓縮比變的影響大，就是因為真實壓縮比變化更大的緣故?；蟮木壒省?3 發(fā)動機發(fā)動機c、p、 0 值不變，而值不變，而k 變化變化時：因為氣體常數(shù)時：因為氣體常數(shù)Rg不變，所以不變，所以k值值愈大，則愈大，則cv、cp愈小（愈?。?cv = Rg/（ k -1），）， cp - cv = Rg），在相同加熱量），在相同加熱量和初始狀態(tài)不變時，和初始狀

16、態(tài)不變時， 比熱容小則工比熱容小則工質(zhì)溫升愈高，質(zhì)溫升愈高， 也就愈高。也就愈高。t2425提高壓縮比提高壓縮比增大壓力升高比增大壓力升高比減小初期膨脹比減小初期膨脹比發(fā)動機理論循環(huán)的熱效率和發(fā)動機的運發(fā)動機理論循環(huán)的熱效率和發(fā)動機的運轉(zhuǎn)參數(shù)及燃燒室結(jié)構(gòu)型式無關(guān)轉(zhuǎn)參數(shù)及燃燒室結(jié)構(gòu)型式無關(guān)提高循環(huán)熱效率的分析提高循環(huán)熱效率的分析26增壓、中冷，增加循環(huán)供油量增壓、中冷，增加循環(huán)供油量提高發(fā)動機的熱效率提高發(fā)動機的熱效率提高壓縮比，提高壓縮比，增大壓力升高比增大壓力升高比減小初期膨脹比減小初期膨脹比提高循環(huán)動力性的分析提高循環(huán)動力性的分析 從理論循環(huán)的分析可知，提高壓縮比從理論循環(huán)的分析可知，提高

17、壓縮比c和和壓力升高比壓力升高比p對提高循環(huán)熱效率對提高循環(huán)熱效率t起著有利的起著有利的作用，但發(fā)動機實際工作條件作用，但發(fā)動機實際工作條件約束和限制約束和限制循循環(huán)熱效率提高。環(huán)熱效率提高。、發(fā)動機實際工作條件對循環(huán)熱效率提高、發(fā)動機實際工作條件對循環(huán)熱效率提高的的約束和限制約束和限制： 1)零件的強度和可靠性的限制零件的強度和可靠性的限制 2)機械效率的限制機械效率的限制3)燃燒方面的限制燃燒方面的限制4）排放方面的限制）排放方面的限制27發(fā)動機的壓縮比和壓力升高比發(fā)動機的壓縮比和壓力升高比cp燃燒最大爆發(fā)燃燒最大爆發(fā)壓力壓力/MPa汽油機汽油機6112 43 5柴油機（自柴油機（自然吸氣

18、）然吸氣）12 221.3 2.26 9281、循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力 ：stVWp tp評定循環(huán)的動力性(kPa)式中： 循環(huán)所做的功（J） 氣缸工作容積（L）WsV三、循環(huán)三、循環(huán)平均壓力平均壓力：單位汽缸容積（單位排量）所做的循環(huán)功，反映汽缸工作容積的做功能力。291 1）混合加熱循環(huán)平均壓力公式）混合加熱循環(huán)平均壓力公式2 2、三種基本理論循環(huán)平均壓力公式、三種基本理論循環(huán)平均壓力公式tPPdeckctkkpp)1() 1(110）等容加熱循環(huán)平均壓力公式）等容加熱循環(huán)平均壓力公式tPdeckctkpp) 1(11303 3、等壓加熱循環(huán)平均壓力公式、等壓加熱循環(huán)平均壓力公式dep：

19、進氣終點的壓力 (kPa)tdeckctkkpp) 1(110混合加熱循環(huán)的平均壓力隨進氣終點壓混合加熱循環(huán)的平均壓力隨進氣終點壓力、壓縮比、壓力升高比、預脹比、絕力、壓縮比、壓力升高比、預脹比、絕熱指數(shù)和循環(huán)熱效率的增大而增大。熱指數(shù)和循環(huán)熱效率的增大而增大。31 汽、柴油機實質(zhì)上都是按混合加熱循環(huán)運行汽、柴油機實質(zhì)上都是按混合加熱循環(huán)運行的。的。 理論循環(huán)是發(fā)動機工作過程最本質(zhì)的模型，理論循環(huán)是發(fā)動機工作過程最本質(zhì)的模型，影響理論循環(huán)熱效率的主要參數(shù)和規(guī)律，同樣影響理論循環(huán)熱效率的主要參數(shù)和規(guī)律，同樣是影響實際發(fā)動機動力、經(jīng)濟性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。是影響實際發(fā)動機動力、經(jīng)濟性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 根據(jù)

20、理論循環(huán)，改善發(fā)動機動力、經(jīng)濟性能根據(jù)理論循環(huán)，改善發(fā)動機動力、經(jīng)濟性能的的基本原則基本原則是：提高燃燒加熱后的能量質(zhì)量，是：提高燃燒加熱后的能量質(zhì)量，即在相同加熱量和環(huán)境溫度條件下，盡可能提即在相同加熱量和環(huán)境溫度條件下，盡可能提高加熱過程中工質(zhì)的平均溫度。高加熱過程中工質(zhì)的平均溫度。 在現(xiàn)有循環(huán)模式下，主要的在現(xiàn)有循環(huán)模式下，主要的實施方向?qū)嵤┓较蛴腥齻€：有三個：在允許和可能的條件下，提高發(fā)動機的壓縮比；在允許和可能的條件下，提高發(fā)動機的壓縮比；合理組織燃燒，提高循環(huán)加熱的合理組織燃燒，提高循環(huán)加熱的“等容度等容度”，特別是減小循環(huán)的預膨脹比和合理選擇燃燒始特別是減小循環(huán)的預膨脹比和合理選

21、擇燃燒始點相位；保證工質(zhì)具有較高的絕熱指數(shù)。點相位；保證工質(zhì)具有較高的絕熱指數(shù)。32四、三種基本循環(huán)的比較：四、三種基本循環(huán)的比較：111ct) 1(111001ct) 1() 1(111001pppct 循環(huán)名循環(huán)名稱稱循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率循環(huán)特點循環(huán)特點等容加等容加熱循環(huán)熱循環(huán) 加熱過程在等容條件下很快完成，加熱過程在等容條件下很快完成，熱效率僅與壓縮比有關(guān)熱效率僅與壓縮比有關(guān)等壓加等壓加熱循環(huán)熱循環(huán) 加熱過程在等壓條件下緩慢完成，加熱過程在等壓條件下緩慢完成，負荷的增加使得熱效率下降負荷的增加使得熱效率下降混合加混合加熱循環(huán)熱循環(huán)介于上述兩者之間介于上述兩者之間表表11 三種理論循環(huán)的比

22、較三種理論循環(huán)的比較331、同一機型不同加熱模式的比較、同一機型不同加熱模式的比較 c壓縮比壓縮比 相同相同加熱量加熱量 相同相同初態(tài)初態(tài)1 1相同相同但平均吸熱溫度和放但平均吸熱溫度和放熱量不同熱量不同tptmtv 等容加熱循環(huán)熱效率最高，而等壓加熱循環(huán)熱效率等容加熱循環(huán)熱效率最高，而等壓加熱循環(huán)熱效率最低。欲提高混合加熱循環(huán)的熱效率最低。欲提高混合加熱循環(huán)的熱效率 ，應增加混合，應增加混合加熱循環(huán)的等容部分（既提高循環(huán)加熱的等容度）。加熱循環(huán)的等容部分（既提高循環(huán)加熱的等容度）。1Q342 2、不同機型具有相同加熱量及、不同機型具有相同加熱量及循環(huán)的最高壓循環(huán)的最高壓力分別相同力分別相同時

23、比較時比較加熱量加熱量 相同相同初態(tài)初態(tài)1 1相同相同循環(huán)的最高壓力相同循環(huán)的最高壓力相同tptmtv1Q 實際柴油機比汽油機更接近等壓循環(huán)，且壓實際柴油機比汽油機更接近等壓循環(huán)，且壓力設計也更高，所以它的熱效率大大高于汽油機。力設計也更高，所以它的熱效率大大高于汽油機。T T22T T2 2T T22c2c2c2c2c2c2353、不同機型負荷變化、不同機型負荷變化(不同加熱量不同加熱量)時的對比時的對比 柴油機：柴油機：由于噴霧壓燃后邊噴油邊燃燒由于噴霧壓燃后邊噴油邊燃燒,當當負荷下降時負荷下降時，噴油時間縮短，但初期相當，噴油時間縮短，但初期相當于等容燃燒的部分變化不大。這相當于于等容燃

24、燒的部分變化不大。這相當于p基本不變而基本不變而 減小，則減小，則t提高提高。0汽油機：汽油機：點火后傳播燃燒，且無論負荷大點火后傳播燃燒，且無論負荷大小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x不變。小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x不變。當負荷下降時當負荷下降時，殘，殘余廢氣系數(shù)增大，燃燒速度降低，燃燒時間余廢氣系數(shù)增大，燃燒速度降低，燃燒時間加長。這相當于加長。這相當于p下降而下降而 上升，則上升，則t降低降低。汽、柴油機的這種相反變化的趨勢，將使中、汽、柴油機的這種相反變化的趨勢，將使中、低負荷時二者耗油量的差距進一步擴大。低負荷時二者耗油量的差距進一步擴大。036結(jié)論結(jié)論 汽油機的熱效率低于柴油機；汽油機的熱效率低于柴油機； 在

25、高負荷、以及特別是低負荷時，這種在高負荷、以及特別是低負荷時，這種差距進一步加大。差距進一步加大。37第二節(jié)第二節(jié) 四沖程發(fā)動機的實際循四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)環(huán)一、發(fā)動機的實一、發(fā)動機的實 際循環(huán)際循環(huán)1、進氣過程、進氣過程 圖圖a）2、壓縮過程、壓縮過程 圖圖b）3、燃燒過程、燃燒過程 圖圖c）4、膨脹過程、膨脹過程 圖圖c）5、排氣過程、排氣過程 圖圖d）381 1：進氣行程：進氣行程 2 2：壓縮行程：壓縮行程 3 3：膨脹行程：膨脹行程 4 4：排氣行程：排氣行程 p p- -V V圖和圖和p p- -圖圖4041上止點上止點氣缸壓力氣缸壓力 進氣行程進氣行程壓縮行程壓縮行程燃燒膨脹行

26、程燃燒膨脹行程排氣行程排氣行程下止點下止點上止點上止點下止點下止點曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角 / ()CA/ ()CA0 0180180360360540540720720p -壓力示功圖壓力示功圖u進氣過程進行的好壞用實際進入汽缸的進氣過程進行的好壞用實際進入汽缸的新鮮工質(zhì)的數(shù)量評價。新鮮工質(zhì)的數(shù)量評價。u由由pVpV= =mRTmRT可以看出：汽缸容積一定時，可以看出：汽缸容積一定時，提高進氣終了壓力、降低進氣終了溫度提高進氣終了壓力、降低進氣終了溫度可增加進氣量。進氣量的增加意味著循可增加進氣量。進氣量的增加意味著循環(huán)加熱量的增加，在循環(huán)熱效率一定時環(huán)加熱量的增加，在循環(huán)熱效率一定時，可增加循環(huán)凈

27、功，從而提高發(fā)動機動，可增加循環(huán)凈功，從而提高發(fā)動機動力性。力性。 進氣過程進氣過程42u發(fā)動機的實際壓縮過程，是一個復雜的發(fā)動機的實際壓縮過程，是一個復雜的熱力過程熱力過程( (吸熱吸熱- -絕熱絕熱- -放熱放熱) )?？傮w來說?？傮w來說，缸內(nèi)氣體的放熱量大于其吸熱量，缸內(nèi)氣體的放熱量大于其吸熱量（圖（圖1-91-9）。u實際工作中，常測量壓縮終了的壓力。實際工作中，常測量壓縮終了的壓力。壓縮終了的壓力過低，說明汽缸密封不壓縮終了的壓力過低，說明汽缸密封不良，其主要原因一般是氣門密封不良、良，其主要原因一般是氣門密封不良、活塞和汽缸磨損嚴重等?；钊推啄p嚴重等。 壓縮過程壓縮過程43u

28、汽油機及燃氣發(fā)動機的燃燒接近定容加汽油機及燃氣發(fā)動機的燃燒接近定容加熱過程。熱過程。u柴油機燃燒接近混合加熱過程（同時存柴油機燃燒接近混合加熱過程（同時存在定容加熱和定壓加熱）。在定容加熱和定壓加熱）。u燃燒過程放出的熱量越多，放熱時越靠燃燒過程放出的熱量越多，放熱時越靠近上止點，則熱效率越高。近上止點，則熱效率越高。u在實際燃燒過程中，不僅有散熱損失、在實際燃燒過程中，不僅有散熱損失、不完全燃燒損失，而且還存在非瞬時燃不完全燃燒損失，而且還存在非瞬時燃燒損失。燒損失。 燃燒過程燃燒過程44燃燒過程燃燒過程圖圖1-10發(fā)動機實際循環(huán)的燃燒過程發(fā)動機實際循環(huán)的燃燒過程45u發(fā)動機的實際膨脹過程與

29、壓縮過程很相發(fā)動機的實際膨脹過程與壓縮過程很相似，似，也是一個復雜的熱力過程（吸熱量也是一個復雜的熱力過程（吸熱量大于放熱量、吸熱量等于放熱量、吸熱大于放熱量、吸熱量等于放熱量、吸熱量小于放熱量）。總體來說，缸內(nèi)氣體量小于放熱量）?？傮w來說，缸內(nèi)氣體的吸熱量大于放熱量的吸熱量大于放熱量（圖（圖1-111-11）。u膨脹過程不僅有散熱損失和漏氣損失，膨脹過程不僅有散熱損失和漏氣損失，還有補燃損失。還有補燃損失。u膨脹過程終了膨脹過程終了b b點的壓力和溫度越低，說點的壓力和溫度越低，說明氣體膨脹和熱量利用越充分。明氣體膨脹和熱量利用越充分。 膨脹過程膨脹過程46 由于排出的廢氣具有一定的壓力和較

30、高由于排出的廢氣具有一定的壓力和較高的溫度，故存在排氣損失。的溫度，故存在排氣損失。 由于排氣系統(tǒng)有阻力，使排氣終了的壓由于排氣系統(tǒng)有阻力，使排氣終了的壓力略高于大氣壓力。力略高于大氣壓力。 實際工作中，也常用排氣溫度作為檢查實際工作中，也常用排氣溫度作為檢查發(fā)動機工作狀態(tài)的技術(shù)指標，排氣終了發(fā)動機工作狀態(tài)的技術(shù)指標，排氣終了溫度偏高，說明發(fā)動機工作不良，熱功溫度偏高，說明發(fā)動機工作不良，熱功轉(zhuǎn)換效率低。轉(zhuǎn)換效率低。排氣過程排氣過程471、實際工質(zhì)的影響、實際工質(zhì)的影響 實際工質(zhì)影響引起的損失：實際工質(zhì)影響引起的損失： T、多原子、多原子k；泄漏；泄漏2、換氣損失、換氣損失 泵氣損失：泵氣損失

31、： 提前排氣損失：提前排氣損失：3、燃燒損失、燃燒損失 非瞬時燃燒損失非瞬時燃燒損失 和補燃損失：和補燃損失：不完全燃燒損失、熱分解不完全燃燒損失、熱分解4、傳熱損失、傳熱損失 傳熱損失：傳熱損失：5、缸內(nèi)流動損失、缸內(nèi)流動損失二、發(fā)動機實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較二、發(fā)動機實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較WbWrWkWzW圖圖112 發(fā)動機實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較發(fā)動機實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較a)柴油機柴油機 b) 汽油機汽油機4849一、工質(zhì)的影響一、工質(zhì)的影響 Effect of GasesEffect of Gases 實際氣體，比熱容、實際氣體，比熱容、比熱比在整個循環(huán)過比熱比在整個循環(huán)過程中隨

32、溫度而變。程中隨溫度而變。 工質(zhì)的成分和質(zhì)量燃工質(zhì)的成分和質(zhì)量燃燒前后不斷變化。燒前后不斷變化。 燃燒產(chǎn)物還存在著高燃燒產(chǎn)物還存在著高溫分解及在膨脹過程溫分解及在膨脹過程中的復合放熱現(xiàn)象。中的復合放熱現(xiàn)象。50二、傳熱損失二、傳熱損失 Effect of Heat TransferEffect of Heat Transfer 與工質(zhì)直接接觸的與工質(zhì)直接接觸的 缸套內(nèi)壁面缸套內(nèi)壁面 活塞頂面活塞頂面 氣缸蓋火力面等氣缸蓋火力面等始終與工質(zhì)發(fā)生著熱始終與工質(zhì)發(fā)生著熱量交換。量交換。51三、燃燒損失三、燃燒損失 Effect of Combustion Effect of Combustion 加

33、熱方式非等容加熱方式非等容/ /非等壓，燃非等壓，燃燒放熱速度有限造成：燒放熱速度有限造成：早燃造成壓縮負功損失早燃造成壓縮負功損失燃燒放熱速度有限造成燃燒放熱速度有限造成最高壓力和溫度下降最高壓力和溫度下降后燃造成膨脹功減少及后燃造成膨脹功減少及不完全燃燒不完全燃燒52四、換氣損失四、換氣損失 Effect of Gas Exchange Effect of Gas Exchange 排氣門提前開啟造成膨脹功減少。排氣門提前開啟造成膨脹功減少。活塞強制排氣的推出功?；钊麖娭婆艢獾耐瞥龉?。流動阻力損失造成吸氣負功。流動阻力損失造成吸氣負功。53五、缸內(nèi)流動損失五、缸內(nèi)流動損失 Effect o

34、f Gas Flow Effect of Gas Flow 缸內(nèi)氣流（渦流與湍流）造成。（圖形上缸內(nèi)氣流（渦流與湍流）造成。（圖形上歸入傳熱損失）歸入傳熱損失）壓縮過程，多消耗壓縮功；壓縮過程，多消耗壓縮功；燃燒膨脹過程，一部分能量用于克服氣流燃燒膨脹過程，一部分能量用于克服氣流阻力，減小了活塞上作功的壓力。阻力，減小了活塞上作功的壓力。 缸內(nèi)流動主要是為了換取其他性能而犧缸內(nèi)流動主要是為了換取其他性能而犧牲部分動力、經(jīng)濟性能。但也不是在所有牲部分動力、經(jīng)濟性能。但也不是在所有的情況下對動力、經(jīng)濟性能都是負面影響。的情況下對動力、經(jīng)濟性能都是負面影響。54簡單理解 Simplification

35、55 由于上述各項損失的存在，使實際循環(huán)由于上述各項損失的存在，使實際循環(huán)熱效率低于理論循環(huán)（表熱效率低于理論循環(huán)（表1-91-9，從表中也可，從表中也可看到看到實際熱效率低實際熱效率低10%10%以上，以上，柴油機的熱效柴油機的熱效率高于汽油機）。率高于汽油機）。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)動機的指示性能指標發(fā)動機的指示性能指標 發(fā)動機的指示性能指標是指發(fā)動機的指示性能指標是指的指標，簡稱指示指的指標，簡稱指示指標。標。 指示指標指示指標表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循表征工質(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)對活塞做環(huán)的完善程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎，評價由功為基礎，評價由燃燒到熱功轉(zhuǎn)

36、換工作循燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進行的質(zhì)量環(huán)進行的質(zhì)量。是從。是從示功圖示功圖測量計算得出測量計算得出的。它不計動力輸出過程中機械摩擦和附的。它不計動力輸出過程中機械摩擦和附件消耗件消耗。56一、一、 指示功和平均指示壓力指示功和平均指示壓力 指示功指示功是指氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)所得到的有是指氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)所得到的有用功用功Wi。指示功的大小可以由。指示功的大小可以由pV圖中閉合曲線圖中閉合曲線所占有的面積求得。所占有的面積求得。610abFWii式中式中： Fi 示功圖面積，示功圖面積，cm2；可以用求積儀或計算方法求得可以用求積儀或計算方法求得 a 示功圖縱坐標比例尺，示功圖縱坐標

37、比例尺，Pacm； b 示功圖橫坐標比例尺，示功圖橫坐標比例尺，cm3cm。（J或或Nm）21FFFi21FFFi57 指示功指示功Wi反映了發(fā)動機氣缸在一個工作反映了發(fā)動機氣缸在一個工作循環(huán)中所獲得的有用功的數(shù)量，它除了和循環(huán)中所獲得的有用功的數(shù)量，它除了和循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的有效程度有關(guān)外，還和循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的有效程度有關(guān)外，還和氣缸容積的大小有關(guān)。為了能更清楚地對氣缸容積的大小有關(guān)。為了能更清楚地對不同工作容積發(fā)動機工作循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換不同工作容積發(fā)動機工作循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換有效程度作比較，引出了平均指示壓力有效程度作比較，引出了平均指示壓力(用用pmi表示表示)的概念。的概念。58 平均指示壓力

38、平均指示壓力是指單位氣缸容積是指單位氣缸容積一個循環(huán)所作的指示功一個循環(huán)所作的指示功(Pa) 。式中式中， Wi 發(fā)動機一個工作循環(huán)的指示功，發(fā)動機一個工作循環(huán)的指示功，J； Vs 發(fā)動機氣缸工作容積，發(fā)動機氣缸工作容積，m3。 若若Vs用用L為單位，為單位，Wi用用kJ為單位，則為單位，則pmi (MPa) 42SDpVpWmismii式中式中， D和和S分別為氣缸直徑和活塞行程（分別為氣缸直徑和活塞行程（m）59 平均指示壓力平均指示壓力可以可以設想為一個恒定的壓力設想為一個恒定的壓力作用于活塞頂上，使活作用于活塞頂上，使活塞移動一個行程所作的塞移動一個行程所作的功，即循環(huán)的指示功功，即循

39、環(huán)的指示功Wi 。 平均指示壓力平均指示壓力是衡量發(fā)動機實際循環(huán)是衡量發(fā)動機實際循環(huán)動力性能的一個很重要的指標。動力性能的一個很重要的指標。圖圖115 指示功與平均指示壓力指示功與平均指示壓力 pmi越高，同樣大小的氣缸容積可以發(fā)出更大的指示功，越高，同樣大小的氣缸容積可以發(fā)出更大的指示功，氣缸工作容積的利用程度越佳。氣缸工作容積的利用程度越佳。60二二 、指示功率：指示功率： 指示功率指示功率Pi ：發(fā)動機單位時間內(nèi)所作的指示功。發(fā)動機單位時間內(nèi)所作的指示功。4or 230niVpPsmii(kW)若若：一臺內(nèi)燃機的缸數(shù)：一臺內(nèi)燃機的缸數(shù)i，每缸的工作容積，每缸的工作容積Vs (L) ，平，

40、平均指示壓力為均指示壓力為pmi (MPa ) ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n(r/min)，沖程數(shù)沖程數(shù) （ ）。）。6162指示性能指標之間的關(guān)系指示性能指標之間的關(guān)系30iiinWP30simiinVPpimisWp V三、指示熱效率和指示燃油消耗三、指示熱效率和指示燃油消耗率率 指示熱效率指示熱效率it ：發(fā)動機實：發(fā)動機實際循環(huán)指示功與所消耗燃際循環(huán)指示功與所消耗燃料熱量的比值。料熱量的比值。1QWiit式中式中， Q1 得到指示功得到指示功Wi所消耗的熱量所消耗的熱量( J) 。 對于一臺發(fā)動機，若測對于一臺發(fā)動機，若測得其指示功率得其指示功率Pi (kW)、每小、每小時燃油消耗量時燃油消耗量B(

41、kg/h) ，則：，則：式中式中，3.6l03 1kWh的熱當量，的熱當量，kJ/(kWh)； B 每小時發(fā)動機的耗油量，每小時發(fā)動機的耗油量，kg/h； Hu 所用燃料的低熱值，所用燃料的低熱值，kJ/kg。uiitBHP3106 . 363itcit指標概念，由此引入凈值標和毛在進一步的深入研究中燒，故一般認為燃料能完全燃是燃燒效率，1cc更加嚴格意義上，發(fā)動機真實的指示熱效率更加嚴格意義上，發(fā)動機真實的指示熱效率64 指示燃油消耗率指示燃油消耗率g(kWh)：指單位指示功指單位指示功的耗油量。通常以單位指示千瓦小時的耗油的耗油量。通常以單位指示千瓦小時的耗油量來表示：量來表示：iiPBb

42、1000 表示實際循環(huán)的經(jīng)濟性指標表示實際循環(huán)的經(jīng)濟性指標it和和bi之間存之間存在著以下關(guān)系：在著以下關(guān)系：uit iHb6106 . 365一般內(nèi)燃機的一般內(nèi)燃機的it和和bi的統(tǒng)計范圍如下：的統(tǒng)計范圍如下： it big(kWh) 四沖程柴油機四沖程柴油機 0.4l0.48 210175二沖程柴油機二沖程柴油機 0.400.48 218177 四沖程汽油機四沖程汽油機 0.250.40 344218二沖程汽油機二沖程汽油機 0.190.27 435305 從統(tǒng)計范圍可以看出：柴油機的指示熱效率從統(tǒng)計范圍可以看出：柴油機的指示熱效率高于汽油機，四沖程發(fā)動機的指示熱效率高于二高于汽油機，四沖

43、程發(fā)動機的指示熱效率高于二沖程發(fā)動機。沖程發(fā)動機。大致范圍是：大致范圍是：柴油機柴油機 170200 汽油機汽油機 23034066第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機的有效性能指發(fā)動機的有效性能指標標以曲軸輸出功為計算基礎以曲軸輸出功為計算基礎的性能指標，稱為有效性能指標，有效性能指標，簡稱有效指標。有效指標。 有效指標被用來有效指標被用來直接評定發(fā)動機實際直接評定發(fā)動機實際工作性能工作性能的優(yōu)劣。的優(yōu)劣。67一、發(fā)動機動力性指標一、發(fā)動機動力性指標1、有效功和有效功率、有效功和有效功率 有效功有效功：發(fā)動機每循環(huán)曲軸輸出的單缸功量發(fā)動機每循環(huán)曲軸輸出的單缸功量 。eWmieWWW式中：式中： Wi 循環(huán)凈

44、指示功循環(huán)凈指示功 Wm 循環(huán)實際機械損失功循環(huán)實際機械損失功68 有效功率有效功率miePPP式中：式中： Pi 指示功率指示功率 Pm 實際機械損失功率實際機械損失功率( kw ) 機械損失機械損失: 發(fā)動機內(nèi)部摩擦損失；發(fā)動機內(nèi)部摩擦損失； 驅(qū)動附件損耗；驅(qū)動附件損耗； 泵氣損失等。泵氣損失等。692、有效轉(zhuǎn)矩、有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機工作時由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩稱發(fā)動機工作時由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩為有效轉(zhuǎn)矩Ttq ，可由測功器測得。，可由測功器測得。 (Nm) 發(fā)動機的有效功率發(fā)動機的有效功率Pe(kW)可以利用各種型式的測功器和可以利用各種型式的測功器和轉(zhuǎn)速計分別測出發(fā)動機在某一

45、轉(zhuǎn)速計分別測出發(fā)動機在某一工況下曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩工況下曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩Ttq及在及在同一工況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，按同一工況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，按公式求得公式求得:9550nTPtpe7071260etqtqnPTT9550tqnT(W)(kW)3、平均有效壓力、平均有效壓力: (MPa)30niVpPsmee9550nTtp Ttqpme pme 反映了發(fā)動機單位氣缸反映了發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。是衡量發(fā)動機動力性能的是衡量發(fā)動機動力性能的一個很重要的參數(shù)。一個很重要的參數(shù)。發(fā)動機單位氣缸工作容積所輸出的有效功。其發(fā)動機單位氣缸工作容積所輸出的有效功。其意義與平均指示

46、壓力相似。與有效功率的關(guān)系：意義與平均指示壓力相似。與有效功率的關(guān)系：semeVWp7273平均有效壓力反映了發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。平均有效壓力反映了發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。30318.3meetqsspPTinViV309550tqsmeenTinV pP4、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n和活塞平均速度和活塞平均速度30SnCmmC（m/s）式中式中， S為活塞行程為活塞行程(m) n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)速反映單位時間的作功次數(shù)，轉(zhuǎn)速反映單位時間的作功次數(shù)，n nP Pe e。因。因C Cm m應控制在一定范圍，故應減少應控制在一定范圍，故應減少S S，但，

47、但S S也不也不能過小。能過小。C Cm m是評定發(fā)動機動力性的速度指標。是評定發(fā)動機動力性的速度指標。74二、發(fā)動機經(jīng)濟性指標二、發(fā)動機經(jīng)濟性指標 衡量發(fā)動機經(jīng)濟性能的重要指標是有效熱有效熱效率效率et和有效燃油消耗率有效燃油消耗率 be。有效熱效率有效熱效率是實際循環(huán)的有效功與為得到是實際循環(huán)的有效功與為得到此有效功所消耗的熱量的比值此有效功所消耗的熱量的比值，即1QWeetueetBHP3106 . 375 有效燃油消耗率有效燃油消耗率g(kWh)是指單位有是指單位有效功所消耗的燃油量，用效功所消耗的燃油量，用be表示：表示： （ g/kwh ） 310eeBbP63.6 10eetub

48、H 可見，有效燃油消可見，有效燃油消耗率與有效熱效率成反耗率與有效熱效率成反比，知道其中一值后，比，知道其中一值后，可求出另一值。可求出另一值。 顯然，顯然， 有效效率的提高，即直接降低了燃油有效效率的提高，即直接降低了燃油消耗率，也同時增大了輸出功率，這是發(fā)動機動消耗率，也同時增大了輸出功率，這是發(fā)動機動力經(jīng)濟性能的力經(jīng)濟性能的“質(zhì)質(zhì)”的環(huán)節(jié)。的環(huán)節(jié)。76一般內(nèi)燃機在標定工況下的一般內(nèi)燃機在標定工況下的be和和et值大致在以下范圍：值大致在以下范圍： beg (kWh)-1 et低速柴油機低速柴油機 190225 0.380.45中速柴油機中速柴油機 195240 0.360.43高速柴油機

49、高速柴油機 215285 0.300.40(其中較低的其中較低的be值屬排氣渦輪增壓的四沖程、二沖程柴油機值屬排氣渦輪增壓的四沖程、二沖程柴油機)四沖程汽油機四沖程汽油機 274410 0.300.20二沖程汽油機二沖程汽油機 410545 0.200.1577三、發(fā)動機強化指標三、發(fā)動機強化指標 升功率：升功率：在標定工況下在標定工況下( (指標定轉(zhuǎn)速、標定功指標定轉(zhuǎn)速、標定功率率) )，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。也即單位汽缸工作容積所輸出的額定功率。率。也即單位汽缸工作容積所輸出的額定功率。30meLp nP式中，式中，pme為標定工況下

50、的平均有效壓力，為標定工況下的平均有效壓力，MPa； n為標定轉(zhuǎn)速，為標定轉(zhuǎn)速，rmin。(kWL)seLV iPP 升功率升功率是從發(fā)動機有效功率的角度，評價汽缸工作是從發(fā)動機有效功率的角度，評價汽缸工作容積利用效率的一種動力性指標，反映一臺發(fā)動機容積利用效率的一種動力性指標，反映一臺發(fā)動機整機的強化程度。整機的強化程度。7879發(fā)動機的發(fā)動機的 P PL L & & p pmeme范圍范圍機機 型型pme /MPaPL /kWL-1農(nóng)用柴油機農(nóng)用柴油機汽車用柴油機汽車用柴油機強化高速柴油機強化高速柴油機固定船用中速柴油機固定船用中速柴油機四沖程摩托車用汽油機四沖程摩托車用汽油機 四沖程小客

51、車用汽油機四沖程小客車用汽油機四沖程載貨汽車用汽油機四沖程載貨汽車用汽油機 二沖程小型風冷汽油機二沖程小型風冷汽油機0.50.7 0.71 12.9 0.62.5 0.781.2 0.651.25 0.60.7 0.40.658.814.7204520453.77.3551.870 4065255018.473.5 比質(zhì)量：比質(zhì)量：發(fā)動機質(zhì)量與所給出的標發(fā)動機質(zhì)量與所給出的標定功率之比定功率之比:eePmm (kgkW) 汽車發(fā)動機要求質(zhì)量小、功率大，所以汽車發(fā)動機要求質(zhì)量小、功率大，所以其升功率大、比質(zhì)量小。其升功率大、比質(zhì)量小。汽油機的強化程度汽油機的強化程度要比柴油機的高。要比柴油機的高

52、。 PL與與pmen成正比，所以成正比，所以pmen才是實際的強才是實際的強化指標，為了獲得更強化、更輕巧和更緊湊化指標，為了獲得更強化、更輕巧和更緊湊的發(fā)動機，一直以來不斷提高的發(fā)動機，一直以來不斷提高pme和和n。但。但n受受到到Cm的限制。的限制。80 強化系數(shù)強化系數(shù)mmeCp平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數(shù)。強化系數(shù)。與活塞單位面積的功率成正比。其值愈與活塞單位面積的功率成正比。其值愈大，發(fā)動機的熱負荷和機械負荷愈高。大，發(fā)動機的熱負荷和機械負荷愈高。 mmeCp發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型強化系數(shù)強化系數(shù)汽油機汽油機 （817）MPams

53、小型高速柴油機小型高速柴油機（611）MPams重型汽車柴油機重型汽車柴油機（915）MPams表表116 強化系數(shù)范圍強化系數(shù)范圍 81 排放性能排放性能: :有害氣體、顆粒（有害氣體、顆粒（指發(fā)動機排出指發(fā)動機排出的除水以外任何液態(tài)和固態(tài)微粒的除水以外任何液態(tài)和固態(tài)微粒）。）。 噪聲噪聲：我國噪聲標準中規(guī)定轎車噪聲不得我國噪聲標準中規(guī)定轎車噪聲不得大于大于84dB 。 冷起動性能：冷起動性能：指發(fā)動機在低溫條件下起動指發(fā)動機在低溫條件下起動的可靠性，它直接影響發(fā)動機的燃料經(jīng)濟的可靠性，它直接影響發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性、使用壽命和駕駛員的勞動強度等。我性、使用壽命和駕駛員的勞動強度等。我國標準規(guī)

54、定，不采用特殊的低溫起動措施國標準規(guī)定，不采用特殊的低溫起動措施，汽油機在，汽油機在10、柴油機在、柴油機在5以下的以下的氣溫條件下，接通起動機，氣溫條件下，接通起動機，15 s內(nèi)發(fā)動機內(nèi)發(fā)動機應能順利起動。應能順利起動。 82排氣品質(zhì)排氣品質(zhì)()排出有害氣體排出有害氣體目前有害氣體排放主目前有害氣體排放主要是指氮氧化合物要是指氮氧化合物()、各種碳氫化合、各種碳氫化合物物()及一氧化碳及一氧化碳()這三種危害最大這三種危害最大的氣體排放量。的氣體排放量。(2)排氣顆粒排氣顆粒排氣顆粒指排氣中除水以外排氣顆粒指排氣中除水以外任何液態(tài)和固態(tài)微粒，目前除美國外，其任何液態(tài)和固態(tài)微粒，目前除美國外，

55、其他國家均只限制炭煙的排放量。他國家均只限制炭煙的排放量。83第五節(jié)第五節(jié) 機械損失和機械效率機械損失和機械效率一、機械效率一、機械效率 平均機械損失壓力平均機械損失壓力pmm 發(fā)動機單位氣缸工作容積一個循環(huán)所損失發(fā)動機單位氣缸工作容積一個循環(huán)所損失的功。的功。inVPpsmmm30式中，式中， Pm為機械損失功率為機械損失功率(kW)； Vs為工作容積為工作容積(L)； n為轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速(rmin)； i為氣缸數(shù)目。為氣缸數(shù)目。84 機械效率：機械效率： 發(fā)動機的有效功率與指示功率之比。發(fā)動機的有效功率與指示功率之比。iemPPmimmimmimemppPPpp11mitieitieieetP

56、PWWQWQW11可見，在可見，在et中已經(jīng)考慮到實際發(fā)動機工作時的一切中已經(jīng)考慮到實際發(fā)動機工作時的一切損失了。損失了。85一般內(nèi)燃機的機械效率大致在以下范圍：一般內(nèi)燃機的機械效率大致在以下范圍： m非增壓柴油機非增壓柴油機 0.780.85增壓柴油機增壓柴油機 0.800.92汽油機汽油機 0.800.9086871. 活塞與活塞環(huán)的摩擦損失活塞與活塞環(huán)的摩擦損失 45%65%2. 整個活塞連桿曲軸機構(gòu)摩擦損失整個活塞連桿曲軸機構(gòu)摩擦損失 60%70%3. 驅(qū)動氣門機構(gòu)功耗驅(qū)動氣門機構(gòu)功耗 2%3% 4. 驅(qū)動附件機構(gòu)的功率消耗驅(qū)動附件機構(gòu)的功率消耗 10%20% 5. 泵氣損失泵氣損失

57、10%20% 881. 1. 示功圖法示功圖法2.2. 倒拖法倒拖法3.3. 油耗線法油耗線法4.4. 滅缸法滅缸法二、機械損失的測定二、機械損失的測定1、示功圖法、示功圖法-適用性廣運用各種示功器錄取氣缸的示功圖，從中算出運用各種示功器錄取氣缸的示功圖，從中算出Pi值，值， 從測功器和轉(zhuǎn)速計讀數(shù)中測出發(fā)動機的有效功率從測功器和轉(zhuǎn)速計讀數(shù)中測出發(fā)動機的有效功率Pe，從而可以算出從而可以算出Pm，m及及pmm值。值。示功圖法一般用于當上止點位置能得到精確校正時示功圖法一般用于當上止點位置能得到精確校正時才能取得較滿意的結(jié)果。才能取得較滿意的結(jié)果。決定于示功圖測錄的正確程度：決定于示功圖測錄的正確

58、程度： a.最大的誤差來源于最大的誤差來源于p圖或圖或pV圖上圖上； b.892、倒拖法只能在電力測功機上試驗 試驗時，發(fā)動機與試驗時，發(fā)動機與電力測功器電力測功器相連，相連，當發(fā)動機以給定工況穩(wěn)定運行，冷卻水、當發(fā)動機以給定工況穩(wěn)定運行，冷卻水、機油溫度到達正常數(shù)值時，切斷對發(fā)動機油溫度到達正常數(shù)值時，切斷對發(fā)動機的供油（柴油機）或停止點火（汽油機的供油（柴油機）或停止點火（汽油機），同時將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機，機），同時將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機，以給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動機，并且維持冷卻以給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動機，并且維持冷卻水和機油溫度不變，這樣測得的倒拖功水和機油溫度不變，這樣測得的倒拖功率即為發(fā)

59、動機在該工況下的機械損失功率即為發(fā)動機在該工況下的機械損失功率。率。90 廣泛用于測定汽油機機械損失。廣泛用于測定汽油機機械損失。 而對于柴油機，倒拖時所消耗的功率而對于柴油機，倒拖時所消耗的功率要超過柴油機在給定工況工作時的實際機要超過柴油機在給定工況工作時的實際機械損失，由三個因素綜合導致：械損失，由三個因素綜合導致：1、無混合氣燃燒，部件摩擦降低；、無混合氣燃燒，部件摩擦降低；2、包含泵氣損失，且由于氣溫低而更大；、包含泵氣損失，且由于氣溫低而更大；3、重復考慮了充量向氣缸壁的傳熱損失。、重復考慮了充量向氣缸壁的傳熱損失。913. 滅缸法滅缸法（熄火法、斷缸法（熄火法、斷缸法）僅適用于僅

60、適用于多缸機多缸機 當發(fā)動機調(diào)整到以給定工況穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，先測當發(fā)動機調(diào)整到以給定工況穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，先測出出整個發(fā)動機的有效功率。之后，在柴油機油門拉桿整個發(fā)動機的有效功率。之后，在柴油機油門拉桿或或齒條位置、或汽油機節(jié)氣門開度固定不動的情況下，齒條位置、或汽油機節(jié)氣門開度固定不動的情況下，停止向某一汽缸供油或點火。調(diào)整測功機，使發(fā)動停止向某一汽缸供油或點火。調(diào)整測功機，使發(fā)動機機恢復到原來的轉(zhuǎn)速，重新測定有效功率（其余五個恢復到原來的轉(zhuǎn)速，重新測定有效功率（其余五個汽汽缸的有效功率），必然小于（一缸熄火），兩者之缸的有效功率），必然小于（一缸熄火），兩者之差差即為滅掉缸的指示功率。逐次滅缸，則整