发动机循环与性能.ppt
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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 . 第一章 发动机的性能 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 p V O z c b a Q 1 Q 2 等容加热循环 p V O z c b a Q 1 Q 2 等压加热循环 p V O z c b a Q v Q 2 混合加热循环 Q 1 -Q v Z 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 (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, ? ε c = V a / V c 为压缩比, λ p = p z / p c 为压力升高比, ρ 0 = V z / V c 为初始膨胀比。 指示热效率 η t 发动机循环功与所循环量之比 1 2 1 2 1 1 t 1 Q Q Q Q Q Q W ? ? ? ? ? ? 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+Vc 2 、绝热指数 K 双原子气体 K=1.4 ,多原子气体 K=1.3 3 、压力升高比λ λ=Pz/Pc 4 、预胀比 ρ ρ=Vz/Vz 循环平均压力 P t P t =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所做 的指示功。 二、指示功率: 单位时间内所作的指示功。 W i =P mi Vs s i m i V W p ? τ 30 s mi i n iV p P ? 三、指示热效率 η i 和指示燃油消耗率 b i 1 i it Q W ? ? 3 i i 10 ? ? P B b i 6 it Hu 10 6 . 3 b ? ? ? 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 、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 – Pm 2 、有效扭矩 T tq 9550 10 60 2 tq 3 tq e n T n T P ? ? ? ? ? 3 、平均有效压力 P me T tq ∝ p me 4 、转速和活塞平均速度 C m = S n /30 ? 30 s m e e n iV p P ? n iV P p s e m e 30 ? ? ? s m e tq 3 . 318 iV p T ? 二、发动机经济性能 1 、有效热效率 η e=We/Q 1 2 、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:
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