第一章汽车发动机原理发动机的性能.

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1、第一章第一章 发动机的性能发动机的性能Engine Performance教师：贝绍轶教师：贝绍轶江苏理工学院江苏理工学院汽车与交通工程学院汽车与交通工程学院第一节第一节 发动机理论循环发动机理论循环第二节第二节 四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环第三节第三节 发动机的指示性能指标发动机的指示性能指标第四节第四节 发动机的有效性能指标发动机的有效性能指标第五节第五节 机械损失和机械效率机械损失和机械效率第六节第六节 热平衡热平衡作业题及复习题作业题及复习题第一节第一节 发动机理论循环发动机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

2、致分析的物理、化学过程如可燃混合气的准备与燃烧过程等进行简化处理，得到便于进行定量分析的循环，称发动机的理想循环。p1一、三种基本理论循环一、三种基本理论循环: p1 p61、研究理论循环的目的、研究理论循环的目的: p11)确定循环热效率的理论极限确定循环热效率的理论极限，以判断实际发，以判断实际发动机经济性和工作过程进行的完善程度以及动机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力。改进潜力。2)分析比较发动机分析比较发动机不同热力循环方式不同热力循环方式的经济性的经济性和动力性。和动力性。3) 确定提高确定提高以理论以理论循环热效率循环热效率为代表的经济性为代表的经济性和和以以平均压力平均

3、压力为代表的动力性为代表的动力性的基本途径。的基本途径。1 假定工质为定比热容的理想气体理想气体；(比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。 )2 不计吸气和排气过程，假设工质是在闭口系统闭口系统中作封闭循环；3 压缩、膨胀过程简化为绝热等熵过程绝热等熵过程；(物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度) 4 把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，简化为等容加热过程等容加热过程或或等压加等压加热过程热过程；5 排气中的实际放热过程简化为等容放热等容放热过程；6 忽略过程损失，把循环的每一过程都假定为可逆过程可逆过程，即假设循环过程为可逆循环可逆循环。简化原则为简化原则为:

4、 : p1理解！3、发动机的理论循环：、发动机的理论循环： 发动机理论循环的三种形式：a) c)。p二、二、循环热效率循环热效率：p2p41、循环热效率、循环热效率(简称简称热效率热效率) ：p21212111QQQQQQWt式中：式中： 工质所做工质所做循环功（循环功（J） 循环加热量（循环加热量（J） 工质在工质在循环中放出的热（循环中放出的热（J）tW1Q2Q评定循环评定循环经济性经济性理论循环是用循环热效率和循环平均压理论循环是用循环热效率和循环平均压力来评定。力来评定。 ) 1() 1(111001ppkpkctk111kct) 1(111001kkkct 101p tc) 1 (t

5、0)2(tp)3(分析条件：分析条件：循环总加热量不变。循环总加热量不变。tc) 1 (t0)2(tc) 1 (t) 1 ( 从理论循环的分析可知，提高压缩比从理论循环的分析可知，提高压缩比c和和压力升高比压力升高比p对提高循环热效率对提高循环热效率t起着有利的起着有利的作用，但发动机实际工作条件约束和限制循作用，但发动机实际工作条件约束和限制循环热效率提高。环热效率提高。、发动机实际工作条件对循环热效率提高的约束和限制约束和限制： p341)零件的强度和可靠性的限制零件的强度和可靠性的限制 2)机械效率的限制机械效率的限制3)燃烧方面的限制燃烧方面的限制 发动机的压缩比和压力升高比见发动机的

6、压缩比和压力升高比见p4。1、循环平均压力循环平均压力 ： p4stVWp tp评定循环的动力性(kPa)式中： 循环所做的功（J） 气缸工作容积（L）WsV三、循环三、循环平均压力平均压力：p41）混合加热循环平均压力公式）混合加热循环平均压力公式tPPdeckctkkpp)1() 1(110）等容加热循环平均压力公式）等容加热循环平均压力公式tPdeckctkpp) 1(11 混合加热循环的平均压力随进气终点压力、压缩比、压力升高比、预胀比、绝热指数和循环热效率的增大而增大。p4dep：进气终点的压力 (kPa)tPdeckctkkpp) 1(110四、三种基本循环的比较：四、三种基本循环

7、的比较：p4p6111ct) 1(111001ct) 1() 1(111001pppct 循环名循环名称称循环热效率循环热效率循环特点循环特点等容加等容加热循环热循环 加热过程在等容条件下很快完成，加热过程在等容条件下很快完成，热效率仅与压缩比有关热效率仅与压缩比有关等压加等压加热循环热循环 加热过程在等压条件下缓慢完成，加热过程在等压条件下缓慢完成，负荷的增加使得热效率下降负荷的增加使得热效率下降混合加混合加热循环热循环介于上述两者之间介于上述两者之间表表11 三种理论循环的比较三种理论循环的比较1、压缩比及加热量分别相同时比较、压缩比及加热量分别相同时比较 p5c压缩比压缩比 相同相同加热

8、量加热量 相同相同初态初态1 1相同相同tptmtv 等容加热循环热效率最高，而等压加热循环的等容加热循环热效率最高，而等压加热循环的均最低。欲提高混合加热循环的热效率均最低。欲提高混合加热循环的热效率 ，应增加混，应增加混合加热循环的等容部分。合加热循环的等容部分。1Q2 2、加热量及、加热量及循环的最高压力分别相同循环的最高压力分别相同时比较时比较加热量加热量 相同相同初态初态1 1相同相同循环的最高压力相同循环的最高压力相同tptmtv1QvmpTTT 对于高增压柴油机，为了得到较高的热效率，对于高增压柴油机，为了得到较高的热效率，宜按等压加热循环工作。宜按等压加热循环工作。3、汽、柴油

9、机负荷变化、汽、柴油机负荷变化(不同加热量不同加热量)时的对比：时的对比： 柴油机柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧,当负荷下降时负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当于等容燃烧的部分变化不大。这相当于p基本不变而 减小，则t提高提高。0汽油机汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传播距离不变。当负荷下降时当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧时间加长。这相当于p下降而 上升，则t降低降低。0第二节第二节 四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环一、发动机的实一、发动机的实 际循环际循环1、进气过程、进气过程 图图a）2、压缩过程、压缩过程 图图b）3、燃烧过程、燃烧过程 图图c）4、膨胀过程

10、、膨胀过程 图图c）5、排气过程、排气过程 图图d）1、实际工质的影响、实际工质的影响 实际工质影响引起的损失：实际工质影响引起的损失：2、换气损失、换气损失 换气损失：换气损失：3、燃烧损失、燃烧损失 非瞬时燃烧损失非瞬时燃烧损失 和补燃损失：和补燃损失： 提前排气损失：提前排气损失：4、传热损失、传热损失 传热、流动传热、流动 损失：损失：5、缸内流动损失、缸内流动损失二、发动机实际循环与理论循环的比较二、发动机实际循环与理论循环的比较WbWrWkWzW图图112 发动机实际循环与理论循环的比较发动机实际循环与理论循环的比较a) 柴油机柴油机 b) 汽油机汽油机 发动机的指示性能指标是指的

11、指标，简称指示指标。 指示指标表征工质在汽缸内部经历的循环的完善程度，以工质在汽缸内对活塞做功为基础，评价由燃烧到热功转换工作循环评价由燃烧到热功转换工作循环进行的质量进行的质量。是从从示功图示功图测量计算得出测量计算得出的。 指示功指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi。指示功的大小可以由pV图中闭合曲线所占有的面积求得。610abFWii式中： Fi 示功图面积，cm2；可以用求积仪或计算方法求得 a 示功图纵坐标比例尺，Pacm； b 示功图横坐标比例尺，cm3cm。（J或Nm）21FFFi21FFFi 平均指示压力平均指示压力是指单位气缸容积是指单位气缸容积一个循环所作的指