发动机的性能与性能指标

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1、第二章发动机的实际循环与评价指标第一节四行程发动机的实际循环第二节发动机性能指标第三节机械损失第一节四行程发动机的实际循环包括：进气、压缩、燃烧、膨胀和排气5个过程。实际循环较理想循环复杂虽然理想循环是在实际循环的基础上简化而来，但理想循环各过程并不能完全反映实际循环各过程的特点。四冲程发动机曲轴旋转两圈完成一个工作循环，分进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程。示功图：发动机缸内压力p随气缸容积V或曲轴转角φ变化的图示。即发动机示功图有p-V图和p-φ图两种。p－v与p－φ两种示功图四行程发动机示功图以p－v图为例（为环境大气压力）进气过程（0

2、-1线）：进气门开启，随着活塞下行，缸内压力降低，新鲜工质进入气缸，即：一般进气终点的压力pa和温度Ta的范围是：汽油机：pa=(0.8-0.9)p0；Ta=340-380K柴油机：pa=(0.85-0.95)p0；Ta=300-340K增压柴油机：pa=(0.9-1.0)pk；Ta=320-380K汽车发动机增压压力：pk=(1.3-2.0)p0压缩过程（1-2线）：两气门关闭，随着活塞上行，工质被压缩，缸内压力、温度升高，即p，T。压缩终了的压力和温度的大致范围是：pc（MPa）Tc（K）汽油机0.8-2.0600-750柴油机3.0-

3、5.0750-1000增压柴油机5.0-8.0900-1100ε的大致范围是：汽油机ε=7-10柴油机ε=14-22增压柴油机ε=12-15燃烧过程（一）：2-3-4线，可燃混合气快速燃烧，缸内压力、温度急剧升高，即p，T。燃烧的最高爆发压力及最高温度的大致范围是；pz（MPa）Tz（K）汽油机3.0-8.02200-2800柴油机4.5-9.01800-2200增压柴油机9.0-13.0燃烧过程(二)：发动机实际的燃烧过程膨胀过程（4-5线）：工质吸收燃料放出的热量，推动活塞下行，对外输出功，缸内压力、温度降低，即p，T。膨胀终了

4、的压力和温度的大致范围是：pb（MPa）Tb（K）汽油机0.3-0.61200-1500柴油机0.2-0.51000-1200排气过程（5-0线）排气门开启，废气排出。排气终了的压力和温度的范围是：汽油机和柴油机：pr=(1.05-1.2)p0废气涡轮增压柴油机：pr=(0.75-1.0)pk汽油机：Tb=900-1100K柴油机：Tb=700-900K关于发动机实际循环发动机理想循环加上各项损失后，即可分析发动机的实际循环。1.工质改变损失（1）工质性质理论上：理想气体，双原子气体。实际中：燃烧前：燃料+空气；燃烧后：燃烧产物。（2）比热容理

5、论上：定比热容。实际中：温度T比热容C。（3）高温分解例：C+O2CO+热量[+O2]CO2+热量式中：CO为中间产物，CO2为最终产物。若遇高温，则会发生复分解反应，即高温分解：CO2CO+O2-热量这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止点，做功效果变差，热效率下降。2、换气损失理论上：忽略进、排气过程。实际中：进、排气门提前开启，迟后关闭，且有流动阻力。换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失之中。3、传热、流动损失（1）传热损失理论上：压缩、膨胀过程为绝热过程。实际中：大量热量

6、通过气缸壁传给冷却水或空气。传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此，许多研究者致力于开发绝热发动机。（2）流动损失理论上：闭口系统，没有气体流动损失。实际中：存在进、排气节流及沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。4、时间损失理论上：定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。实际中：燃烧需要时间。5、补燃损失理论上：加热瞬间完成，膨胀过程无加热。实际中：虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有少部分燃料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。6、工质泄漏损失理论上：闭口系统，无泄漏。实际中

7、：活塞、气环不会100%严密密封，总会有少量气体窜到曲轴箱中，造成损失。第二节发动机性能指标发动机的主要性能指标有动力性指标（有效扭矩、有效功率等），经济性指标（燃油消耗率、热效率等），运转性能指标（排气品质、噪声和起动性能等）。这些指标用于评价发动机的动力性、经济性等。发动机性能指标：指示指标，有效指标。指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。一、指示指标（以下标i表示）1、指示功Wi和平均指示压力Pmi指示功Wi：一个循环工质对活塞所做的有用功。指示功Wi的大小非增压

8、：；增压：。因为：F2不容易测量，实际将归到机械损失中考虑。所以：。式中：a、b为横、纵座标比例尺。指示功Wi大，说明：①气缸工作容积大；②热功转换有