发动机原理-第一章发动机的性能指标ppt课件.ppt

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1、第一章发动机的性能指标主讲孙吉树1.第一章发动机的性能指标性能指标：动力性指标——功率、转矩和转速经济性指标——燃油消耗率和润滑油消耗运转性能指标——冷起动、噪声和排放性能可靠耐久性、振动、使用维修性、加工工艺性等以性能为研究对象，深入到工作过程的各个阶段，分析影响这些性能的各种因素，从中找出提高性能的一般规律2.本章主要内容发动机的理论循环和实际循环评定发动机性能的参数发动机的热平衡3.第一节发动机理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。

2、意义：通过对理论循环的研究，可以清楚地确定影响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机性能的基本途径4.一、三种基本循环最简单的理论循环——空气标准循环，其简化条件为：l）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同（比热容和摩尔数为定值）；2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环；3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程；4）假设燃烧是外界无数数个高温热源定容或定压向工质加热，工质放热为定容放热；5）假设循环过程为可逆循环。5.根据加热方式不同，发动机有三种基本标准循环：定容加热循环（汽油机

3、，混合气燃烧迅速）定压加热循环（高增压和低速大型柴油机，受燃烧最高压力的限制）混合加热循环（高速柴油机）6.评定理论循环的指标：循环热效率ηt定义：工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比t=W/Q1意义：评定循环经济性循环平均压力pt定义：单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力Pt=W/Vs意义：评定循环动力性（做功能力）7.二、循环热效率ηt按工程热力学公式，混合加热循环热效率为ε一压缩比，ε=Va／Vc=(Vs+Vc)／Vc=1+Vs/Vc，其中，Va为气缸总容积，Vc为气缸

4、压缩容积，Vs为气缸工作容积；（汽油机7-10，柴油机14-22，增压柴油机12-15）λ一压力升高比，λ=pz/pc；ρ一预膨胀比，ρ=Vz/Vz’；K一绝热指数W8.定容加热循环（ρ=1）热效率为定压加热循环（λ=1）热效率为9.影响ηt的因素l.压缩比ε提高ε，可以提高循环平均吸热温度，降低循环平均放热温度，扩大循环温差，增大膨胀比，三种循环的ηt都提高。图1-3表示定容加热循环热效率随压缩比变化的情况。10.2.绝热指数K：随K值增大，ηt将提高。3.压力升高比λ：定压加热循环λ=1；定容加热

5、循环λ不影响ηt；混合加热循环随λ增大ηt将提高。4.预膨胀比ρ：定容加热循环ρ=1，定压加热循环和混合加热循环随ρ增大ηt将下降。11.三种循环热效率的比较循环总加热量相同时定容加热循环热效率＞混合加热循环热效率＞定压加热循环热效率最高压力相同时定压加热循环热效率＞混合加热循环热效率＞定容加热循环热效率12.三、循环平均压力ptpt（kPa）是单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力按工程热力学公式，混合加热循环的平均压力13.定容加热循环（ρ=1）的平均压力为定压加热循环（λ=1）的平均压

6、力为可见，pt是随压缩始点压力pa、压缩比ε、压力升高比λ、预膨胀比ρ、绝热指数K和热效率ηt的增加而增加。14.第二节四行程发动机的实际循环实际循环通常用气缸内的工质压力p随气缸工作容积V（或曲轴转角φ）而变化的图形表示，即示功图p－V图，p－φ图称为展开示功图。p－V图上曲线所包围的面积（积分）表示工质完成一个实际循环所做的有用功。发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成。15.16.过程示功图过程描述作用终点压力P(MPa)（P0=0.1015MPa）终点温度T(K)进气r-

7、a线活塞下行，进开排关吸入新鲜混合气汽：0.075~0.08柴：0.08~0.09汽：370~400柴：300~340压缩a-c线活塞上行，进关排关增大工作过程温差，提高热功转换效率，为燃烧创造条件汽：0.6~2.0柴：3.0~5.0汽：600~750柴：750~1000燃烧c-z线上止点附近，进关排关化学能转变为热能，工质的压力、温度升高汽：3.0~6.5柴：4.5~9.0汽：2200~2800柴：1800~2200膨胀z-b线活塞下行，进关排关活塞主动对外做功，热能转变为机械能，工质的压力、温度下

8、降汽：0.3~0.6柴：0.2~0.5汽：1200~1500柴：1000~1200排气b-r线活塞上行，进关排开排出废气汽：0.105~0.115柴：0.105~0.115汽：900~1200柴：700~90017.柴油机因压缩比高，燃烧的最高爆发压力pZ很高，但因相对于燃油的空气量大，所以最高燃烧温度TZ值反而比汽油机低。所以各个过程的温度均比汽油机低，唯独压缩过程终点时高于汽油机；压缩比高，所以柴油机膨胀比也大，转化为有用功的热量多，热效率高，所以膨