发动机工作过程计算授课2ppt课件

《发动机工作过程计算授课2ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发动机工作过程计算授课2ppt课件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、二、进气温度二、进气温度 1、的确定：可选用或由经验公式计算的确定：可选用或由经验公式计算气缸中高温物体对新鲜充量的加热温升气缸中高温物体对新鲜充量的加热温升 受到多方因受到多方因素的影响。如：素的影响。如：进气管的结构及其布置方式、进气管的结构及其布置方式、冷却冷却系统的布置方式（汽油机进排气在同侧，柴油机进排气系统的布置方式（汽油机进排气在同侧，柴油机进排气管分布两侧）、管分布两侧）、发动机的高速性、发动机的高速性、增压情况等。增压情况等。范围：范围：四冲程非增压柴油机四冲程非增压柴油机1040四冲程增压柴油机四冲程增压柴油机510四冲程汽油机四冲程汽油机040如计算，采用下面经验公式：如

2、计算，采用下面经验公式：式中：式中： 发动机在额定工况下工作时对新鲜充量的温发动机在额定工况下工作时对新鲜充量的温升（选取）升（选取）发动机额定转速、计算转速。发动机额定转速、计算转速。2、残余废气系数、残余废气系数是衡量气缸中残留的废气量多少的一个量是衡量气缸中残留的废气量多少的一个量根据残余废气系数的定义根据残余废气系数的定义而残余废气量而残余废气量新鲜充量新鲜充量每循环实际进入气缸新鲜充量每循环实际进入气缸新鲜充量在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量式中：假定式中：假定（37）3、充量系数、充量系数式中：式中：每循环实际进入气缸新鲜充量每循环实际进

3、入气缸新鲜充量在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量进气终点时缸内工质数量进气终点时缸内工质数量，由气体状态方程式：由气体状态方程式：，同理：，同理：，而，而 （38）4、求、求的第一种方法：的第一种方法：根根据据能能量量守守恒恒，新新鲜鲜充充量量能能量量+残残余余废废气气能能量量=混混合合后后气气体能量体能量即：即：假定：假定： （39）5 5、不含、不含 的残余废气系数的求法：的残余废气系数的求法：所以把（所以把（39）代如（）代如（38）有：）有：（310）由（由（310）有：）有：由由（39）有：）有：两式联立求出：两式联立求出：（311）又把此式

4、代如（又把此式代如（37）式得到不含）式得到不含的残余废气系数的残余废气系数（312）6、进气温度进气温度第二种求法：第二种求法：在在图图32中中，假假定定经经过过多多变变过过程程后后，才才有有新新鲜鲜充充量量与与残余废气相混合进行热交换，则根据热量平衡方程式有：残余废气相混合进行热交换，则根据热量平衡方程式有：(313)式中：式中：残余废气系数残余废气系数新鲜充量新鲜充量残余废气量残余废气量比热比比热比左右左右分别为残余废气和新鲜充量的比热。分别为残余废气和新鲜充量的比热。假假定定是是以以n（汽汽油油机机n=1.33,柴柴油油机机n=1.50）为为多多变变指指数的多变过程，那么由多变过程的热

5、力关系有：数的多变过程，那么由多变过程的热力关系有：（设（设）把把代入（代入（313）式有：）式有：（314）34过后充气量的计算过后充气量的计算在在上上节节中中导导出出的的所所有有公公式式中中，都都没没有有考考虑虑过过后后充充气气（或或倒倒流流）问问题。而在现代高速汽车发动机中，过后充气具有十分重要的意义。题。而在现代高速汽车发动机中，过后充气具有十分重要的意义。定定义义：过过后后充充气气（倒倒流流）：指指发发动动机机活活塞塞从从下下止止点点到到进进气气门门完完全全关闭这段时间新鲜充量的流动过程。关闭这段时间新鲜充量的流动过程。在在内内燃燃机机进进排排气气过过程程中中，我我们们可可以以利利用

6、用进进排排气气管管中中的的气气流流惯惯性性来来达到进入更多的新鲜充量和排出更多的废气量。达到进入更多的新鲜充量和排出更多的废气量。在在进进排排气气门门开开关关这这四四个个配配气气相相位位中中，以以进进气气门门关关闭闭对对充充气气系系数数影影响最大。因此，此处只研究进气门关闭时期对充气量的影响。响最大。因此，此处只研究进气门关闭时期对充气量的影响。由图由图33可知，对不同的发动机转速可知，对不同的发动机转速n，就有相应的进气门迟闭就有相应的进气门迟闭角角，才能使充气系数获得最大值。而实际发动机的进气门迟闭才能使充气系数获得最大值。而实际发动机的进气门迟闭角是固定的，因而随着转速的变化就有不同的充

7、气系数，也即有角是固定的，因而随着转速的变化就有不同的充气系数，也即有不同的过后充气（或倒流）不同的过后充气（或倒流）一、发动机的循环充气量一、发动机的循环充气量由上面的讨论可知：由上面的讨论可知：（）下面的任务就是要求出过后充气量下面的任务就是要求出过后充气量 。一、过后充量的计算：一、过后充量的计算：在在进进气气门门迟迟关关过过程程中中，与与气气缸缸过过后后充充气气有有联联系系的的气气体体动动力力学学现现象象是是很很复复杂杂的的。但但我我们们可可以以把把过过后后充充气气或或倒倒流流简简化化成成图图34所所示示的的形形式式。将将长长度度为为l的的等等直直进进气气管管和和气气缸缸上上面面积积为

8、为的的进进气气通通道道相相连连接接。截截面面两两端端分分别别作作用用缸缸内内被被压压缩缩气气体体的的压压力力，进进气气管管内内气气体体压压力力和和气气流流的惯性压力的惯性压力。显然，根据这些压力关系可能会出现下面两种情况：显然，根据这些压力关系可能会出现下面两种情况：（）过后充气：（）过后充气：（）倒流：（）倒流：、进气管内气体压力、进气管内气体压力近似地令近似地令 2、气流惯性压力、气流惯性压力气流惯性力气流惯性力（Kgf）式中：式中：进气管阻力系数进气管阻力系数进气管有效管长（进气管有效管长（m）管中气体的密度管中气体的密度j气流的加速度气流的加速度由此得到气流惯性压力：由此得到气流惯性压

9、力：进气管中气流的加速度进气管中气流的加速度j，可以近似地认为与活塞加速可以近似地认为与活塞加速度度 成正比关系成正比关系即：即： 式中：式中：F活塞顶面积活塞顶面积活塞位移关系式：活塞位移关系式：活塞的加速度根据发动机运动学知识可求得：活塞的加速度根据发动机运动学知识可求得：式中：式中：R曲柄半径曲柄半径曲轴旋转角速度曲轴旋转角速度连杆长度与曲柄半径之比值连杆长度与曲柄半径之比值进气门迟闭角。进气门迟闭角。将将和和代入代入由于由于 （）3、气缸内气体压力、气缸内气体压力由状态方程：由状态方程：可得：可得：近似地近似地（）式中：式中：过后充气系数，可选用过后充气系数，可选用由精确公式求出或选用

10、。由精确公式求出或选用。4、过后充气量、过后充气量由下述公式求：由下述公式求：式中：式中：进气门处流量系数进气门处流量系数0.750.85过后充气或倒流时间过后充气或倒流时间（） 、 、 随着对过后充气（或倒流）的影响如图随着对过后充气（或倒流）的影响如图所示。可见，在两条曲线的交点左方发生过后充气，所示。可见，在两条曲线的交点左方发生过后充气，右边出现倒流。右边出现倒流。5、过后充气系数、过后充气系数实际充量实际充量6、充气系数、充气系数7、进气门关闭时的压力、进气门关闭时的压力 （-21-21） 压缩过程压缩过程一、一、的分析式的分析式我们先来推导多变指数的我们先来推导多变指数的n的表达式

11、：的表达式：多变过程：多变过程：P=const利用微分关系有：利用微分关系有：n=（a）由热力学第一定律：由热力学第一定律：（b）由状态方程：由状态方程：PV=RT得到：得到：（c）利用：利用：和和之关系之关系（d）分别把（分别把（a）、（）、（c）、（）、（d）式子代入（式子代入（b）可以求得：可以求得：（322）由（由（322）式子可以看出，）式子可以看出，n在所研究的区段上是绝热在所研究的区段上是绝热指数指数k，压力压力p和热交换速度的和热交换速度的 函数。函数。二、影响二、影响的因数分析的因数分析在在多多变变压压缩缩过过程程中中，只只有有工工质质和和缸缸壁壁间间的的温温度度差差传传热热

12、，还没有燃料燃烧的热量加入，分析相对容易。还没有燃料燃烧的热量加入，分析相对容易。因为，多变压缩过程中，因为，多变压缩过程中，0即即k，且向工质加入的热量越多，且向工质加入的热量越多，则则值越大；值越大；若工质放出能量，若工质放出能量，0，k，且工且工质放出的热量越多，则质放出的热量越多，则值越小；值越小；结合内燃机的具体工作参数分析如下：结合内燃机的具体工作参数分析如下：转转速速n。n提提高高后后，热热交交换换的的时时间间缩缩短短，向向气气缸缸壁壁传传热热量和气体泄漏量减少，量和气体泄漏量减少，选较大值；选较大值；负负荷荷。负负荷荷增增加加后后，气气缸缸壁壁的的热热负负荷荷增增加加，导导致致

13、温温度度升升高高，因因而而使使工工质质压压缩缩初初期期从从缸缸壁壁接接受受的的热热量量增增多多，而而后期放热量减少，后期放热量减少，选较大值；选较大值；气缸尺寸。面容比气缸尺寸。面容比可见，气缸直径可见，气缸直径D增加，增加，减少，传出的热损失减少，减少，传出的热损失减少，选较大值；选较大值；燃烧室型式：紧凑的燃烧室，具有相对小的传热面燃烧室型式：紧凑的燃烧室，具有相对小的传热面积，因而传出的损失小，积，因而传出的损失小，选较大值；比如：直喷式燃选较大值；比如：直喷式燃烧室比分隔式燃烧室的柴油机选较高的烧室比分隔式燃烧室的柴油机选较高的值。所以，值。所以，直喷式燃烧室柴油机的冷启动性较好；直喷

14、式燃烧室柴油机的冷启动性较好；零件材料。导热性好的材料，零件材料。导热性好的材料，选较小值；选较小值；压压缩缩比比。提提高高，压压缩缩终终点点的的压压力力增增加加，增增加加了了工工质质后后期传出的热量，且泄漏也增加，期传出的热量，且泄漏也增加，选较小值；选较小值；冷冷却却方方式式。提提高高冷冷却却强强度度，传传出出热热损损失失增增加加，选选较较小值；小值；增增压压。提提高高增增压压压压力力，意意即即单单位位重重量量工工质质的的冷冷却却面面积积减少，相对散热损失下降，减少，相对散热损失下降，选较大值；选较大值；进气温度进气温度 。 提高，工质压缩过程中传热的热提高，工质压缩过程中传热的热量增多，

15、量增多，选较小值。选较小值。三、平均多变压缩指数三、平均多变压缩指数计算公式计算公式实实际际压压缩缩过过程程与与理理论论循循环环压压缩缩过过程程是是不不同同的的。实实际际压压缩缩过过程程是是在在所所有有气气门门都都关关闭闭后后才才开开始始的的，而而且且是是一一个个极极其其复复杂杂的的多多变变过过程程。由由（322）分分析析式式可可以以看看出出，随随着着压压力力P和和放放热热速速率率的的不不同同，是是个个变变量量。为为了了便便于于计计算算，采采用用一一个个不不变变的的平平均均多多变变指指数数来来代代替替变变化化的的多多变变压压缩缩指指数数，只只要要计计算算出出来来的的压压缩缩终终点点的的压压力力

16、和和温温度度和和实实际际相相符即可以。符即可以。求求可直接选定或用下面的经验公式。可直接选定或用下面的经验公式。对顶置气门发动机：对顶置气门发动机：或或（323）对侧置气门发动机：对侧置气门发动机：(324)式中式中:最大功率转速最大功率转速n计算转速计算转速四、压缩终点的参数计算四、压缩终点的参数计算有有了了压压缩缩比比和和平平均均多多变变指指数数后后，就就可可以以求求出出压压缩缩终点的压力和温度终点的压力和温度(325)(326)五、压缩过程中任意参数的计算五、压缩过程中任意参数的计算根据多变压缩过程状态参数间的关系，得到：根据多变压缩过程状态参数间的关系，得到：（327）式中式中,代表压

17、缩过程中任意点的气缸容积。代表压缩过程中任意点的气缸容积。利用发动机运动学知识可求得：利用发动机运动学知识可求得：= = (3-28)(3-28)式中式中,是指从上止点算起的曲轴转角。是指从上止点算起的曲轴转角。燃烧过程燃烧过程一、燃烧热化学计算一、燃烧热化学计算利利用用内内热热机机原原理理中中讲讲的的公公式式，给给定定了了燃燃料料的的组组成成成分后方可计算。成分后方可计算。、理论空气量、理论空气量kmol/kg燃料燃料（329）2、新鲜充量、新鲜充量柴油机：柴油机：(330)汽油机：汽油机：(331)、燃烧产物总量、燃烧产物总量(332)(Kmol/Kg燃料燃料)（3-3-33）4、理论分子

18、变更系数、理论分子变更系数（334）5、实际分子变更系数、实际分子变更系数（335）6、燃料低热值、燃料低热值轻柴油：轻柴油：=42500（KJ/Kg）汽油：汽油：=44100（KJ/Kg）7、化学损失、化学损失当当时，不完全燃烧的热损失时，不完全燃烧的热损失称之为化学损失称之为化学损失=61000（1）实际取实际取=58000（1）（KJ/Kg）（）（3- -36）二、燃烧终点参数二、燃烧终点参数的计算：的计算：（一）（一）柴油机的柴油机的的计算：的计算：1、 的计算的计算利用利用cz过程的工质能量平衡方程式：过程的工质能量平衡方程式：下面分别求出各项：下面分别求出各项：（1)加热工质的热量

19、加热工质的热量燃燃料料放放出出热热量量为为其其低低热热值值，除除去去热热值值损损失失，再再考考虑热量利用率（用热量利用系数虑热量利用率（用热量利用系数表示）表示）则：则：式中：式中： 热量利用系数（可选定）热量利用系数（可选定）（2）C点的内能点的内能应应为为新新鲜鲜充充量量和和上上循循环环残残余余废废气气量量两两部部分分气气体体在在C点点的内能的内能=式中：式中：新鲜充量与残余废气量的平均等容摩尔比热。新鲜充量与残余废气量的平均等容摩尔比热。经验公式：经验公式：（KJ/Kmol.K）（3- -37）(3)z点的内能点的内能应为本循环燃烧产物和上循环残余废气在应为本循环燃烧产物和上循环残余废气

20、在z点的内能之和点的内能之和式中：式中：燃烧产物与残余废气的平均等容摩尔比热燃烧产物与残余废气的平均等容摩尔比热经验公式：经验公式：当当时，时，（338）当当时，时，（339）（4）等压过程）等压过程做功做功=式中：压力升高比式中：压力升高比 ，可选用。，可选用。将将上上述述四四个个式式子子代代入入能能量量平平衡衡方方程程式式，并并用用 除除等式两边，结合等式两边，结合整理得：整理得：（340）由（由（340）式便可以求出最高温度）式便可以求出最高温度 。2、的计算的计算（341）3、初期膨胀比初期膨胀比的计算：的计算：由以上两式可得：由以上两式可得：（342）（二）、汽油机的（二）、汽油机的

21、的计算的计算1、的计算的计算类类似似柴柴油油机机的的推推导导过过程程，汽汽油油机机由由于于是是等等容容加加热热，故故无无作功作功，同理，由能量平衡方程式可得出：，同理，由能量平衡方程式可得出：（343）由（由（343）可求出）可求出。2、压力升高比、压力升高比（344）3、最高燃烧压力、最高燃烧压力（345）37膨胀过程膨胀过程一、一、 分析分析由（由（322）式：）式：分析：在多变膨胀过程中，尽管理论上假定在最高压力分析：在多变膨胀过程中，尽管理论上假定在最高压力点点 以前燃料燃烧热量加热工质完毕，但实际发动机以前燃料燃烧热量加热工质完毕，但实际发动机中，由于后燃的存在，因此，尽管是在膨胀作

22、功，仍有中，由于后燃的存在，因此，尽管是在膨胀作功，仍有热量在不断加入工质。所以，多变膨胀过程的分析要比热量在不断加入工质。所以，多变膨胀过程的分析要比压缩过程复杂一点，它主要考虑后燃热量加入工质和工压缩过程复杂一点，它主要考虑后燃热量加入工质和工质传给缸壁热量的差值来确定的质传给缸壁热量的差值来确定的 大小。大小。（1）. .若是燃料燃烧放热大于工质的热传导，即若是燃料燃烧放热大于工质的热传导，即 则则，且放热与热传导差值愈大，且放热与热传导差值愈大， 愈小。愈小。（2）. .若是燃料燃烧放热小于工质的热传导，即若是燃料燃烧放热小于工质的热传导，即 ， 则则 ，且工质传出热量愈多且工质传出热

23、量愈多 愈大。愈大。结合内燃机的实际膨胀过程进行分析：结合内燃机的实际膨胀过程进行分析：转速转速n。n增加，过后燃烧增加，而膨胀时间缩短，减增加，过后燃烧增加，而膨胀时间缩短，减小了工质传热和漏气时间。二者综合结果小了工质传热和漏气时间。二者综合结果选选较小值；较小值；负荷。当转速负荷。当转速n不变而增大负荷时，由于后燃增加，不变而增大负荷时，由于后燃增加，缸壁温度相对提高使传出的热量相对减小，二者比较的缸壁温度相对提高使传出的热量相对减小，二者比较的结果，结果， 选较小值；选较小值；气缸尺寸。气缸尺寸。 ，使相对传热面积和漏气减小，使相对传热面积和漏气减小， 选较小值；选较小值；燃料燃烧速度

24、（热利用系数燃料燃烧速度（热利用系数 ）。）。 显著燃烧阶段显著燃烧阶段放热多，使过后燃烧减小，放热多，使过后燃烧减小， 选较大值；选较大值；冷却强度。冷却强度提高，传出的热量增加，冷却强度。冷却强度提高，传出的热量增加，选较大值选较大值；等等；等等二、二、 计算计算实际循环膨胀多变指数实际循环膨胀多变指数 沿膨胀线是变化无常的。因沿膨胀线是变化无常的。因此，同压缩过程多变指数此，同压缩过程多变指数 选择一样，为了简化计算，选择一样，为了简化计算，采用一个不变的平均多变膨胀指数采用一个不变的平均多变膨胀指数 进行计算，只要进行计算，只要计算出来的膨胀终点参数（计算出来的膨胀终点参数（b点）与实

25、际相符即可。点）与实际相符即可。经验公式：经验公式：顶置气门发动机：顶置气门发动机：（346）侧置气门发动机：侧置气门发动机：（347）式中：式中： 最大功率时的转速最大功率时的转速n计算转速计算转速三、膨胀终点参数计算三、膨胀终点参数计算1、后期膨胀比、后期膨胀比（348）2、膨胀终点压力、膨胀终点压力（bar）（349）3、膨胀终点温度、膨胀终点温度(K)(350)四、膨胀过程任意点参数四、膨胀过程任意点参数（351）式中：式中：膨胀过程中任意点的气缸容积膨胀过程中任意点的气缸容积的求法与的求法与 （328）一样。）一样。利用发动机运动学知识可求得：利用发动机运动学知识可求得：= = (3

26、-28) (3-28)式中式中,是指从上止点算起的曲轴转角。是指从上止点算起的曲轴转角。38示功图的绘制示功图的绘制内燃机的示功图可以利用工作过程计算各点的参数值内燃机的示功图可以利用工作过程计算各点的参数值（P,V）和压缩线及膨胀线各计算点值来绘制。和压缩线及膨胀线各计算点值来绘制。一、比例的选取一、比例的选取建议选取如下比例作图，从而保证作出来的示功图受看。建议选取如下比例作图，从而保证作出来的示功图受看。1、示功图高度、示功图高度和和底边长度底边长度之比例之比例即即2、AB长度代表了气缸工作容积，可以与活塞行程按比长度代表了气缸工作容积，可以与活塞行程按比例尺取值。比例尺例尺取值。比例尺

27、 等等 3 3、 4 4、混合加热循环、混合加热循环 5 5、纵坐标压力比例尺、纵坐标压力比例尺 =0.2,0.25,0.4,0.5,0.7,1.0 =0.2,0.25,0.4,0.5,0.7,1.0bar/mmbar/mm）, , 0.02,0.025,0.04, 0.05,0.07,0.1(Mpa/mm) 0.02,0.025,0.04, 0.05,0.07,0.1(Mpa/mm)等。即坐标纸上每一格代表等。即坐标纸上每一格代表 比例尺数值。比例尺数值。 二、棱角示功图二、棱角示功图在示功图上用所选的比例尺，根据热计算的数据，取各在示功图上用所选的比例尺，根据热计算的数据，取各特征点特征点

28、a,c,z,b,a等点及压缩线和膨胀线的等点及压缩线和膨胀线的(P,V)值，就值，就得到了棱角的循环得到了棱角的循环PV图图（混合加热循环）（混合加热循环）和和（等容加热循环）（等容加热循环）三、示功图的圆整（四冲程）三、示功图的圆整（四冲程）（一）、燃烧过程曲线的圆整（一）、燃烧过程曲线的圆整1、汽油机燃烧过程曲线的圆整、汽油机燃烧过程曲线的圆整（1）、点）、点1：在点火点稍后即可。：在点火点稍后即可。（2）、点）、点2：(3)、点、点3：由于实际最大压力值比：由于实际最大压力值比 计算值低。取计算值低。取 ，位于上止点，位于上止点 处即可。确定处即可。确定1、2、3点后点后, ,用过渡用过

29、渡圆滑曲线连接即可。圆滑曲线连接即可。2、柴油机燃烧过程曲线的圆整、柴油机燃烧过程曲线的圆整 (1)(1)、点、点1：在喷油稍后开始。：在喷油稍后开始。 (2) (2)、点、点2： (3) (3)、点、点3：取在：取在 中间点中间点 (4) (4)、点、点4：圆整后与膨胀线圆滑连接的交点。：圆整后与膨胀线圆滑连接的交点。连接原则：直喷式和涡流式柴油机，点连接原则：直喷式和涡流式柴油机，点4靠近上止点。靠近上止点。预燃室式柴油机，点预燃室式柴油机，点4距上止点可稍远。距上止点可稍远。（二）、进排气过程曲线的圆整（二）、进排气过程曲线的圆整点点1：根据排气门提前打开角，点：根据排气门提前打开角，点

30、1可在可在 稍后之处。稍后之处。点点2：点点3：取在：取在 处。把点处。把点1、点、点2、点、点3用过渡圆滑线连用过渡圆滑线连接便可。接便可。排气曲线的其余部分（排气曲线的其余部分（3r）和进气线和进气线(ra)，由于压力数由于压力数值太小，可分别用值太小，可分别用 直线表示。在直线表示。在r处两直线用任意处两直线用任意圆滑线连接即可。圆滑线连接即可。（三）、示功图丰满系数（三）、示功图丰满系数圆整后的示功图所包围的面积要比圆整前小，二者之间圆整后的示功图所包围的面积要比圆整前小，二者之间的差用示功图丰满系数的差用示功图丰满系数 来衡量。即：圆整后示功图来衡量。即：圆整后示功图面积面积=理论示

31、功图面积。理论示功图面积。四冲程柴油机：四冲程柴油机： =0.83 0.93四冲程汽油机：四冲程汽油机： =0.92 0.97示功图丰满系数示功图丰满系数 实际上是把实际循环中的时间损失实际上是把实际循环中的时间损失和部分换气损失及后燃损失考虑在热计算中。和部分换气损失及后燃损失考虑在热计算中。39发动机性能指标发动机性能指标 前几章讨论到各个过程及其影响因素。各个过程进前几章讨论到各个过程及其影响因素。各个过程进行得是否完善，其综合表现为实际循环的动力性和经济行得是否完善，其综合表现为实际循环的动力性和经济性。表示实际循环动力性和经济性的指标，叫发动机的性。表示实际循环动力性和经济性的指标，

32、叫发动机的指示指标。比如：平均指示压力，指示功率，指示效率，指示指标。比如：平均指示压力，指示功率，指示效率，指示燃油消耗率，前二者是表征动力性的指标，后二者指示燃油消耗率，前二者是表征动力性的指标，后二者是表征经济性的指标。是表征经济性的指标。一、指示指标一、指示指标 图图312是由计算得出的示功图。进排气线所包围是由计算得出的示功图。进排气线所包围的面积为泵气功，为方便起见，内燃机原理中归为机械的面积为泵气功，为方便起见，内燃机原理中归为机械损失功。因此，每个气缸指示功的多少取决于压缩线和损失功。因此，每个气缸指示功的多少取决于压缩线和膨胀线所包围的面积。即是未圆整化的示功图或计算示膨胀线

33、所包围的面积。即是未圆整化的示功图或计算示功图。功图。1、计算平均指示压力、计算平均指示压力 ：由计算示功图由计算示功图312，可求得指示功，可求得指示功 ：其中每一项分别为：（由第二章知识可得）：其中每一项分别为：（由第二章知识可得）：以气缸工作容积以气缸工作容积 除之，即得到计算的平均指示压力除之，即得到计算的平均指示压力以以 代入代入（352）2、平均指示压力、平均指示压力（bar）（353）3、指示热效率、指示热效率（354）4、指示燃油消耗率、指示燃油消耗率（g/KW.h）二、有效指标：二、有效指标：1：平均机械损失压力：平均机械损失压力：经验公式：经验公式：（355）式中：式中：

34、润滑油的运动粘性系数，在发动机工作温润滑油的运动粘性系数，在发动机工作温度范围度范围 =16左右左右2：机械效率机械效率（356）3：平均有效压力：平均有效压力在得到机械效率之后，可求在得到机械效率之后，可求（bar）（357）4 4、有效热效率：、有效热效率： （3-583-58）5：有效燃油消耗率：有效燃油消耗率（359）6：有效功率：有效功率（KW）(360)式中：体积式中：体积l，压力，压力Bar，功率，功率Kw式中：体积式中：体积l，压力，压力Mp，功率，功率Kw式中：体积式中：体积l，压力，压力，功率，功率：马力：马力式中：体积式中：体积l，压力，压力，功率，功率Kw三、气缸尺寸的

35、确定或校核三、气缸尺寸的确定或校核（1）（361）（2）（362）（3）选缸径行程比）选缸径行程比（363）（4）（364）第四章第四章发动机工作过程计算举例发动机工作过程计算举例41概述概述一：计算分类一：计算分类分分成成：实实际际循循环环示示功功图图的的热热计计算算：是是以以额额定定工工况况热热计计算算为例。为例。发动机特性曲线计算：是以外特性计算为例。发动机特性曲线计算：是以外特性计算为例。二二者者的的计计算算公公式式，计计算算步步骤骤差差不不多多，只只是是参参数数的的选选择择范范围有区别。围有区别。1、实实际际循循环环热热计计算算，由由于于是是经经典典的的热热计计算算，是是由由理理论论

36、公公式式加加上上选选择择经经验验数数据据结结合合进进行行。额额定定工工况况是是人人们们一一直直特特别别关关心心并并做做了了大大量量的的实实验验数数据据供供计计算算时时选选择择用用。因因此此，以额定工况为例进行热计算。以额定工况为例进行热计算。2、特性曲线计算，发动机特性曲线包括：速度特性、特性曲线计算，发动机特性曲线包括：速度特性、负荷特性、调速特性、调整特性等等。而速度特性代表负荷特性、调速特性、调整特性等等。而速度特性代表了不同负荷和速度下性能指标的变化趋势，尤其外特性了不同负荷和速度下性能指标的变化趋势，尤其外特性更具有代表性，所以，我们以发动机外特性计算为例。更具有代表性，所以，我们以

37、发动机外特性计算为例。二：工作参数分类：二：工作参数分类：1、原始参数：、原始参数：在实际计算中，有许多参数不能直接用计算的在实际计算中，有许多参数不能直接用计算的方法加以确定。这些参数必须根据发动机的工作方法加以确定。这些参数必须根据发动机的工作条件，速度和负荷情况以及不同结构型式的试验条件，速度和负荷情况以及不同结构型式的试验和统计数据加以选择确定或经验公式计算确定。和统计数据加以选择确定或经验公式计算确定。这类参数包括：这类参数包括：（1）排气终了的温度和压力：）排气终了的温度和压力：（2）进气过程的阻力和预热：）进气过程的阻力和预热：（3）压缩过程的压缩比和多变指数：）压缩过程的压缩比

38、和多变指数：（4）燃燃烧烧过过程程的的过过量量空空气气系系数数、热热量量利利用用系系数数、压力升高比（或预膨胀比）压力升高比（或预膨胀比）(5)(5)膨胀过程多变指数：膨胀过程多变指数：2、各过程的终点参数：、各过程的终点参数：在原始参数分析选择或计算选定后，各过程的终点参在原始参数分析选择或计算选定后，各过程的终点参数可以根据理论公式计算而获得。通过热计算获得的各数可以根据理论公式计算而获得。通过热计算获得的各个过程终点参数有：个过程终点参数有：进气过程终点的压力和温度：进气过程终点的压力和温度：压缩过程终点的压力和温度：压缩过程终点的压力和温度： 燃烧过程终点的压力和温度：燃烧过程终点的压

39、力和温度： 燃烧过程的压力升高比和预膨胀比：燃烧过程的压力升高比和预膨胀比： 膨胀过程终点的压力和温度：膨胀过程终点的压力和温度： 排气过程终点的压力和温度：排气过程终点的压力和温度：3 3、发动机性能参数：、发动机性能参数： 指示参数：指示参数：等等 有效参数：有效参数： 42额定工况的热计算及其参数的大致范围额定工况的热计算及其参数的大致范围一、大致范围：供选择和计算出来校核参考一、大致范围：供选择和计算出来校核参考1、压缩比、压缩比压压缩缩比比一一般般是是给给定定。在在没没给给定定的的前前提提下下，可可参参考考如如下下选选取。取。汽油机：汽车发动机：汽油机：汽车发动机：=6.58.5摩托

40、车发动机：摩托车发动机：=6.08.0柴油机：统一燃烧室柴油机：柴油机：统一燃烧室柴油机：=1622涡流室柴油机：涡流室柴油机：=1618预燃室柴油机：预燃室柴油机： =12162、过量空气系数、过量空气系数汽油机：汽油机：=0.81.10.851.1低速柴油机：低速柴油机：=1.62.01.82.0高速柴油机：高速柴油机：=1.21.81.21.5增压柴油机：增压柴油机： =1.82.21.72.2考虑燃烧室类型关系：考虑燃烧室类型关系：统一燃烧室：统一燃烧室：=1.41.8涡流式燃烧室：涡流式燃烧室：=1.31.6预燃式燃烧室预燃式燃烧室:=1.21.43、进气终点压力、进气终点压力非增压

41、：汽油机：非增压：汽油机：=柴油机：柴油机：=增压：增压：汽油机：汽油机：=柴油机：柴油机： =4、残余废气系数、残余废气系数，残余废气温度，残余废气温度四冲程非增压柴油机：四冲程非增压柴油机：=0.030.06=700900四冲程增压柴油机：四冲程增压柴油机：=00.03=8001000四冲程汽油机：四冲程汽油机： =0.060.16=90011005、新鲜充量温升、新鲜充量温升和进气终点温度和进气终点温度四冲程非增压柴油机：四冲程非增压柴油机：=1040四冲程增压柴油机：四冲程增压柴油机：=510四冲程汽油机：四冲程汽油机： =0406、热量利用系数热量利用系数大型固定式柴油机：大型固定式

42、柴油机：=0.800.88机车及船用柴油机：机车及船用柴油机：=0.780.85汽车拖拉机用柴油机：汽车拖拉机用柴油机：=0.650.85高速增压柴油机：高速增压柴油机：=0.600.80汽油机：汽油机： =0.850.957、充量系数充量系数四冲程非增压柴油机：四冲程非增压柴油机：=0.750.90四冲程增压柴油机四冲程增压柴油机:接近接近1.0四冲程汽油机：顶置气门：四冲程汽油机：顶置气门：=0.750.85侧置气门侧置气门:=0.700.758、平均压缩多变指数平均压缩多变指数高速柴油机（活塞不冷却）：高速柴油机（活塞不冷却）：=1.381.42低速及中速柴油机（活塞冷却）：低速及中速柴

43、油机（活塞冷却）：=1.321.37增压柴油机：增压柴油机：=1.351.37汽油机：汽油机： =1.321.389、压力升高比压力升高比统一燃烧室柴油机：统一燃烧室柴油机：=1.62.01.72.2涡流式燃烧室柴油：涡流式燃烧室柴油：=1.41.61.51.7预燃式柴油机：预燃式柴油机： =1.31.41.41.610、平均多变膨胀指数、平均多变膨胀指数高速柴油机（活塞不冷却）：高速柴油机（活塞不冷却）：=1.151.25低速及中速柴油机（活塞冷却）：低速及中速柴油机（活塞冷却）：=1.21.3汽油机：汽油机： =1.201.2811、机械效率、机械效率四冲程增压柴油机四冲程增压柴油机:=0

44、.800.92四冲程非增压柴油机：四冲程非增压柴油机：=0.780.85四冲程车用汽油机：四冲程车用汽油机：=0.800.90小型船用和摩托车用汽油机：小型船用和摩托车用汽油机：=0.750.8012、示功图丰满系数、示功图丰满系数四冲程柴油机四冲程柴油机:=0.830.93四冲程汽油机：四冲程汽油机： =0.920.97综上所述，在这些参数中，综上所述，在这些参数中， 、 、 、 是是必须参考类似发动机的有关统计数据进行选取（由于无必须参考类似发动机的有关统计数据进行选取（由于无经验公式）。其余的经验公式）。其余的 、 、 、 、 （新鲜（新鲜充量和残余废气量平均等容摩尔比热），充量和残余废

45、气量平均等容摩尔比热）， （燃烧产（燃烧产物与残余废气量平均等容摩尔比热）。物与残余废气量平均等容摩尔比热）。 等则可以等则可以选取，也可以用给出的经验公式进行计算。在特性曲线选取，也可以用给出的经验公式进行计算。在特性曲线计算，由于是多工况，一般是计算获得，但在实际循环计算，由于是多工况，一般是计算获得，但在实际循环热计算时，由于经验公式的误差较大，往往都是直接选热计算时，由于经验公式的误差较大，往往都是直接选取使用，其结果还更精确些。取使用，其结果还更精确些。二、柴油机额定工况热计算举例：二、柴油机额定工况热计算举例：例例1：试试对对6135G型型柴柴油油机机额额定定工工况况进进行行热热计计算算。已已知知条件为：条件为：缸径：缸径：D=135mm行程：行程：S=140mm