发动机和汽车性能课程计划.docVIP

第一章 发动机工作循环及性能指标 §1-1 发动机理想循环概述 一 实际循环向理想循环的简化 （一） 实际循环 （以车用柴油机为例） 1 进气过程: 0～1 （ p p?p p ） 2 压缩过程: 1～2 （ p?，T? ） 初期: 工质吸热；后期: 工质放热。 3 燃烧过程: 2～3～4 （ p??，T?? ） 4 膨胀过程: 4～5 （ p?，T? ） 初期: 工质放热；后期: 工质吸热。 5 排气过程: 5～0 （ p p ） （二） 实际循环的简化 1 忽略进、排气过程 2 压缩、膨胀过程 （复杂的多变过程） 简化为绝热过程 3 燃烧过程简化为定容加热过程 （2～3） 和定压加热过程 （3～4） 4 排气放热简化为定容放热过程 5 假定工质为定比热的理想气体 二 理想循环及其分析比较 （一） 混合加热循环－车用柴油机的理想循环 1 循环特征参数 （1） 压缩比 （2） 压力升高比 （3） 预胀比 2 热效率 3 分析 （1） ? 为定值 ?? ? ?t? ；?? ? ?t ? 。? = 1 ? ?t = const. （汽油机，定容加热循环） （2） ?? ? ?t ? ；当 ? = 20 左右时，?? ? ?t ? 不大 柴油机 ? = 12～22 （二） 定容加热循环 （奥托Otto循环）－ 汽油机的理想循环 1 热效率 因为: 预胀比 所以: 热效率 （三） 定压加热循环 （狄赛尔diesel 循环） －船舶用大型低速柴油机的理想循环 1 热效率 因为: 压力升高比 所以: 热效率 2 分析 （1） ? 为定值 ?? ? ?t ? （2） ?为定值 ?? ? ?t ? （四） 三种理想循环热效率的比较 1 初态1相同，压缩比?相同，加热量q1相同 2 初态1相同，最高压力、最高温度相同，放热量q2相同 §1-2 发动机实际循环 发动机理想循环加上各项损失后，即可分析发动机的实际循环。 一 工质改变损失 （一） 工质性质 理论上: 理想气体，双原子气体。 实际上: 燃烧前: 燃料+空气；燃烧后: 燃烧产物。 （二） 比热 理论上: 定比热 实际上: 温度T? ? 比热C? （三） 高温分解 这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止 点，做功效果变差，热效率下降。 二 传热、流动损失 （一） 传热损失 传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。 （二） 流动损失 进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。 三 换气损失 换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失之中。 四 时间损失 燃烧需要时间。 五 补燃损失 虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。 六 泄漏损失 活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造成损失。 §1-4 指示指标 发动机性能指标: 指示指标，有效指标 指示指标: 以工质在汽缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。 有效指标: 以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。 一 指示功和平均指示压力 （一） 指示功 一个循环工质对活塞所做的有用功。 （二） 平均指示压力 单位汽缸工作容积所做的指示功。 （假想参数） 二 指示功率 单位时间所做的指示功。若: 缸数i，每缸工作容积V [ m ]，冲程数 ?，平均指示压力 p[ p ]，转速 n [ r/min ]。则 [ w ] [ kw ] 三 指示比油耗和指示热效率 （一） 指示比油耗 单位指示功率的耗油量。 [ g/kw·h ] －每小时耗油量 [ kg/h ] （二） 指示热效率 －做指示功所消耗的热量。 §1-5 有效指标 一 有效功率和机械损失功率 （一） 有效功率 单位时间所做的有效功。 [ kw ] 其中 －平均有效压力。 （二） 机械损失功率 机械损失包括: 发动机内部摩擦损失；驱动附件损耗，如: 机油泵、燃油泵、扫气泵、冷却水泵、风扇、配气机构；和泵气损失等。 [ kw ] 其中 －平均机械损失压力。 二 有效扭矩 功率输出轴输出的扭矩。 [ w ] [ kw ] [ kw ] 三 平均有效压力 单位汽缸工作容积所做的有效功。 [ kpa ] 四 升功率和比重量 （一） 升功率 单位汽缸工作容积所发出的功率。 [ kw/l ] （二） 比