第一章 发动机性能.pptVIP

汽车学院 主讲人：刘金山 手 机qq信箱：1031469993@ 第一章 内燃机的性能Engine Performance 参考书 1、工程热力学／华自强，张忠进编，北京高等教育出版社? 2、工程热力学/陈贵堂，北京 理工大学出版社3、燃料及燃烧/韩昭沧，主编，冶金工业出版社 4、汽车构造/陈家瑞，主编，机械工业出版社 5、内燃机学/周龙宝，主编，机械工业出版社 6 、读者。 主要内容 §1.1 发动机理论循环 §1.2 四冲程发动机的实际循环 §1.3 发动机的指示性能指标 §1.4 发动机的有效性能指标 §1.5 机械损失和机械效率 §1.6 热平衡 作业题及复习题 第一章 内燃机性能 内燃机性能指标很多,主要有： 动力性指标—功率/Pe、扭矩/Ttq、转速/n； 经济性指标—热效率η、燃油消耗率be； 运转性能指标—冷启动性、噪声和排气品质。 内燃机是通过工作循环连续不断进行工作的，工作循环进行的好坏直接影响到内燃机的各项性能指标。因此、我们从内燃机的循环开始引出内燃机的各项性能指标。 §1.1 发动机理论循环 内燃机的实际热力循环:是燃料的热能转变为机械 能的过程，由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等5个 过程所组成。在这些过程中，伴随着各种复杂的物 理、化学过程，同时，机械摩擦、散热、燃烧、节 流等引起的一系列不可逆损失也大量存在,十分复杂。 内燃机的理论循环:将非常复杂的实际工作过程加 以抽象简化，忽略一些次要影响因素，并对其中变 化复杂、难于进行细致分析的物理、化学过程 进行简化处理，从而得到便于进行定量分析的假想循环或简化循环. 研究理论循环的目的 1)用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，以明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均压力为代表的动力性的基本途径。 ※寻找提高经济性与动力性的方法。 2)确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力。 ※设定评判标准。 3)有利于分析比较内燃机不同热力循环方式的经济性和动力性。 ※用于不同发动机比较。 一、三种基本循环(定容、定压、混合) 简化原则为(五个假定条件) : ①封闭循环→不考虑更换工质的各项损失； ②压缩和膨涨过程绝热等熵→不考虑传热损失； ③理想工质(空气比热为常数)→不考虑工质成分、数量变化的影响。 ④以热源向工质加热，冷原从工质吸热代替燃烧和排气→不考虑燃烧和时间损失（及时性） ； ⑤循环各过程均为可逆过程（可逆）。 根据以上假定，按照加热方式的不同，内燃机可以抽象出以下三种(定容、定压、混合)基本循环。 1.定容加热循环(Otto cycle) 汽油机混合气燃烧迅速（容积不变时燃烧就以结束）近似为定容加热循环。 r-a进气过程; a-c绝热压缩过程; c-z等容加热过程; z-b绝热膨胀过程; b-a等容放热过程。 2.定压加热循环（Diesel cycle） ? 高增压和低速大型柴油机受最高燃烧压力Pzmax限制,大部分燃料在上止点后燃烧（边喷边烧）,燃烧时压力变化不显著近似为定压加热循环。 r-a进气过程 a-c绝热压缩过程 c-z等压加热过程 z-b绝热膨胀过程 b-a等容放热过程 3.混合加热循环（Sabathe cycle） 高速柴油机部分燃料在上止点前燃烧、部分燃料在上止点后燃烧，近似为混合加热循环。 r-a进气过程 a-c绝热压缩过程 c-z等容加热过程 z-z’等压加热过程 z’-b绝热膨胀过程 b-a等容放热过程 二、理论循环的评定 1.经济性—用循环热效率ηt评定：循环功Wt (J)和循环加热量Q1(J)之比。（1卡=4.1840焦耳， 即1千卡热量同427千克米的功相当） 式中： Wt ---工质所做循环功（J） Q1---循环加热量(J); Q2---工质传给冷源的热量(J). ①根据热力学公式混合加热循环的热效率： 压缩比： Va：汽缸总容积； Vs ：工作容积； Vc：汽缸压缩容积。 ● 预膨胀比： 压升比 绝热指数 ②预膨比ρ=1时定容加热循环， ③压升比λ=1时定压加热循环， 2.影响ηt的因素 ①.压缩比： ε↑→ηt↑。 ∵ 平均吸热温度↑； 平均放热温度↓； 循环温差↑ ； 膨胀比