对发动机的性能进行分析的方面和知识.pdf

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1、-第一章第一章发动机的性能发动机的性能1 衡量发动机性能的指标：衡量发动机性能的指标：另外，作为另外，作为费品，还必费品，还必一种群众化的消一种群众化的消须考虑其生产本须考虑其生产本钱、使用维修、可靠耐用等方面。钱、使用维修、可靠耐用等方面。2 2 发动机的理论循环发动机的理论循环3 三种根本循环三种根本循环引入空气标准假设，根据不同发动机工作特点，将实际循环简化为等容、等压和混合加热循环。引入空气标准假设，根据不同发动机工作特点，将实际循环简化为等容、等压和混合加热循环。4 循环热效率循环热效率t t：.z.-4.1压缩比压缩比c c对循环热效率对循环热效率t t的影响：的影响：c c增大增

2、大,提高了循环平均吸热温度，降低了循环平均放热温度，扩大了循环温差提高了循环平均吸热温度，降低了循环平均放热温度，扩大了循环温差,t t提高。提高。4.2定压预胀比定压预胀比0 0和定容增压比和定容增压比p p对循环热效率对循环热效率t t的影响的影响在总吸热量在总吸热量 Q Q1 1不变的情况下，随着不变的情况下，随着p p增大等容加热增大等容加热局部增大局部增大，0 0减小等压加热局部减小减小等压加热局部减小，使得循环，使得循环放热量放热量 Q Q2 2减少，减少，t t增大。增大。4.3 等熵指数对循环热效率等熵指数对循环热效率t t的影响：的影响：随着增大，循环热效率随着增大，循环热效

3、率t t也增大。也增大。4.4增大增大c c、p p，减小，减小0 0，有利于，有利于t t的提高，但实的提高，但实际应用中还必须综合考虑以下因素：际应用中还必须综合考虑以下因素：1 1构造条件构造条件增大增大c c和和p p，会使最高燃烧压力，会使最高燃烧压力 P Pz z急剧升高，提高了对零部件强度的要求；急剧升高，提高了对零部件强度的要求；2 2机械效率机械效率c c和和p p增大，增大，P Pz z升高，会使机械升高，会使机械效率降低；效率降低；3 3燃烧方面燃烧方面c c过大，过大，汽油机容易产生爆燃和外汽油机容易产生爆燃和外表点火等不正常燃烧，柴油时机因燃烧室容积过小而表点火等不正

4、常燃烧，柴油时机因燃烧室容积过小而设计困难，同时使燃烧效率降低；设计困难，同时使燃烧效率降低；.z.-5循环平均压力循环平均压力 p pt t：单位汽缸容积所做的循环功称为循环平均压力：单位汽缸容积所做的循环功称为循环平均压力 p pt tkPakPa：用于评定气缸工作容积做工能力的大小用于评定气缸工作容积做工能力的大小可见可见 p pt t主要与进气终点压力主要与进气终点压力 p pdede、压缩比、压缩比c c、定压预胀比、定压预胀比0 0、等熵指数和循环热效率、等熵指数和循环热效率t t有关。有关。6三三种根本循环的比拟：种根本循环的比拟：6.16.1同一机型不同循环模式的比照同一机型不

5、同循环模式的比照c c和和 Q Q1 1不变不变：要要 提提高热效率，就应增大等容加热的比重，即提高循高热效率，就应增大等容加热的比重，即提高循环环 加加热热“等容度；“等容度；但需要适当限制最高温度和压力。但需要适当限制最高温度和压力。6.26.2三种循环具有一样加热量三种循环具有一样加热量 Q Q1 1的比拟的比拟Q Q1 1和和 p pma*ma*一一样样6.3汽油机、柴油机负荷变化吸热汽油机、柴油机负荷变化吸热 Q Q1 1不同时的比拟：不同时的比拟：7 四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环进气、压缩、燃烧、膨胀作功和排气进气、压缩、燃烧、膨胀作功和排气 5 5 个局部。个局部

6、。7.1进气过程进气过程r ra)a)：进气门开启，排气门关闭，活塞下行，新鲜工质被吸入汽缸。进气门开启，排气门关闭，活塞下行，新鲜工质被吸入汽缸。特点：特点：1 1、由于进气系统的阻力，进气终了压力、由于进气系统的阻力，进气终了压力 p pa a小于大气压力小于大气压力 p p0 0约约 0.850.850.950.95 p p0 0,一般柴油机要一般柴油机要略高于汽油机。略高于汽油机。2 2、受高温零件和废气加热，进气终了温度、受高温零件和废气加热，进气终了温度 T Ta a高于大气环境温度高于大气环境温度 T T0 0约约 300300 380K)380K)，一般汽，一般汽油机略高于柴油

7、机。油机略高于柴油机。7.2压缩过程压缩过程a ac)c)：进、排气门关闭，活塞上行，工质被压缩，温度和压力升高。进、排气门关闭，活塞上行，工质被压缩，温度和压力升高。压缩的作用：压缩的作用：1 1、增大工作过程的温差，获得大的膨胀比，提高热效率，、增大工作过程的温差，获得大的膨胀比，提高热效率，同时为燃烧过程创造有利条件。同时为燃烧过程创造有利条件。2 2、在柴油机中，压缩后气体的高温是保证燃烧着火的必要、在柴油机中，压缩后气体的高温是保证燃烧着火的必要条件。条件。汽油机汽油机 p pc c=0.8=0.82.0MPa2.0MPa，T Tc c=600=600750K750K；柴油机柴油机

8、p pc c=3.0=3.05.0MPa5.0MPa，T Tc c=750=7501000K1000K3、压缩比压缩比c c：汽油机中汽油机中,为提高热效率为提高热效率,希望提高压缩比希望提高压缩比,但受到不正常但受到不正常.z.-燃烧的限制；燃烧的限制；柴油机中柴油机中,为保证喷入气缸的燃料能及时自燃以及冷启动时可靠着火为保证喷入气缸的燃料能及时自燃以及冷启动时可靠着火,需选取较高的压缩需选取较高的压缩比。比。4、多变指数多变指数 n n：压缩过程为一个多变指数压缩过程为一个多变指数 n n 不断变化的过程。不断变化的过程。7.3燃烧过程燃烧过程c cz)z)：进、排气门关闭，活塞在上止点前

9、后，可燃混合气着火燃烧，化学能转变成热能，工质温度和压力进、排气门关闭，活塞在上止点前后，可燃混合气着火燃烧，化学能转变成热能，工质温度和压力急剧升高。急剧升高。特点：特点：燃烧放出的热量越多，放热时活塞越靠近上止点，热效率越高。燃烧放出的热量越多，放热时活塞越靠近上止点，热效率越高。7.4膨胀过程膨胀过程z zb)b)：进、排气门关闭，高温、高压工质推动活塞下行，膨胀作功，工质温度和压力迅速下降。进、排气门关闭，高温、高压工质推动活塞下行，膨胀作功，工质温度和压力迅速下降。通常：汽油机通常：汽油机 p pb b=0.3=0.30.6MPa,T0.6MPa,Tb b=1200=12001500

10、K1500K；柴油机；柴油机 p pb b=0.25=0.250.5MPa0.5MPa，T Tb b=800=8001200K1200K7.6排气过程排气过程b br)r)：进气门关闭，进气门关闭，排气门翻开，排气门翻开，废气先靠自身压力排出，废气先靠自身压力排出，而后在活塞由下止点向上止点运动时强制排出。而后在活塞由下止点向上止点运动时强制排出。特点：特点：1 1、由于排气系统阻力，排气终了压力由于排气系统阻力，排气终了压力 p pr r高于大气压力高于大气压力 p p0 0，阻力越大，阻力越大，p pr r也越大，汽缸中剩余废也越大，汽缸中剩余废气也就越多。气也就越多。约约 1.051.0

11、51.25 p1.25 p0 0,一般汽油机要略高于柴油机。一般汽油机要略高于柴油机。2、排气终了温度排气终了温度 T Tr r越低，转化为有用功的热量就越多，发动机状态就越好。越低，转化为有用功的热量就越多，发动机状态就越好。约约 7007001100K1100K,一般汽油机要高于柴油机。一般汽油机要高于柴油机。8 发动机实际循环与理论循环的比拟：发动机实际循环与理论循环的比拟：1 1实际工质的影响实际工质的影响WWk k：工质成分的改变和泄露：工质成分的改变和泄露2 2换气损失换气损失WWr r：泵气损失和提前排气损失：泵气损失和提前排气损失3 3燃烧损失燃烧损失WWz z：时间损失、后燃

12、、不完全燃烧和工质的高温分解：时间损失、后燃、不完全燃烧和工质的高温分解.z.-4 4传热损失传热损失WWb b：工质与气缸壁间的热交换、涡流与节流损失：工质与气缸壁间的热交换、涡流与节流损失5 5缸流动损失：缸流动损失指压缩及燃烧、膨胀过程中，由于缸气流涡流与湍流所形成的缸流动损失：缸流动损失指压缩及燃烧、膨胀过程中，由于缸气流涡流与湍流所形成的损失。损失。9发动机的指示性能指标发动机的指示性能指标定义：定义：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标，以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标，简称指示指标；简称指示指标；反映了发动反映了发动机工作过程进展的好坏。机工作

13、过程进展的好坏。9.1 指示功和平均指示压力：指示功和平均指示压力：指示功：指气缸完成一个循环所得到的有用功指示功：指气缸完成一个循环所得到的有用功WWi i，其大小可由，其大小可由 p-Vp-V 图上的有效循环面积图上的有效循环面积F Fi i求得。求得。平均指示压力：指单位气缸容积完成一个循环所作的指示功。平均指示压力：指单位气缸容积完成一个循环所作的指示功。可见，越大，一样容积的气缸发出的也越大，故表征了发动机气缸工作容积利用率的上下，可见，越大，一样容积的气缸发出的也越大，故表征了发动机气缸工作容积利用率的上下，是衡量发动机实际循环动力性的一个很重要的指标。是衡量发动机实际循环动力性的

14、一个很重要的指标。通常，汽油机通常，汽油机 p pi i=0.7=0.71.3MPa1.3MPa，非增压柴油机，非增压柴油机 p pi i=0.6=0.61.0MPa1.0MPa；增压柴油机；增压柴油机 p pi i=0.9=0.92.5MPa2.5MPa。9.2指示功率：指示功率：指发动机单位时间所作的指示功，用指发动机单位时间所作的指示功，用P Pi i表示。表示。.z.-9.3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：指发动机所得指示功与所消耗的燃油热值的比值。指示热效率：指发动机所得指示功与所消耗的燃油热值的比值。WWi i36003600 P Pi i it

15、 it Q Q1 1BHBHu u指示燃油消耗率：指单位指示功的耗油量，通常用每千瓦时的耗油量来表示指示燃油消耗率：指单位指示功的耗油量，通常用每千瓦时的耗油量来表示g/(kW.h)g/(kW.h)。9.4 发动机的有效性能指标：以发动机曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标，简称有效发动机的有效性能指标：以发动机曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标，简称有效指标；反映了发动机实际工作性能的好坏。指标；反映了发动机实际工作性能的好坏。9.4.19.4.1 发动机动力性指标：发动机动力性指标：1 1、有效功和有效功率：、有效功和有效功率：标定工况下标定工况下所以，为了提高转速而又不使过

16、大，通常适当减小所以，为了提高转速而又不使过大，通常适当减小 S S，加大，加大 D D，即采用较小的行程缸径比，即采用较小的行程缸径比S/DS/D；但过小的但过小的 S/DS/D 会使燃烧室高度降低，不仅燃烧室布置困难，并使燃烧条件变差。会使燃烧室高度降低，不仅燃烧室布置困难，并使燃烧条件变差。9.5发动机经济性指标：发动机经济性指标：有效热效率：实际得到的有效功与所消耗的燃油低热值之比。有效热效率：实际得到的有效功与所消耗的燃油低热值之比。有效燃油消耗率：每小时单位功率消耗的燃料每小时单位功率消耗的燃料g/(kW.h)g/(kW.h)。9.6发动机强化指标：发动机强化指标：9.6.1 升功率：发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。.z.-比质量：发动机质量与所发出的有效功率标定功率之比发动机质量与所发出的有效功率标定功率之比强化系数：其值越大，发动机的机械负荷和热负荷越高其值越大，发动机的机械负荷和热负荷越高10机械损失与机械效率机械损失与机械效率机械损失的测定：机械损失的测定：灭缸法广泛应用于多缸、低压缩比柴油机的机械效率的测定。灭缸法广泛应用于多缸、低压缩比柴油机的机械效率的测定。1010热平衡热平衡.z.