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汽车节能技术第一章你现在浏览的是第一页，共83页绪绪论论四、四、传热学知识传热学知识2.2.热对流热对流液体中温度不同的各部分之间，由于相对的宏观运动液体中温度不同的各部分之间，由于相对的宏观运动而把热量从一处带到另一处的现象，称为热对流。而把热量从一处带到另一处的现象，称为热对流。沿用沿用17011701年牛顿提出的冷却公式年牛顿提出的冷却公式对流换热系数对流换热系数3.3.热辐射热辐射 凡温度高于凡温度高于0开尔文的物体都有向外发射辐射粒子的能力。开尔文的物体都有向外发射辐射粒子的能力。物体转化本身的热能向外辐射能量的现象称为热辐射。物体转化本身的热能向外辐射能量的现象称为热辐射。斯蒂芬斯蒂芬-波尔兹曼常数波尔兹曼常数你现在浏览的是第二页，共83页第一章发动机性能你现在浏览的是第三页，共83页一、汽车发动机的发展一、汽车发动机的发展1.1.汽车发动机发展史的回顾汽车发动机发展史的回顾 17941794年年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，第一，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，第一次提出了燃料与空气混合的概念；次提出了燃料与空气混合的概念；17991799年提出点燃煤气等年提出点燃煤气等 18161816年年R.stirlingR.stirling发明了热空气发动机发明了热空气发动机 18171817年年RivazRivaz开发了第一台大气压下的氢气发动机开发了第一台大气压下的氢气发动机 18331833年年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动 活塞作功的设计；活塞作功的设计；18601860年年LenoirLenoir发明第一台煤气发动机，人们开始意识到燃料在发明第一台煤气发动机，人们开始意识到燃料在密闭室内燃烧。密闭室内燃烧。你现在浏览的是第四页，共83页1.1.汽车发动机发展史的回顾汽车发动机发展史的回顾 1860年，奥拓研制了第一台四冲程煤气发动机。1876年，德国发明家奥托，研制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机。1886年，戴姆勒.奔茨等人研制了汽油发动机。1892年，狄塞尔发明了柴油发动机。1897年，德国工程师狄塞尔首创的压缩点火式内燃机(柴油机)研制成功；1898年，柴油机首先用于固定式发电机组；1903年用作商船动力；1904年装于舰艇；1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成；1920年左右开始用于汽车和农业机械。经过100多年的发展，汽油机和柴油机技术发生了巨大变化。集各门学科、高科技于一身，无论是自身性能还是与工作机械的匹配，都达到登峰造极的地步。重量大约减轻100倍，油耗下降5倍。汽车发动机发展汽车发动机发展你现在浏览的是第五页，共83页1.1.汽车发动机发展史的回顾汽车发动机发展史的回顾汽车发动机发展汽车发动机发展奥拓四冲程煤气发动机汽车奥拓四冲程煤气发动机汽车本茨设计制造出装用汽油机的三轮汽车本茨设计制造出装用汽油机的三轮汽车你现在浏览的是第六页，共83页你现在浏览的是第七页，共83页你现在浏览的是第八页，共83页19531953年第一汽车制造厂在长春奠基，年第一汽车制造厂在长春奠基，19561956年年7 7月月1313日，日，1212辆国产辆国产“解放解放”牌汽车驶下总装线，开创了我国汽车工业的新纪元。牌汽车驶下总装线，开创了我国汽车工业的新纪元。19891989年确定了三大三小的格局。年确定了三大三小的格局。19941994年汽车工业被列为国家支柱产业。年汽车工业被列为国家支柱产业。19981998年我国汽车产量超过年我国汽车产量超过160160万辆，进入世界十强。万辆，进入世界十强。20032003年成为世界第四大汽车生产国和第三大消费国。年成为世界第四大汽车生产国和第三大消费国。20052005年我国汽车产量达到年我国汽车产量达到570.7570.7万辆，销售汽车万辆，销售汽车575.82575.82万辆。万辆。20062006年汽车保有量年汽车保有量49854985万辆。万辆。20082008年我国汽车销量年我国汽车销量938.05938.05万辆，保有万辆，保有量量64676467万辆。万辆。我国摩托车工业，自我国摩托车工业，自19931993年连续产量居世界第一年连续产量居世界第一.截至截至20112011年底，全国机动车保有量为年底，全国机动车保有量为2.252.25亿辆，其中汽车亿辆，其中汽车1.061.06亿辆亿辆。2.2.我国汽车发动机产业发展现状我国汽车发动机产业发展现状我国发动机发展主要存在问题：我国发动机发展主要存在问题：自主开发能力差，自主开发能力差，核心技术主要是掌握在国外。核心技术主要是掌握在国外。企业数量众多，规模小，重复投资引进。企业数量众多，规模小，重复投资引进。汽车发动机发展汽车发动机发展你现在浏览的是第九页，共83页汽油机产量汽油机产量序号单位产量（台）产量份额（%）1一汽-大众10177967.76 2上汽通用五菱9558887.29 3重庆长安8402706.40 4上海通用动力7942366.05 5东风日产7939116.05 6奇瑞汽车6359654.85 7五菱柳机6167244.70 8上海大众5626804.29 9北京现代5580354.2510上海大众动力5086993.88 上述十家企业共生产汽油机728.4204万台，占汽油机生产累计总量的55.51%。2.2.我国汽车发动机产业发展现状我国汽车发动机产业发展现状你现在浏览的是第十页，共83页序号序号单位单位产量（台）产量（台）产量份额（产量份额（%）1广西玉柴机器集团 722542 19.252中国一汽集团 456983 12.183安徽全柴动力股份有限公司 377398 10.064潍柴动力股份有限公司360127 9.605昆明云内动力股份有限公司228417 6.096东风汽车 225326 6.007江铃控股 195296 5.208朝阳柴油机厂188313 5.029山东华源莱动 171609 4.5710北汽福田 144734 3.86柴油机产量柴油机产量十家企业共销售柴油机307.0745万台，占柴油机累计销售总量的81.82%。2.2.我国汽车发动机产业发展现状我国汽车发动机产业发展现状你现在浏览的是第十一页，共83页国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机 W ard年度十佳发动机奖项是由名为W ar dsA utow orld（沃德的汽车世界）这本杂志评选出来的。该杂志创刊于1924年，在全世界范围内都颇具影响力。虽然有资格获得 W ar d十佳发动机的只有在北美市场发售的车型，但实际上能够赢得北美市场和 Wa r d的 认 可 就 可 以 等 同 于 赢 得 了 全 世界的认可。1 1、奥迪、奥迪3.0L TFSI3.0L TFSI机械增压机械增压DOHC V-6DOHC V-6 这 款3.0LTFSI V 6具有惊人的中低速扭矩，同时全铝构造更轻并具有更好的经济性。功率达到333hp/5500-7000rpm，扭 矩 达 441N m/2900-5300rpm。奥迪3.0TFSI发动机采用缸内直喷技术，机械 增 压 装 置 完 美 地 融 合 在9 0度的 V 6发动机中，压缩比达10.5:1。国内市场中的奥迪 A6L、A8、Q7等车型中配备。你现在浏览的是第十二页，共83页国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机2 2、宝马、宝马 N20 N20 涡轮增压涡轮增压 2.0L I-42.0L I-43 3、宝马、宝马3.0L N55 3.0L N55 涡轮增压涡轮增压 I-6I-6120hp/L，扭力约350Nm左右。国内市场中目前只有进口版Z4配备了此款发动机。产生300hp/5800rpm功率以及高达407Nm/1200-5000rpm最大扭矩，在目前中国市场的进口335i和国产535i车型上均可见到你现在浏览的是第十三页，共83页国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机4 4、福特、福特EcoBoost EcoBoost 涡轮增压涡轮增压2.0L I-42.0L I-4 此 款 2.0LEcoB oost涡轮增压发动机相比以往福特推出的传统发动机，拥有巨大的技术进步，加装了当下流行的可变正时气门+缸内直喷+涡轮增压，以高效动力表现以及可观的燃油经济性赢得评委们的青睐。采用博格华纳的 K03低惯量转子涡轮，在进、排气门可变正时的帮助下，发动机在1750rpm便可达到最大扭矩输出，提高了发动机在低转速时的动力表现。此发动机最大功率240马力，扭矩可达340Nm，可谓小排量大输出。国内所搭载此款发动机的车型包括福特蒙迪 欧 致 胜、沃 尔 沃S 8 0 L以及备受关注的路虎揽胜极光 你现在浏览的是第十四页，共83页国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机5 5、马自达、马自达Skyactiv-G 2.0L I-4Skyactiv-G 2.0L I-4 这款成本不高但科技感十足的自然吸气4缸2.0LSkyactv发动机，国内被称为“创 驰蓝 天”技术，重点在于提升动力系统的效率和动力性能，此款发动机的亮点之一在于其高达14:1的超高压缩比例，虽然后期经过调整有所降低，但仍然达到了13:1。能够采用如此高的压缩比，与发动机采用独特设计的燃烧室分不开。效率方面，与目前普通马 自 达2.0发 动 机 相 比 提 高 了15%以上。这款发动机将主要用于马自达3 Skyactiv版本以及2013款CX-5中，目前还没有引入中国市场。你现在浏览的是第十五页，共83页国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机6 6、克莱斯勒、克莱斯勒Pentastar 3.6L DOHC V-6Pentastar 3.6L DOHC V-6 该发动机结构简单、耐久度高、保养维护费用低等特点，可产出286马力的最大功率以及347Nm的最大扭矩，油耗9.4L/100km左右。JEEP吉普牧马人、大切诺基等车型均配备了此款发动机。7 7、福特、福特Coyote,5.0L V-8Coyote,5.0L V-8 这款发动机只出现在美版的福特野马Boss 302。功率444hp，使用了全新的顶置凸轮和铝制结构，以及双独立可变凸轮轴正时技术，发动机可以随时迅速控制节气门开闭程度，提升车辆的加速性能以及低转速动力输出。8 8、通用别克涡轮增压、通用别克涡轮增压2.0L I-42.0L I-4此次获奖的通用别克2.0高功率涡轮增压直列四缸发动机，拥有270马力、400Nm的动力输出数据，动力水平直逼同平台的欧宝Insignia O PC搭载的 2.8L V 6涡轮增压发动机 ，而国内版均为虽然也使用同样代号的 2.0涡轮增压发动机，但 功 率 与 海 外 版 的2 7 0马 力 版 本 截 然 不 同，国 内 的2.0发 动 机 只 有 不到230马力的最大功率。你现在浏览的是第十六页，共83页1010、英菲尼迪、英菲尼迪VQ,3.5L V-6 VQ,3.5L V-6 混合动力混合动力 VQ混合动力发动机采用一台可以输出68马力（50千瓦）功率、270Nm的HM34电动机作为辅助，可输出超过360马力的动力，通过位于电动机前后两套离合器的开闭组合来控制动力的流向，电动机则身兼二职，既做驱动使用的电动机，又用来做发电机。车辆的百公里油耗约小于6L/100km新推出的发动机将主要配备于英菲尼迪M35h车型上，虽然目前还没有进入国内市场，但有消息称英菲尼迪将有望在今年内引进混合动力版本的车辆。国际十佳国际十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机9 9、现代、现代GDiGDi1.6L I-41.6L I-4 韩系发动机近年来屡次获奖。此次上榜的是一台全新小排量GDi1.6升 4缸发动机。这款发动机应用了缸内直喷技术，使燃料燃烧更加充分，输出更加高效，同时有效降低油耗以及二氧化碳排放量。其最大功率约为101kW)/6300rpm和166Nm/4850rpm的最大扭矩。此款发动机用于现代以及起亚的众多入门级车型，例如海外版现代雅绅特、飞思、起亚秀尔等。遗憾的是，也许是出于成本以及国内油品质量考虑，目前这款1.6升高效发动机没有被引进到国内市场中。你现在浏览的是第十七页，共83页 2012年12月11日，由汽车与 运 动主 办 “中国 心”2012年度十佳发动机，作为国内惟一的汽车发动机评选活动，受到各界关注国内十佳国内十佳3.3.国内外十佳发动机国内外十佳发动机你现在浏览的是第十八页，共83页4.4.汽车发动机发展面临问题汽车发动机发展面临问题石油缺乏：石油缺乏：根根据据英英国国石石油油公公司司 世世界界能能源源统统计计评评论论的的数数据据，截截止止2 20 00 03 3年年底底，世世界界已已探探明明石石油油储储量量为为1 11 14 48 80 0亿亿桶桶，合合计计1 15 57 70 0亿亿吨吨。从从现现有有数数据据来来看看，如如果果石石油油消消费费保保持持现现在在 的的 速速 度度，世世 界界 石石 油油 储储 备备 还还 可可 以以 满满 足足4 4 0 0年年到到5 5 0 0年年 之之 需需。我我国国石石油油资资源源总总量量较较丰丰富富。据据2 20 00 03 3年年B BP P的的统统计计，在在世世界界 1 10 03 3个个产产油油国国中中我我国国石石油油可可采采资资源源总总量量和和剩剩余余可可采采储储量量分分别别居居第第1 11 1位位和和第第1 10 0位位。截截至至 2 20 00 03 3年年底底，我我国国石石油油可可采采资资源源探探明明率率为为 4 43 3，总总体体属属于于石石油油勘勘探探中中等等成成熟熟阶阶段段。综综合合分分析析资资源源情情况况和和勘勘探探潜潜力力，预预计计未未来来1 15 52 20 0年年内内，我我国国石石油油储储量量仍仍处处于于高高稳稳定定增增长长期期，年年均均新新增增石石油油可可采采储储量量在在1 1.4 4亿亿1 1.8 8亿亿吨吨左左右右，大体保持目前的储量增长水平。大体保持目前的储量增长水平。从从19931993年起成为石油净进口国，我国进口石油的三分之一用于汽车消耗。年起成为石油净进口国，我国进口石油的三分之一用于汽车消耗。国内石油产量基本维持在国内石油产量基本维持在2 2亿吨左右水平，每年进口量还在增加。亿吨左右水平，每年进口量还在增加。20112011年达到年达到2.72.7亿吨，很快将突破亿吨，很快将突破3 3亿吨，预计亿吨，预计20152015年进口依存度达到年进口依存度达到60%60%以上。据预测将严以上。据预测将严重影响国家能源安全。重影响国家能源安全。你现在浏览的是第十九页，共83页4.4.汽车发动机发展面临问题汽车发动机发展面临问题 我国的油价在世界范围内处于中游，但收入与油价比排我国的油价在世界范围内处于中游，但收入与油价比排名世界第四，而且我国的高速公路收费；随着排放标准的更名世界第四，而且我国的高速公路收费；随着排放标准的更加严格，运输成本会进一步提高。加严格，运输成本会进一步提高。你现在浏览的是第二十页，共83页排放排放 汽车排出的污染物质主要包括在气缸内燃烧后从排气管排汽车排出的污染物质主要包括在气缸内燃烧后从排气管排出的废气，以及曲轴箱窜气、机油蒸气排放、燃料箱和化油器出的废气，以及曲轴箱窜气、机油蒸气排放、燃料箱和化油器的蒸发排放等。有害物质包括的蒸发排放等。有害物质包括COCO、COCO2 2、NONOX X、HCHC、碳烟等。、碳烟等。噪声污染噪声污染 噪声污染已经成为四大公害之一。而城市噪声污染主要来自噪声污染已经成为四大公害之一。而城市噪声污染主要来自城市交通噪声，其中汽车噪声占据很大部分。在我国城市噪声源城市交通噪声，其中汽车噪声占据很大部分。在我国城市噪声源中，交通噪声占中，交通噪声占46.8%46.8%，社会生活噪声占，社会生活噪声占28.9%28.9%，工业噪声占，工业噪声占8.3%8.3%，施工噪声占，施工噪声占5.1%5.1%，其它噪声占，其它噪声占10.9%10.9%。而且，交通噪声。而且，交通噪声所占比例有逐年上升的趋势。所占比例有逐年上升的趋势。4.4.汽车发动机发展面临问题汽车发动机发展面临问题你现在浏览的是第二十一页，共83页5.5.汽车动力装置发展预测汽车动力装置发展预测内燃机技术主要体现在以下几个方面内燃机技术主要体现在以下几个方面（1 1）缸内直喷电控汽油机性能的进一步改善）缸内直喷电控汽油机性能的进一步改善（2 2）使用共轨式高压电控直喷柴油机）使用共轨式高压电控直喷柴油机（3 3）汽柴油品质的提高）汽柴油品质的提高（4 4）各种高效排放后处理装置的开发和使用）各种高效排放后处理装置的开发和使用你现在浏览的是第二十二页，共83页动力装置动力装置说明说明汽油机汽油机先进汽油机、自动离合器、变速器先进汽油机、自动离合器、变速器混合动力汽油机混合动力汽油机先进汽油机连续变速器，并联电池和电动机先进汽油机连续变速器，并联电池和电动机柴油机柴油机先进柴油机、自动离合器、变速器先进柴油机、自动离合器、变速器混合动力柴油机混合动力柴油机先进柴油机连续变速器，并联电池和电动机先进柴油机连续变速器，并联电池和电动机氢燃料电池氢燃料电池100100燃料电池，压缩氢气和电驱动链燃料电池，压缩氢气和电驱动链混合动力氢燃料电池混合动力氢燃料电池氢燃料电池加蓄电池氢燃料电池加蓄电池汽油燃料电池汽油燃料电池与氢燃料电池同，氢气是由车上加工汽油产生与氢燃料电池同，氢气是由车上加工汽油产生汽油燃料电池汽油燃料电池混合动力混合动力 同上加蓄电池同上加蓄电池5.5.汽车动力装置发展预测汽车动力装置发展预测汽车发动机发展汽车发动机发展你现在浏览的是第二十三页，共83页二、二、发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程1.1.对实际循环所作的假设条件对实际循环所作的假设条件 a)a)假设工质是理想气体，整个循环工质组假设工质是理想气体，整个循环工质组成成分不变。成成分不变。b)b)闭口系统作封闭循环，不考虑换气损失。闭口系统作封闭循环，不考虑换气损失。c)c)将压缩和膨胀过程假定为绝热等熵过程。将压缩和膨胀过程假定为绝热等熵过程。d)d)假设燃烧是外界无数个高温热源定容或假设燃烧是外界无数个高温热源定容或定压加热。定压加热。根据加热方式不同，发动机有三种基本空气根据加热方式不同，发动机有三种基本空气标准循环标准循环,即定容加热循环、定压加热循环和混即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。合加热循环。你现在浏览的是第二十四页，共83页a)a)定容加热循环定容加热循环由于汽油机的均匀混合气为爆炸燃烧，燃烧速度由于汽油机的均匀混合气为爆炸燃烧，燃烧速度很快，而在上止点附近容积变化又较小，因此燃烧过很快，而在上止点附近容积变化又较小，因此燃烧过程相当于定容燃烧。程相当于定容燃烧。2.三种理论循环三种理论循环发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程示功图示功图温熵图温熵图你现在浏览的是第二十五页，共83页b)b)定压加热循环定压加热循环低速柴油机燃油质量差，形成可燃混合气的速度低速柴油机燃油质量差，形成可燃混合气的速度慢，不均匀混合气的扩散燃烧速度很慢。燃烧持续慢，不均匀混合气的扩散燃烧速度很慢。燃烧持续时间长，接近定压加热。时间长，接近定压加热。2.三种理论循环三种理论循环发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程示功图示功图温熵图温熵图你现在浏览的是第二十六页，共83页c)c)混合加热循环混合加热循环 高速柴油机在燃烧初期，由于部分混合气已与空气混合，高速柴油机在燃烧初期，由于部分混合气已与空气混合，之后由于边喷油、边混合、边燃烧，燃烧速度受到制约，因此之后由于边喷油、边混合、边燃烧，燃烧速度受到制约，因此燃烧过程兼有逐渐爆炸燃烧和扩散燃烧的特征，对应于气缸内燃烧过程兼有逐渐爆炸燃烧和扩散燃烧的特征，对应于气缸内的容积变化情况，可以将燃烧过程简化为定容定压加热。的容积变化情况，可以将燃烧过程简化为定容定压加热。2.三种理论循环三种理论循环发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程示功图示功图温熵图温熵图你现在浏览的是第二十七页，共83页 为压力升高比 为预膨胀比 3.循环热效率循环热效率发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程你现在浏览的是第二十八页，共83页示功图的制取示功图的制取发动机示功图制取方法发动机示功图制取方法你现在浏览的是第二十九页，共83页上止点位置传感器上止点位置传感器曲轴转角传感器曲轴转角传感器内置压力传感器的火花塞内置压力传感器的火花塞示功图的制取示功图的制取发动机缸压所需传感器发动机缸压所需传感器你现在浏览的是第三十页，共83页4.热效率的影响因素热效率的影响因素发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程1 1）压缩比）压缩比 随着压缩比的增大，三种循环的效率都提高。压缩比的提高，可随着压缩比的增大，三种循环的效率都提高。压缩比的提高，可以提高循环平均吸热温度，降低循环平均放热温度，扩大循环温差，以提高循环平均吸热温度，降低循环平均放热温度，扩大循环温差，增大膨胀比，如图增大膨胀比，如图1-21-2所示。图所示。图1-31-3表示定容加热循环热效率随压表示定容加热循环热效率随压缩比变化的情况。在缩比变化的情况。在 较低时，随着较低时，随着 的提高，效率增长很的提高，效率增长很快；在快；在 较大时，再增加较大时，再增加 则效果较小。则效果较小。你现在浏览的是第三十一页，共83页4.热效率的影响因素热效率的影响因素发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程2 2）压力升高比）压力升高比增大时，对于混合加热循环来说，若增大时，对于混合加热循环来说，若q q1 1不变则不变则q q2 2减少；若减少；若q q2 2不变则不变则q q1 1增大，都会使效率增大。增大，都会使效率增大。3 3）预膨胀比）预膨胀比在等压加热循环中，随着加热量在等压加热循环中，随着加热量q q1 1的增加的增加,值加大。若值加大。若 保持不变，因平均膨胀比减小，放出的热量保持不变，因平均膨胀比减小，放出的热量q q2 2增加，效率下增加，效率下降。降。在混合加热循环中，当循环总加热量在混合加热循环中，当循环总加热量q q1 1和和 保持不变，保持不变，值增值增大，意味着等压加热部分增大，同样效率下降。大，意味着等压加热部分增大，同样效率下降。你现在浏览的是第三十二页，共83页5.循环平均压力循环平均压力发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程是单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力是单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力式中式中循环所做的功（循环所做的功（J J）气缸工作容积（气缸工作容积（L L）根据工程热力学公式，混合加热循环的平均压力为：根据工程热力学公式，混合加热循环的平均压力为：式中式中压缩始点的压力（压缩始点的压力（KPa）定容加热循环的平均压力为：定容加热循环的平均压力为：定压加热循环的平均压力为：定压加热循环的平均压力为：你现在浏览的是第三十三页，共83页发动机的理论循环过程发动机的理论循环过程5.循环平均压力循环平均压力你现在浏览的是第三十四页，共83页三、三、四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环 四冲程发动机的实际工作过程是由连续的循环组成。你现在浏览的是第三十五页，共83页 活塞在上止点前打开进气门，气缸内的残余废气活塞在上止点前打开进气门，气缸内的残余废气膨胀，过了上止点后，气缸真空度不断吸入新鲜空气膨胀，过了上止点后，气缸真空度不断吸入新鲜空气与燃料的混合气。与燃料的混合气。1.1.进气过程进气过程四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环由于进气阻力，气流受高温零由于进气阻力，气流受高温零件及残余废气的加热，有如下件及残余废气的加热，有如下关系关系汽油机汽油机柴油机柴油机增压柴油机增压柴油机增压压力增压压力你现在浏览的是第三十六页，共83页2.2.压缩过程压缩过程四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环汽油机汽油机n1=1.321.38柴油机柴油机n1=1.381.40增压柴油机增压柴油机n1=1.351.37工质温度低，被加热，多变指数大于绝热指数，工质温度高，工质温度低，被加热，多变指数大于绝热指数，工质温度高，放热，多变指数小于绝热指数放热，多变指数小于绝热指数汽油机汽油机0.82.0600750柴油机柴油机3.05.07501000增压柴油机增压柴油机5.08.09001100压缩比范围压缩比范围 汽油机：汽油机：7 71010 柴油机：柴油机：14142222 增压柴油机：增压柴油机：12121515 压缩比很重要，常用测量压缩压力来检查，当气缸密封不良时，会压缩比很重要，常用测量压缩压力来检查，当气缸密封不良时，会出现压缩终点温度、压力下降，起动困难，功率减小等。出现压缩终点温度、压力下降，起动困难，功率减小等。你现在浏览的是第三十七页，共83页3.3.燃烧过程燃烧过程四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环汽油机汽油机3.06.522002800柴油机柴油机4.59.018002200增压柴油机增压柴油机9.013.0燃烧放出热量越多，放热时越靠近上止点，热效率越高。燃烧放出热量越多，放热时越靠近上止点，热效率越高。你现在浏览的是第三十八页，共83页1四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环4.4.膨胀过程膨胀过程汽油机汽油机n2=1.231.28柴油机柴油机n2=1.151.28汽油机汽油机0.30.612001500柴油机柴油机0.20.510001200工质温度低，被加热，多变指工质温度低，被加热，多变指数大于绝热指数，工质温度高，放数大于绝热指数，工质温度高，放热，多变指数小于绝热指数热，多变指数小于绝热指数.你现在浏览的是第三十九页，共83页四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环5.5.排气过程排气过程由于排气系统阻力，排气终了的压力大于大气压力由于排气系统阻力，排气终了的压力大于大气压力汽油机和柴油机汽油机和柴油机废气涡轮增压柴油机废气涡轮增压柴油机汽油机汽油机柴油机柴油机发动机实际工作循环由上述五个过程组成，由于存在各种损发动机实际工作循环由上述五个过程组成，由于存在各种损失与理论循环相比存在一定偏差。失与理论循环相比存在一定偏差。你现在浏览的是第四十页，共83页四、实际循环的评定四、实际循环的评定指示指标指示指标 指示指标用来评定实际循环质量的好坏，它以工质在气缸内对指示指标用来评定实际循环质量的好坏，它以工质在气缸内对活塞做功为基础。用平均指示压力及指示功率评定循环的动力性活塞做功为基础。用平均指示压力及指示功率评定循环的动力性做功能力；用循环热效率及燃料消耗率评定循环的经济性。做功能力；用循环热效率及燃料消耗率评定循环的经济性。1.1.平均指示压力平均指示压力一个实际循环工质对活塞所做的有用功称为指示功，单位气缸工一个实际循环工质对活塞所做的有用功称为指示功，单位气缸工作容积的指示功为平均指示压力。可根据测量示功图面积计算求得。作容积的指示功为平均指示压力。可根据测量示功图面积计算求得。为了比较不同大小气缸的做功能力，需要排除尺寸的影响。为了比较不同大小气缸的做功能力，需要排除尺寸的影响。Pmi的一般范围是：汽油机 0.80.81.5MPa1.5MPa 柴油机 0.70.71.1MPa1.1MPa 增压柴油机 1 12.5MPa2.5MPa你现在浏览的是第四十一页，共83页2.2.指示功率指示功率发动机单位时间所做的指示功，称为指示功率发动机单位时间所做的指示功，称为指示功率Pi Pi。行程数；i-气缸数3.3.指示热效率和指示燃油消耗率指示热效率和指示燃油消耗率指示热效率是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。指示热效率是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。指示燃油消耗率是指单位指示功的耗油率。指示燃油消耗率是指单位指示功的耗油率。四、实际循环的评定四、实际循环的评定指示指标指示指标你现在浏览的是第四十二页，共83页五、发动机经济性和动力性的评价五、发动机经济性和动力性的评价 发动机经济性和动力性指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代发动机经济性和动力性指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能，通常称它们为有效指标。表了发动机整机的性能，通常称它们为有效指标。1.1.发动机动力性能发动机动力性能 1 1）有效功率有效功率 PiPi 发动机的指示功率并不能完全对外输出，功在发动机内部的传递发动机的指示功率并不能完全对外输出，功在发动机内部的传递过程中，不可避免有损失，这些损失包括：过程中，不可避免有损失，这些损失包括：1)1)发动机内部运动零件的摩擦损失；发动机内部运动零件的摩擦损失；2)2)驱动附属机构的损失；驱动附属机构的损失；3)3)泵气损失，指进排气过程所消耗的功。泵气损失，指进排气过程所消耗的功。你现在浏览的是第四十三页，共83页2 2）有效扭矩）有效扭矩 发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩称为有效扭矩发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩称为有效扭矩TtqTtq。式中：式中：TtqTtq一有效扭矩一有效扭矩(N(Nm)m)；n n一发动机转速一发动机转速(r/min(r/min)。3 3）平均有效压力）平均有效压力 p pmeme平均有效压力平均有效压力Pme(MPa)Pme(MPa)，是发动机单位气缸工作容积输出的有，是发动机单位气缸工作容积输出的有效功。它与有效功率效功。它与有效功率(kw)(kw)之间的关系是：之间的关系是：Pme的般范围是：汽油机 0.71.3 MPa 柴油机 0.61.0 MFa 增压柴油机 0.92.2 MPa1.1.发动机动力性能发动机动力性能发动机经济性和动力性的评价发动机经济性和动力性的评价你现在浏览的是第四十四页，共83页4)4)转速和活塞平均速度转速和活塞平均速度提高发动机转速，即增加单位时间的做功次数，从而使发提高发动机转速，即增加单位时间的做功次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率大。动机体积小、重量轻和功率大。式中式中 活塞行程活塞行程(m)(m)。（r/min）（m/s）小客车汽油机5000800012180.71.0载货车汽油机3600450010150.81.2普通柴油机200050009150.751.2增压柴油机150040008120.91.3转速转速 增加，活塞平均速度增加，活塞平均速度 也增加，也增加，与与 的关系为的关系为1.1.发动机动力性能发动机动力性能发动机经济性和动力性的评价发动机经济性和动力性的评价你现在浏览的是第四十五页，共83页1 1）有效热效率有效热效率 是发动机的有效功是发动机的有效功WeWe与所消耗燃料热量与所消耗燃料热量Q1Q1之比。之比。2 2）有效燃料消耗率有效燃料消耗率 bebe式中：式中：B B每小时的耗油量每小时的耗油量(kg/h)(kg/h)；P Pe e有效功率有效功率(kW)(kW)。1升0.2642加仑1公里0.621英里英里/加仑235.21/（L/100km)2.2.发动机经济性指标发动机经济性指标是单位有效功的耗油量。是单位有效功的耗油量。发动机经济性和动力性的评价发动机经济性和动力性的评价你现在浏览的是第四十六页，共83页1 1）升功率和比质量升功率和比质量 升功率升功率PL(kW/L)PL(kW/L)是发动机每升工作容积所发出的有效功率。是发动机每升工作容积所发出的有效功率。比质量比质量me(kg/kW)me(kg/kW)是发动机的干质量与所给出的标定功率之比。它表征是发动机的干质量与所给出的标定功率之比。它表征质量利用程度和结构紧凑性。质量利用程度和结构紧凑性。发动机经济性和动力性的评价发动机经济性和动力性的评价3.3.发动机强化指标发动机强化指标（kW/L）（kg/kW）汽油机30701.14.0汽车柴油机18302.59.0拖拉机柴油机9155.516你现在浏览的是第四十七页，共83页2 2）强化系数强化系数平均有效压力平均有效压力PmePme与活塞平均速度与活塞平均速度CmCm的乘积称为强化系数。它与活的乘积称为强化系数。它与活塞单位面积的功率成正比。其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷塞单位面积的功率成正比。其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。由于发动机的发展趋势是强化程度不断提高，所以愈高。由于发动机的发展趋势是强化程度不断提高，所以PmeCmPmeCm值值增大，也是技术进步的增大，也是技术进步的个标志。个标志。PmeCmPmeCm的大致范围是：的大致范围是：汽油机汽油机 8 817MPa17MPam ms s 小型高速柴油机小型高速柴油机 6 611MPa11MPam ms s 重型汽车柴油机重型汽车柴油机 9 915MPa15MPam m5 5发动机经济性和动力性的评价发动机经济性和动力性的评价3.3.发动机强化指标发动机强化指标你现在浏览的是第四十八页，共83页六、发动机的环境指标六、发动机的环境指标发动机的环境指标主要指排气品质和噪声。发动机的环境指标主要指排气品质和噪声。发动机的排发动机的排放物中含有对人类有害的有毒物质，对大气污染，从而形放物中含有对人类有害的有毒物质，对大气污染，从而形成公害。其排出的有害物分为下述两类。成公害。其排出的有害物分为下述两类。1.1.排放排放 1 1）有害气体）有害气体目前主要限制一氧化碳目前主要限制一氧化碳(CO)(CO)、各种碳氢化合物、各种碳氢化合物(HC)(HC)及氮氧化及氮氧化合物合物(NO(NOx x)三种危害最大的气体排放量。三种危害最大的气体排放量。2 2）排气微粒）排气微粒 指排气中除水以外的、单个颗粒大于指排气中除水以外的、单个颗粒大于0.0020.002微米的任何液微米的任何液体或固体微粒。其中，以碳为主要成分的固体颗粒形成碳烟，是体或固体微粒。其中，以碳为主要成分的固体颗粒形成碳烟，是排气微粒最主要的成分。排气微粒最主要的成分。你现在浏览的是第四十九页，共83页2.2.噪声噪声噪声会刺激神经，使人心情烦燥、反应迟钝、甚至产生耳聋、高血压和神经噪声会刺激神经，使人心情烦燥、反应迟钝、甚至产生耳聋、高血压和神经系统疾病。汽车是城市的主要噪声源之一。发动机又是汽车的主要噪声源，故必须系统疾病。汽车是城市的主要噪声源之一。发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。如我国噪声标准中规定，轿车加速噪声不得大于给予控制。如我国噪声标准中规定，轿车加速噪声不得大于74dB74dB。六、发动机的环境指标六、发动机的环境指标 由道路所激发的车体结构的振动；轮台触地所激起的空气振动；车体穿过大气所产生的湍流；发动机的振动和排气、进气；传动系统中的相互运动所激发的振动；制动器与轮圈的摩擦；空调风机等。你现在浏览的是第五十页，共83页 发动机的机械损失消耗了一部分指示功率，而使对外输出的有效功率发动机的机械损失消耗了一部分指示功率，而使对外输出的有效功率减少。不同类型发动机各部分机械损失所占百分比差别很大，下表给出机减少。不同类型发动机各部分机械损失所占百分比差别很大，下表给出机械损失分配的大致情况。械损失分配的大致情况。机械损失名称机械损失名称占占PmPm百分比（百分比（%）占占PiPi百分比（百分比（%）摩擦损失摩擦损失 其中其中 活塞及活塞环活塞及活塞环 连杆、曲轴轴承连杆、曲轴轴承 配气机构配气机构62754560152023820驱动各种附件损失驱动各种附件损失 其中其中 水泵水泵 风扇风扇 机油泵机油泵 电器设备电器设备10202368121215带动机械增压器损失带动机械增压器损失610泵气损失泵气损失102024总功率损失总功率损失1030七、机械损失七、机械损失你现在浏览的是第五十一页，共83页 机械损失的大小可以用机械损失功率机械损失的大小可以用机械损失功率Pm(kW)Pm(kW)和平均机械和平均机械损失压力损失压力Pmm(MPa)Pmm(MPa)单位气缸工作容积的机械损失功来表单位气缸工作容积的机械损失功来表示。它们和有效指标的