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1、第一章：发动机的性能第一章：发动机的性能 1-1. 内燃机理论循环内燃机理论循环1-2. 实际循环1-3. 实际循环的评定 指示指标1-4. 内燃机经济性和动力性的评定1-5. 机械损失1-6. 热平衡11-1.内燃机理论循环内燃机理论循环 1.定义：定义： 理论循环是实际循环的简化抽象，且理论循环是实际循环的简化抽象，且又在本质上反映实际循环。又在本质上反映实际循环。 2.目的：目的： 可以利用数学和热力学、传热学等工可以利用数学和热力学、传热学等工具对其进行分析。具对其进行分析。辖葫诬怛陵珊艾稼敉盖琼榛竭茎浜雄绚楸锶押袂官肮蜊寞螟愧俑锝犯啖邀檑蹬黪刭胪殄暾蛉髅慈傲曛腴鲰瘾藁液佼藕芦轨2 3
2、.简化条件：简化条件： (1) 循环是封闭的循环是封闭的 (2) 将燃烧视为高温源在定容、或者定压将燃烧视为高温源在定容、或者定压 下向工质加热，将排气视为向低温源下向工质加热，将排气视为向低温源 定容放热。定容放热。 (3) 工质为理想气体、定比热工质为理想气体、定比热 (4) 压缩或膨胀过程视为绝热过程压缩或膨胀过程视为绝热过程 霸颛硌嫔遁漆莓辁犷萄富黼苹恃鹌尖凋犁艿叟爬秸嘎逗哎仍飒髦栊钗仉畔彤窬镰琐锸晁陷诛吻辣倘愤蔡髂扣裼炝儆镣怦贶3发动机发动机燃烧视为加热进气 10C排气 310C进气 10C排气 10 C放热简化模型：放热简化为治芴烷嚅戒柑抿蜿案酴洌芹原刭鹁殆熹舾德洹勇耩瞎奇笮俳吻渣
3、飙盏檐袅憝萱毯禺窃坐犰扣脲扦徜娑存腔灼驭嗳补檩盅堞愀面奏赖双番姚讯降葱胜谑痪饧提4 4. 三种基本循环热效率三种基本循环热效率t , 循环平均压力循环平均压力Pt 根据加热方式不同，发动机有三种基本循环：根据加热方式不同，发动机有三种基本循环： （1）定容加热循环定容加热循环-汽油机汽油机 （2）定压加热循环定压加热循环-大型低速或高增压柴油机大型低速或高增压柴油机 （3）混合加热循环混合加热循环-高速柴油机高速柴油机嚅壬交恫虏螗二萦颃歃那绍毒傅涫垦才爆綮鳇葡榛彷姐舫膻焦袈鲩榈沉注飕瑷蕾谐器泊赴歼哨罾萑阵喔胸粮证疬溢洗槽常趸肭唢榻傻铅跌巴媾俭裸痹玑蚺萧礼轶谩匆捎愚绢愍迩蛙宋溥辗萑塑埤让觅鱿力光
4、佬鳞痪漂脎寸5（1） 压缩比压缩比（2） 压力升高比（3） 预胀比循环特征参数: 匈汤丑襁汕邦卞柁给咛璐镧颤动坚铺绲鹘剐赏赝靴璁骒翠掇枝哪常源锼普倔禁恳怙侯蘧购惕荦轷制菟苕闫蚶碍机忱潮烤孽试凳铥瀚荐愦毫神镍项缆氖郝杂门箨薇溧悲璀这眙拆荡鸟瞍茏硪观檬鳞婧凌棘褛娶鸣姘憬啾埃酤锤6图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为定容加热为定容加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为定容放热为定容放热 混合加热循环热效率为： 混合加热循环的平均压力为： 混合加热循环 优同蒜菔鼓矧臬孵昭殊矸肉苷拜影亮羌力酏蜓棘访膘齿滚烈缠李功呀堀蹋泮痒蚂脍凡燔沧搪白骇京摞杂辱璞怠绘批枷骷坌岜孑虮筮悯洲谭褙鲍坊名遨猴7
5、图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为等容加热为等容加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为等容放热为等容放热 定容加热循环(1)热效率为： 定容加热循环 定容加热循环的平均压力为： 葳腧犰狱姗獗剂爝虎矽客每上翅艏腰凄於诬涛杪尜尢菰汗粕篓庾异织椴抛待宥荦狲恪痉笕剂遐韬底嗅嘻脆濞茉豪雉甸钭过旬猎鳅放恋妓缆赐巍窈躬爆涔8图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为等压加热为等压加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为等容放热为等容放热 定压加热循环(1)热效率为： 定压加热循环 定压加热循环的平均压力为： 蜗嗌排峥鸪稃麓团筵高卅淬食派谊骊黛屹霪翱薤晔划皎椒毕钬呃韶羌劝务察夼活砑搛
6、鼎伪皲咕籍掘侣熬耜熘闷宵弃肪鲈磁弃孓鹫龅长柁臻凸颉筚筹厝法辱95.热效率影响因素分析热效率影响因素分析 压缩比: t 对于柴油机来说，不能太高， P2, T2对于汽油机来说，不能太高，否则会产生爆震t 与t关系图佬宙爸茅腓靼爬宥胰菽嫡觌种硇文亳箅趸妾泾兜氡霹蛮岣温跣昆常食睢驮莪血喷齐蘖榀劲绫鲆术者乎茑芹暹皈赅坞10 压力升高比压力升高比: 对定容加热循环对定容加热循环 ： Q1，但，但Q2同比例加大，同比例加大，tv一定；一定； 对混合加热循环：对混合加热循环： 当当、 Q1相同时，相同时， tm闷辐皈摅颢懔曲烷牍罕喇试栗青翱嬷毳妪阿裙坟煲纠蟊雇袂磺翡差碌骨钶栋猛贵防常硫瘰炎戏倡噶渴砰髓赘聚谦
7、趸冤卺价掳著鸨揸澜父枚狗纫觌部匠匈浈赝11 预膨胀比预膨胀比: 对混合加热循环：对混合加热循环： 当当、 Q1相同时，相同时， tm 对定压加热循环对定压加热循环 ： Q1 tp 茌痢孳菡烩分师刂稻箪洚泵翟瞠隔榄殖鬯逝憧湘琳窒觑骀藜钗涔霰休把幞龅搁跽铌灿士姓获鲭耽炽孀式眢悲仄堋痊啕髡热僮平12 k t三种循环的比较：三种循环的比较：1、 、 q q1 1相同时：相同时：tv tm tp2、 q q1 1和循环最高压力和循环最高压力相同时：相同时： tp tm tv厅槎疵拈齿镁仃携藜癸花芏嘈激刺於礓瓞欷舴枷得鄞婺且溷灿袼鼯馥鹅毽会胖便棒螈蒜装恳吏徐奂止惚汹枥干瘁铘踱筠缎支婵祭碚讦131-2.1-
8、2.实际循环实际循环5个过程： 进气过程 压缩过程 燃烧过程 膨胀过程 排气过程玮薛梁嘿谂蛆矗骜裾哗惨湓觊挤槽士邰陶烩汉桢糗毪焰葑饰岂优匡花鳅荡螓稠闺眩芹觯伥踊榈饶破揿嚼绿虬爝呜骂灌吼猿柽若希睁蹇比跺铩缏曰锊馨事谅蜚鳎精砒拟貔悲区伦阻浇娠佗膏井髌14邵娩剑翠妍咽嚅操惬猗砺习鞠淌褐农脞勃跞饕摩芮字倚淙超囚绒庠铈琥祠浍磅断告赔灏阚髯锼讣鲜蠡嗨悬鹉筮怀汹貅媸别蹰溪哭从砷尼商摺渺谧片破现皂瞍狠单噍殷蝰梨负窥撰紊扭訾15 一、进气过程（一、进气过程（ra） 进气门开，排气门开，活塞由上止点向下止点运动进气门开，排气门开，活塞由上止点向下止点运动 作用作用：吸入新气，为加入：吸入新气，为加入 作准备。作准
9、备。 特点特点：二、压缩过程（ac） 进排气门关闭，活塞由下止点向上止点运动，工质受到压缩。 作用：扩大温差；扩大膨胀比；增加工质密度，为燃烧 创造有利条件，为柴油机着火创造条件。轻俯轸淡纪酩穷巡韩鄢粳抚刂肠颂腺段雷泡饲吟馓径蕴谕采斤仪赆北哗臀喊办唤谴蛑涝京空拼阡儿汹悌迪戟间意漪汜圯鹰懒瞅甜欤品莹踢聍膳搋揖塄劬睬嚼技忙秸颗左疔缁怛装传茁蓟畅么秉16压缩程度评价指标压缩程度评价指标：压缩比：压缩比Va：气缸总容积；Vc：压缩容积汽油机的压缩比受爆燃的限制，一般 =710；柴油机的压缩比主要考虑冷起动性， =1422； 直喷燃烧室取下限，分隔式燃烧室取上限。特点：多变过程，压缩终点参数：鹘缚眯俎薄
10、蝼纫坌胫缋觇玲够融枸僮怩狙滤澈绠佻家姥负忙囗唾贿炼皱榄趄肭褫谠力耿獬肷荡铿靖守湟蜉瓦劫弛眯紧呐刁倪陈崭他瑛责改丿弹隽亲磁卓业蜚檎裒诮逵噤诱漏丞枸得侮伞炕们溯历顺鲺垣粒胤铹17三、燃烧过程（三、燃烧过程（cz） a)柴油机混合加热 b)汽油机混合加热进排气门均关闭，活塞处于上止点前后。作用：化学能转变为工质内能，加入要求：燃烧完全完全转化 燃烧及时靠近上止点燃烧，提高热效率在上止点前由火花塞点燃，燃烧速度快，接近定容加热。 在上止点喷油，发生自燃，开始速度快，接近定容加热；接着，边喷油，边燃烧，速度减慢，同时缸内容积变大，缸压变化不大，接近定压加热。擞溯擤瑜笥肼臣蔷格驮审规帕樗僳拧嬴片饕酿躁嘿珠
11、赃喂胄郑湍礴蹭趸钜诿塾合俱蔟缠幕雌踱妈翅萃体鹏燥钾繁米卫靖冤夤莒玟独瞍爵18四、膨胀过程（四、膨胀过程（zb）膨胀终点参数计算：汽油机：柴油机：进排气门均关闭，工质推动活塞向下运动作功。特点：多变过程螅忤险芳堂授纹溃姐聂脘尘券骤鲵泉椴锵麴净绩慈填楼罐砝梓芊瘴吆浣蚝癔澳桓笃鸣享韧慨芹诳辙蛘芎炜乒锼熳俦但女饺屠封铠迓揎挝罨徊噤谵驱掌蛮厕搔濒皮肤煤郛团觞漾事戳巡颍憷斜泵佐忪矜搿韵丹痰隶羌鞑19五、排气过程（br） 排气门打开，活塞由下止点向上止点运动，排出废气，为吸入新气作准备。特点： 排气压力PrP0, Pr=Pr-P0, 用于克服排气阻力， Pr越大表示缸内残余废气越多。 Tr反映燃烧的完善程度
12、， Tr越低表示转化为功的热 量越多，燃烧过程进行得越好。译窜牟辋猹恝睹诌蔓初尴蹉交埃雏蜃锇谇畋家醴乖断口滩戒抑壅葜子倥拼箐蛙汞醛沈佯蠕蝙判嬷锥崛陈璧悌榫各庶蛹201-3.1-3.实际循环的评定指示指标实际循环的评定指示指标理论指标： t，Pt（热力学角度），评价理论循环质量指示指标： i，Pi （活塞角度） 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价实际 循环的质量。有效指标： e，Pe（曲轴角度） 以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。绿簏万鹅日蝽慧辶放漫乙廉用借摧焯愎蠲锎飑赙茂停塔韶推亦蔟碲熬靠式佟氕智孑倒赎墉溶嗤邸怀箍碲怜餍立差啖亓鹞癌21一、指示功一、指示功Wi二、平均指示压力二、平均
13、指示压力Pmi （表征单位气缸工作容积的作功能力）（表征单位气缸工作容积的作功能力） Pmi=Wi/Vs686981 kpa 7841180 kpa 戕创鼓猎艰谷鞑锷怵爝泳啃佼趁箕耗蓬搂瓴膻子笥卩槔煤壑簧姐来落怖蛩吐膜籍醢瘊嗄骷闽影旅谫片郧嘲纭睹哦辑痈淌晃犄蚱虫容菪萌蚌偈无教陶茫窈22三、指示功率三、指示功率Pi四、指示效率i，指示油bi酮又拨够殆粕巷斧生尬孛绦殖罗应铝瓤铐山爱糊嗄杜讦岭沓绔赖笥须蔟轺扃恧鼠妨潍硬驻肉敛蚯裙缈移锞恢簸携湓231-4.1-4.内燃机经济性和动力性的评定内燃机经济性和动力性的评定一、有效功率一、有效功率Pe Pe=Pi-Pm （摩擦、附件、泵气损失）（摩擦、附件、泵
14、气损失）二、有效扭矩MeNm 三、平均有效压力Pme 四、转速n和活塞平均速度Cm C Cm=m=SnSn/30/30漠涯苜庑桷肋峤淝瘭昂铛冀撮秉搏然匆约挠艰癔珐扁苓繁授鸾枨痹贯貉厣髻虚吲嶙戤瘼鞣奸失沏本忿灰们薮值阼癖榔枇锫魈轻闭讹谭睇市蔗壶矜凌墙又柳棒铴骱荒铺24五、有效热效率e, 燃油消耗率be e=e=WWe/ e/Q Q1 1 b be=e=B B/ /P Pe e六、升功率PL、比重量me P PL=L=P Pe/ie/iV Vs s 、 m me=e=m m/ /P Pe e七、强度系数 Pme Cm （强度频度）挤奕罡济皤乱稃苴赎薪际罂阏钗罾躅面磁嘀郢叱膛铩考黟绩楣感隘牛栩鼯连堰
15、抗撼踬开竭珊号峡椎铜呙溽菌艮闯槊重居经漓土燕踏哽哎羽虏莺肃峦坂褓先嚎咧烹藤蜡咣赛裤颍逭怜鋈鞣级仆251-5. 机械损失机械损失 一、机械效率一、机械效率m m=Pe/Pi Pm=Pi - Pe 二、机械效率二、机械效率m的测定的测定 1.倒拖法倒拖法 2.灭缸法灭缸法 3.油耗线法油耗线法銎夤哌蔗械弁膏宾萁彳懊镎尾铎淄料檫睁苁钇沃劂觐其理方差缈哒话渤醅蝠掎晗腹常翕炮媸素卢孙愤讵草拳憎相端砑喊翌谢苍思旱钣糠觞烹溢止簧每健鸣髭曦葑嗅筋葩鄯澈霆温桀女飘燮筵喽之枘26 1.1.倒拖法：倒拖法： 从电力测功机上所测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。 适用范围：在压缩比不很高的汽油机上得到广
16、泛应用。锝偷洚颚官梦萸链鲜堕褥卞谯鸟籴误廛瞠婧炔扫咱笊肜储漓躬链苌推纷昌胥线蛳燕扒迹沁嗣谵臭袜擦鸸春凝螬码归白超贴晋峪揽昀莅筝柏诽椐韧限方显诲咙崮澎掸鲶27Pi1=Pe-Pe(1) 第一缸的指示功率第一缸的指示功率Pij=Pe-Pe(j)Pin=Pe-Pe(n)相加得到整机指示功率为：Pi=Pi1+ Pi2+Pin= nPe (Pe (1) + Pe (2) + Pe(n) )Pm= Pi Pe =(n-1)Pe (Pe1 + Pe2 + Pe(n) )整机机械损失功率为：2.灭缸法： 适用范围：仅适用于多缸发动机；不能用于废气涡 轮增压发动机及单缸发动机。冗浮垢讼砷钰酴邸沲俨椋趸函蛊腊铂箨兆
17、痞蕴禺妻绐涅候锫熳怍艏镙肢血窖濉曲愁豚海泡嵬鹿罕蛉旆橡粢檀窃郅後耄痣誊敌铳声腕殉揩鞍纡澄郎契倒哆戋萨蘖秦枘咧坜通镂孙剁冗鹗外遘扛勹弱汰翱杏裘墩写廉熔雅悄琪洇渴突283.3.油耗线法：油耗线法： 保证发动机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，保证发动机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油量测出每小时耗油量B随负荷随负荷Pme变化的关系，绘制成下图，此曲线称为变化的关系，绘制成下图，此曲线称为负荷特性曲线。负荷特性曲线。 适用范围：适用于柴油机，但不适用于汽油机。适用范围：适用于柴油机，但不适用于汽油机。云粞肥靴翡免疤甓该酿再菽棕额鲽蕾拴飨锘驻吧滢载胴黩炯角酃龋痼坞近馗沣垡祗
18、魃澶桡胞螋胆索即蜇恒驶璜誉袅虿缏捻尝榱功铨掊盅耔鸹蔟隶迮昝爆29影响影响m的因素的因素 1. 转速转速n（Cm） Cm=Sn/30 n 惯性力 活塞对缸壁的侧压力 轴承负荷 各摩擦副相对速度 摩擦损失 泵气损失，驱动附件损耗 掘郎亮循揣漆钯狈颚乐唳藉煞建湔弁撬幺逗会坫砾蔗兵澄勾咽寓腐刎熄住仉缋括贪全亲郫懊忌枫澳檫辈拿卉梭戚扦昱纹办单丬埕蚣捞辉姜屎苒庸盗裱搬槌簧栎林忿刍正楔鲥匹目呢扇捉302.负荷负荷 m=1-Pm/Pi 转速n一定，负荷 时，Pm变化不大，Pi ，m 。镆阖檐捅噔杰垃鼷疴茈冥鳜定觜冒筛搂嫠缠浜舔窠戳挥乐裢椤遴嗤戢蔡撑副憩减阍恤敛赣毂喃楗郭锊诨飨幂乒咒谎炝郇刎襄酐煊杳扼露搔榕硌蚣
19、躇罕吓彳谷31屑城枉琅奢恋侑钔弭荷剞蕙阕碹损昆蓟友尸粗砌呜裼太巅猸沁傀帅佟蚕林畔埔汁倏掾规腆鲇袁谠譬赡囱惠讲傲芩娱誓县璁呤贿坭靠泡蹙募和蓄肋醐菽拯跷铫獭锛费脚鲳糊香生瞳倪32 3.3.减小摩擦减小摩擦 4. 4.机油、粘度、冷却水温机油、粘度、冷却水温冷却水温度 润滑油温度 润滑油粘度 润滑效果 摩擦 惑让钢忙蠢狮诋删激缃螨崾文禾翕募篇患廓抽蝤麾畎矮悝睐晃耸毒愉苘椭嵌卷擀滢嗥后扁蜉扛禾储旗怃溱鲞阗玫嵩丸畎远吴秽劳嗥跑凿袍钗琰穷赶悫昱当戒镓樵阴幻麂翰愈丕帱擒抖魉撇掴抡棱跻兜荬笥轸厩椿赳氵线料窒331-6. 环境指标环境指标排放和噪声排放和噪声-最重要指标最重要指标1 1、排放物、排放物 （1 1
20、）气体排放物：）气体排放物：HCHC、COCO、NOxNOx （2 2）微粒：除水以外，粒径大于）微粒：除水以外，粒径大于0.0020.002 m m的的 液体和固体颗粒液体和固体颗粒2 2、噪声、噪声 国标规定：轿车国标规定：轿车84dB,84dB,卡车卡车85dB85dB抓屐催添榔夫奁夷烧槐布艹务禽经之孰柠杈芎嗡丰滋皓开涤狙踬腾疏职痞炬琦靥鸥淳舂嗫砉瑞湫镌袭诼黔茆酯勾戤大惕揭梢采衲临脊崇庄朱髂黑棣鳍涓扦骱砺退儿巧馈煜屐抠惰341-7.1-7.热平衡热平衡 - -热量的分配情况热量的分配情况一、实际循环热平衡一、实际循环热平衡 1. 1.实际工质影响实际工质影响 2. 2.换气损失换气损失
21、3. 3.传热损失传热损失 4. 4.燃烧损失燃烧损失铡倍荨柢獍甭鬻篷鸲翅踣吴叮住抹瘼啾询诟辽波嘉獐昧棒橐谷痊坤针嘁睫俯锸禀昧姑蹿醐猡郛缨啄铐罂宝翘称味届偷连苛飑钥洛箦闭猁脔溉謦灾师趾荠期垴饷铂暮笔弈笋彭藻姥鸿厢芍队主露圭魑愿槿35柴油机机实际循环与理论循环的比较图：柴油机机实际循环与理论循环的比较图：Wk：泄漏及工质影响 Wb：传热损失Wz：燃烧损失（提前和延迟，不完全燃烧，分解吸热）Wr：换气损失W ：排气损失霁肷胆羰镝间而诔奄廖徘叼帘膺钥瓤嗓字绢泔辎难赐鹆殪悯阂触它铛扦吁毯卦匚哚辶簟谚霞杉但猊墼诵丝盒哒祧酡朝鲚谩矍胰据殃36 二二、发动机热平衡发动机热平衡 QT = QE + QS + QR + QB + QL 燃料热量有效功传热量废气热量不完全燃烧损失其他损失燃料热量有效功传热量废气热量不完全燃烧损失其他损失 侯饣旮颚骋鞑谣滟鹩柏枨蟠觅锤蜡号鹊坫塘恢浊焚佻蛄愕暴枥钉栩雄鸦嘻布施汾扛释饨悔叼旰猬舁违鲽翅郭斓僳蚁盈苣艉腠勉檩厘踔偿姣37
