发动机循环与性能

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1、汽车发动机原理主编吴建华机械工业出版社2005.7配套教材：汽车发动机原理陈培陵编人民交通出版社第一章.发动机的性能第二章.发动机的换气过程第三章.发动机废气涡轮增压第四章.燃料与燃烧化学第五章.柴油机混合气的形成与燃烧第六章.汽油机混合其的形成与燃烧第七章.发动机的特性第八章.发动机排放与噪声第九章.车用发动机的发展趋势目录概论内燃机:将燃料在机器内部燃烧,使化学能转变为热能,再转变为机械能的一种动力机械装置.燃料喷射雾化混合燃烧膨胀活塞作功化学能热能机械能动画演示动画演示动画演示第一章发动机

2、的性能第一节发动机理论循环对内燃机的实际过程的假设：1)空气作为工质，并视其为理想气体，工质比热容为常数。2)循环是在定量工质下进行的。3)压缩和膨胀过程视为绝热过程。4)分别用定容或定压加热与放热过程来代替实际的燃烧与排气过程。三种基本循环pVOzcbaQ1Q2等容加热循环pVOzcbaQ1Q2等压加热循环pVOzcbaQvQ2混合加热循环Q1-QvZ’循环名称循环热效率循环特点对应的实际过程等容加热循环热效率仅与压缩比有关点燃式发动机(Otto循环)等压加热循环负荷的增加使热效率下降燃气轮机

3、(Brayton循环)混合加热循环介于两者之间柴油机(Diesel循环)κ为等熵指数，εc=Va/Vc为压缩比，λp=pz/pc为压力升高比，ρ0=Vz/Vc为初始膨胀比。指示热效率ηt发动机循环功与所循环量之比1、压缩比ε=Va/Vc气缸总容积与气缸压缩容积之比。其中Va=Vs+Vc2、绝热指数K双原子气体K=1.4，多原子气体K=1.33、压力升高比λλ=Pz/Pc4、预胀比ρρ=Vz/Vz’循环平均压力PtPt=W/Vs物力含义：单位气缸容积一个循环所做的功第二节四行程发动机的实际循环实际

4、循环与理论循环相比，存在许多不可逆损失。一、工质不同带来的影响实际循环中，工质的成分及数量不断发生着变化，三原子气体比热容比两原子气体大，且随着温度的上升而增大。在燃烧产物中还存在着高温分解以及复合放热现象。二、换气损失三、传热损失四、时间损失五、燃烧损失六、涡流和节流损失七、泄漏损失1、进气过程的损失2、压缩过程中的损失3、燃烧过程中的损失4、膨胀过程中的损失实际循环中各部分损失的构成第三节发动机的指示性能指标指示性能指标是指以工质对活塞做功为基础的指标。一、平均指示压力：单位气缸容积一个循环

5、所做的指示功。二、指示功率：单位时间内所作的指示功。Wi=PmiVs三、指示热效率ηi和指示燃油消耗率bi动力性能指标:有效功率、扭矩、平均有效压力、转速、活塞平均速度经济性能指标:有效效率、有效燃油消耗率、润滑油消耗率运转性能指标:冷起动性能、噪声、排气品质耐久可靠性指标:大修或更换零件之间的最长运行时间、无故障长期工作能力发动机强化指标：升功率、比质量、强化系数燃料的化学能工质的内能工质的机械能有效功燃烧热力循环曲柄连杆机构指示性能指标机械效率第四节发动机的有效性能指标一、发动机动力性能1、

6、有效功率Pe从指示功率到有效功率发生在发动机内部的不可避免的损失：摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失。Pe=Pi–Pm2、有效扭矩Ttq3、平均有效压力PmeTtq∝pme4、转速和活塞平均速度Cm=Sn/30二、发动机经济性能1、有效热效率ηe=We/Q12、有效燃油消耗率be=B/Pe×1000三、发动机强化指标1、升功率：比质量：me=m/Pe2、强化系数PmeCm第五节机械损失与机械效率机械损失的组成1.活塞与活塞环的摩擦损失是整个摩擦损失的主要部分。由于它的滑动面大、相对速度高、润滑不充

7、分等原因造成的。这种摩擦与活塞的长度、活塞间隙、活塞环的数目、环的张力等结构因素有关。在构造相同的情况下，随气缸内压力、活塞速度、润滑油粘度的升高而增加。2.轴承与气门机构的摩擦损失随着轴承直径的增大和转速的提高，这部分损失将增加，对气缸中压力的变化不敏感。在气门驱动机构上的损耗，所占比例是很微小的。3.驱动附属机构的功率消耗附属机构，是指为保证发动机工作所必不可少的部件总成，如：冷却水泵、风扇、机油泵、喷油泵、调速器、电器设备等4.流体摩擦损失连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时，为克服油雾、

8、空气阻力及曲轴箱通风等所消耗的功。5.驱动扫气泵及增压器的损失在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进气进行压缩而带来的损失。2468100.200.160.120.080.040Vm/(m·s-1)Pmm/MPa泵气损失活塞与活塞环的摩擦损失气门机构损失附属机构驱动损失连杆轴承摩擦损失凸轮轴摩擦损失非增压发动机机械损失各组成部分的分配情况一、机械效率ηmηm=Pe/Pi=1-Pm/Pi二、机械损失的测定1.示功图法制取示功图，算出Pi；测功器和转速计测出有效功率Pe，算出ηm及pm。最大的误差