第3章循环分析与能量利用精选文档.ppt

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1、第3章循环分析与能量利用本讲稿第一页，共三十六页1.循环模式与热效率循环模式与热效率2.机械损失与机械效率机械损失与机械效率3.能量分配与合理利用能量分配与合理利用循环热效率和机械效率循环热效率和机械效率质环节质环节讲课内容讲课内容第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第1章 性能指标与影响因素第2章 燃料、工质与热化学第第第第3 3 3 3章章章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用第4章 换气过程与进气充量第5章 运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第6章 燃烧的基础知识第7章 柴油机混合气形成与燃烧第8章 汽油

2、机混合气形成与燃烧第9章 有害排放物的生成与控制第10章 新燃烧方式与替代燃料动力本讲稿第二页，共三十六页循环模式分类循环模式分类根据工质和循环特征分类根据工质和循环特征分类根据工质和循环特征分类根据工质和循环特征分类:1)理论循环理论循环理论循环理论循环(TheoreticalCycle)工质工质理想气体理想气体理想气体理想气体(空气空气)，物性参数，物性参数(比热比比热比,k)为常数，不随温度变化为常数，不随温度变化循环循环理想循环理想循环理想循环理想循环：封闭热力循环：系统加热封闭热力循环：系统加热燃烧放热；系统放热燃烧放热；系统放热气体交换气体交换(进排气进排气)特殊热力过程：绝热压缩

3、和膨胀；等容或等压加热和放热特殊热力过程：绝热压缩和膨胀；等容或等压加热和放热2)理想循环理想循环理想循环理想循环(IdealCycle)工质工质真实工质真实工质循环循环理想循环理想循环3)真实循环真实循环真实循环真实循环(RealCycle)工质工质真实工质真实工质循环循环真实循环真实循环Q2Q1等熵压缩等熵压缩等容等容/等压加热等压加热 等熵膨胀等熵膨胀等容放热等容放热工质和循环模式是决定循环热效率的两大因素工质和循环模式是决定循环热效率的两大因素本讲稿第三页，共三十六页循环热效率循环热效率(Cyclethermalefficiency)t211qq=-tt1wq=0=1 2 321tqq

4、w-=pVTswtwtq2q1示功图示功图温熵图温熵图温熵图温熵图(T-s)是分析循环热效率的一是分析循环热效率的一种有效而又直观的方法种有效而又直观的方法wpdVTds dut=-循环功循环功(动力过程功）动力过程功）热力学热力学第一定律第一定律循环热效率循环热效率:Tdsdq=本讲稿第四页，共三十六页理论循环分类理论循环分类根据加热过程进行分类根据加热过程进行分类根据加热过程进行分类根据加热过程进行分类：1)等容加热等容加热等容循环等容循环(Otto循循环环)2)等压加热等压加热等压循环等压循环(Diesel循环循环)3)混合混合(等容等压等容等压)加热加热混合混合循环循环(Sabathe

5、循环循环)1-2:等熵压缩等熵压缩(isentropic)2-3:等容等容/等压加热等压加热(isochoric/isobaric)3-4:等熵膨胀等熵膨胀(isentropic)4-1:等容放热等容放热(isochoric)本讲稿第五页，共三十六页等容循环等容循环(Isochoriccycle)VspT3q1q1q22411234V1V2q2q2q1奥托循环奥托循环(OttoCycle):早期汽油机转早期汽油机转速低，燃烧接近等容放热速低，燃烧接近等容放热压力升高比压力升高比 p3/p2压力升高比对等容循环的压力升高比对等容循环的热效率没有影响！热效率没有影响！等容循环效率等容循环效率:()

6、()k kk kk kt21t,vv41v321412321221134143t,v122111qq1c TTcTT1TTT1TTT1TTVVVVTT1TT1VV=-=-=-=-=-t,v111=-k 本讲稿第六页，共三十六页加热时刻对循环的影响加热时刻对循环的影响(等容度等容度)q1=const.q13333q13*4*41q222*3*4*4q212*2TpsVTDC加热加热:1-2-3-4BTDC加热加热:1-2*-3*-3-4*-1ATDC加热加热:1-2-2*-3*-4*-1 t211qq=-偏离上止点加热，偏离上止点加热，t增大增大or减小减小?等容度：等容度：VcmVs等容加热等

7、容加热100等容度等容度q2增加，增加，t减小减小Vc本讲稿第七页，共三十六页等压循环等压循环(Isobariccycle)q13341q224q212Tpq1p2V2V1sV4狄赛尔循环狄赛尔循环(DieselCycle):早期柴油机在上止点喷油燃烧早期柴油机在上止点喷油燃烧 t,p=容积预膨胀比容积预膨胀比:=V3/V2预膨胀比预膨胀比 与等容度与等容度 是什么关系？是什么关系？本讲稿第八页，共三十六页混合循环与其他循环的比较混合循环与其他循环的比较q1p241q2,vvT21q134q2,v等容循环等容循环pq12341q2,pvTs21q14q2,p等压循环等压循环3s3 t,s=现代

8、汽油机和柴油机的实际工作循环是混合现代汽油机和柴油机的实际工作循环是混合循环。相对而言，传统汽油机更接近于等容循环。相对而言，传统汽油机更接近于等容循环，传统柴油机更接近于等压循环。循环，传统柴油机更接近于等压循环。3pq1,p241q2,svs21q1,p34q2,sq1,v3 q1,v3 T混合循环混合循环本讲稿第九页，共三十六页理论循环热效率的比较理论循环热效率的比较20161284000.20.40.60.8 t 等容循环等容循环等压循环等压循环混合循环混合循环150bar70barp3=40bar=1.4q*=9.14p1=1barq*qcT1p1=在加热量、压缩比相同的条件下，等容

9、循环具有最高的热效率，因此，提在加热量、压缩比相同的条件下，等容循环具有最高的热效率，因此，提高等容加热比例是提高热效率的有效途径高等容加热比例是提高热效率的有效途径本讲稿第十页，共三十六页压缩比和等熵指数对热效率的影响压缩比和等熵指数对热效率的影响20161284000.20.40.60.8 t,v =1.41.31.2e e结论结论结论结论：1)压缩比压缩比压缩比压缩比 越大越大越大越大,热效率越高热效率越高热效率越高热效率越高压缩比由压缩比由8增加为增加为12，热效率能，热效率能提高提高1015。但。但20，热效，热效率提高不明显率提高不明显2)等熵指数等熵指数等熵指数等熵指数 越大越大

10、越大越大,热效率越高热效率越高热效率越高热效率越高等熵指数由等熵指数由1.2提高到提高到1.4,热效热效率可增加率可增加40(q1和和 不变不变,cp和和cv,工质温升工质温升,效率效率)循环参数对热效率的影响循环参数对热效率的影响四大循环参数四大循环参数:1)压缩比压缩比;2)等熵指数等熵指数;3)压力升高比压力升高比;4)预膨胀比预膨胀比 本讲稿第十一页，共三十六页压力升高率和预膨胀比对热效率影响压力升高率和预膨胀比对热效率影响压力升高率和预膨胀比对热效率影响压力升高率和预膨胀比对热效率影响:1)1,等容循环等容循环,对对 t无影响无影响2)1,等压循环等压循环,增大增大,t明显下降明显下

11、降3)混合循环：混合循环：不变：随不变：随 上升，上升，t略有增加略有增加 再增大，再增大，t不受影响不受影响 不变：随不变：随 增大，增大，t明显下降明显下降结论结论：减少等压加热；增加等容加热减少等压加热；增加等容加热循环参数对热效率的影响循环参数对热效率的影响本讲稿第十二页，共三十六页理论循环分析的指导意义理论循环分析的指导意义1）指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向n在允许的条件下在允许的条件下,尽可能提高压缩比尽可能提高压缩比 ,尤其是汽

12、油机尤其是汽油机n合理组织燃烧合理组织燃烧,提高循环加热等容度（减少预膨胀比提高循环加热等容度（减少预膨胀比、合理选择燃烧始点、压燃、合理选择燃烧始点、压燃同时着火同时着火）n保证工质具有较高的等熵指数保证工质具有较高的等熵指数 （稀燃（稀燃）2）提供了发动机之间进行动力性、经济性对比的理论依据提供了发动机之间进行动力性、经济性对比的理论依据提供了发动机之间进行动力性、经济性对比的理论依据提供了发动机之间进行动力性、经济性对比的理论依据n n同一机型不同加热模式的对比同一机型不同加热模式的对比同一机型不同加热模式的对比同一机型不同加热模式的对比、及及q1不变：不变：等容循环等容循环 t混合循环

13、混合循环 t等压循环等压循环 tn n不同机型不同机型不同机型不同机型(汽、柴油机汽、柴油机汽、柴油机汽、柴油机)的对比的对比的对比的对比pmax及及q1相同：相同：等压循环等压循环 t混合循环混合循环 t等容循环等容循环 t本讲稿第十三页，共三十六页理论循环分析的指导意义理论循环分析的指导意义n n 汽、柴油机负荷变化汽、柴油机负荷变化汽、柴油机负荷变化汽、柴油机负荷变化(q q1 1不同不同不同不同)时的对比时的对比时的对比时的对比l l 部分负荷柴油机部分负荷柴油机部分负荷柴油机部分负荷柴油机:缸内喷射扩散燃烧缸内喷射扩散燃烧,喷油时间缩短喷油时间缩短,初期等容放热变化不大初期等容放热变

14、化不大,即即 基本不基本不变而变而 减小减小,t提高提高l l 部分负荷汽油机部分负荷汽油机部分负荷汽油机部分负荷汽油机:预混燃烧预混燃烧,燃烧速度下降燃烧速度下降,燃烧时间加长燃烧时间加长,即即 下降而下降而 上升上升,t下降下降结果结果结果结果：中、低负荷工况中、低负荷工况,柴油机使用油耗较汽油机低柴油机使用油耗较汽油机低3050。本讲稿第十四页，共三十六页理想循环理想循环假设假设假设假设：1)保持理论循环中关于循环的假设保持理论循环中关于循环的假设(简化简化)2)工质特性按真实情况考虑：工质特性按真实情况考虑：n循环过程中成分是变化的循环过程中成分是变化的n工质的热力参数随温度、分子结构

15、及混合气浓度等变化工质的热力参数随温度、分子结构及混合气浓度等变化研究理想循环的目的研究理想循环的目的研究理想循环的目的研究理想循环的目的：1)工质特性对热效率的影响工质特性对热效率的影响(与理论循环相比与理论循环相比)2)理想循环代表了人类努力所能达到的水平理想循环代表了人类努力所能达到的水平(与真实循环相比与真实循环相比)相对热效率相对热效率相对热效率相对热效率：真实循环的指示效率与理想循环热效率之比。反映了实际发动机：真实循环的指示效率与理想循环热效率之比。反映了实际发动机指示效率接近理想水平的程度。指示效率接近理想水平的程度。压缩过程压缩过程:空气空气+燃料蒸气燃料蒸气+残余废气残余废

16、气膨胀过程膨胀过程:废气废气+空气空气本讲稿第十五页，共三十六页真实工质对热效率的影响真实工质对热效率的影响1)1)比热容比热容比热容比热容cv,cp=f（T,分子结构）分子结构）Qv=cvT，Qp=cpTTcv和和cp T t多原子分子多原子分子cv和和cp T t即：即：真实工质真实工质 理想工质理想工质 真实工质真实工质 t例如：例如：柴油机柴油机 汽油机汽油机；稀薄燃烧；稀薄燃烧 化学计量比燃烧化学计量比燃烧 2)2)高温热分解高温热分解高温热分解高温热分解高温时，原子间的结合力减弱，产生热分解（吸热过程）。高温时，原子间的结合力减弱，产生热分解（吸热过程）。CO2CO+O2H2OH2

17、+O2低温膨胀及排气时，反向燃烧放热。因此，低温膨胀及排气时，反向燃烧放热。因此，燃烧放热时间拉长燃烧放热时间拉长等容度等容度 t。*T越高，越高，p越小越小热分解越严重，因此，热分解越严重，因此，汽油机热分解汽油机热分解柴油机热分解。柴油机热分解。本讲稿第十六页，共三十六页真实工质对热效率的影响真实工质对热效率的影响1.401.351.301.251.204006008001000K温度温度Temperaturek k=cp/cvAir a a=2.0 a a=1.25 a a=0.83 a a=0.67 a a=1.0w/oexhaustgasresidual3)3)工质分子变化系数工质分

18、子变化系数工质分子变化系数工质分子变化系数液体燃料发动机燃烧后，液体燃料发动机燃烧后，1，p和和 t气体燃料发动机燃烧后，气体燃料发动机燃烧后，1，p和和 t（气体燃料分子计入燃前分子总数）（气体燃料分子计入燃前分子总数）总的来说，总的来说，的的影响不大影响不大4)4)过量空气系数过量空气系数过量空气系数过量空气系数 a 1，未燃碳氢，未燃碳氢多原子多原子T t a1，空气，空气单双原子单双原子T t 本讲稿第十七页，共三十六页汽油机与柴油机理想循环热效率的比较汽油机与柴油机理想循环热效率的比较1)高负荷高负荷高负荷高负荷n柴油机柴油机 a汽油机汽油机 a柴油机柴油机 t汽油机汽油机 tn汽油

19、机混合气浓且等容度高，汽油机混合气浓且等容度高，Tmax，残余废气残余废气 ，热分解，热分解汽油机汽油机 tn汽油机汽油机 柴油机柴油机，但影响不大，但影响不大2)低负荷低负荷低负荷低负荷n汽油机汽油机 a更小，而更小，而柴油机柴油机 a更大更大汽油机汽油机 tn汽油机汽油机 r，柴油机，柴油机 r不变，汽油机不变，汽油机 ，燃烧速度，燃烧速度汽油机汽油机 tn汽油机高、低负荷温差小，汽油机高、低负荷温差小，Tmax 汽油机汽油机 t考虑真实工质特性后，汽、柴油机热效率差距加大：考虑真实工质特性后，汽、柴油机热效率差距加大：本讲稿第十八页，共三十六页真实循环真实循环1)传热损失传热损失传热损失

20、传热损失(总加热量的总加热量的6)真实循环并非绝热过程真实循环并非绝热过程,通过气缸壁面、缸盖底面、活通过气缸壁面、缸盖底面、活塞顶面向外散热。塞顶面向外散热。散热量散热量Qw=Fw（T-Tw）d式中，式中，传热系数传热系数Fw散热面积散热面积,Fw=f（）T缸内工质温度缸内工质温度,T=f（）Tw燃烧室壁面温度燃烧室壁面温度,可设为定值可设为定值l压缩过程压缩过程:前期吸热前期吸热,后期散热后期散热,使压缩线略下降使压缩线略下降(有利有利)。l燃烧及膨胀过程燃烧及膨胀过程:温差大温差大,散热强烈散热强烈,使使pz和膨胀线下降和膨胀线下降(不利不利)。l燃烧膨胀线的下降幅度远大于压缩线燃烧膨胀

21、线的下降幅度远大于压缩线,使动力过程功减使动力过程功减小。小。本讲稿第十九页，共三十六页真实循环真实循环2)时间损失时间损失时间损失时间损失实际燃烧及向工质加热不可能瞬间完成：实际燃烧及向工质加热不可能瞬间完成：l存在点火存在点火(喷油喷油)提前，使有用功面积下降，提前，使有用功面积下降，t。lpz出现在出现在TDC后后10 CA，而非等容加热，使有用功面积减小。，而非等容加热，使有用功面积减小。3)换气损失换气损失换气损失换气损失l排气门早开，造成膨胀功损失。排气门早开，造成膨胀功损失。l泵气损失功泵气损失功(W2W3)4)不完全燃烧损失不完全燃烧损失不完全燃烧损失不完全燃烧损失l正常燃烧时

22、，也有正常燃烧时，也有 c100%l不正常燃烧、不正常燃烧、a1等，等，t5)缸内流动损失缸内流动损失缸内流动损失缸内流动损失流动增强以及提高涡流与湍流程度，流动增强以及提高涡流与湍流程度，t因为：造成能量损失、散热损失因为：造成能量损失、散热损失例如：流动损失，非直喷式柴油机直喷式柴油机例如：流动损失，非直喷式柴油机直喷式柴油机6)工质泄漏损失工质泄漏损失工质泄漏损失工质泄漏损失本讲稿第二十页，共三十六页真实循环与理论循环的比较真实循环与理论循环的比较总结总结总结总结：l由于由于工质工质和和循环循环方面的差别，使得方面的差别，使得:理论循环理论循环t-实际循环实际循环t=1020百分点百分点

23、l两者之间的差别指出了改善内燃机两者之间的差别指出了改善内燃机t的基本原则的基本原则本讲稿第二十一页，共三十六页1.循环模式与热效率循环模式与热效率2.机械损失与机械效率机械损失与机械效率3.能量分配与合理利用能量分配与合理利用讲课内容讲课内容第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第1章 性能指标与影响因素第2章 燃料、工质与热化学第第第第3 3 3 3章章章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用第4章 换气过程与进气充量第5章 运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第6章 燃烧的基础知识第7章 柴油机混合气形成与燃烧

24、第8章 汽油机混合气形成与燃烧第9章 有害排放物的生成与控制第10章 新燃烧方式与替代燃料动力本讲稿第二十二页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素本讲稿第二十三页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(1)机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失(5080)活塞组件、轴承、气门机构等活塞组件、轴承、气门机构等(2)附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗(10)水泵、机油泵、燃油泵、点火装置等运转水泵、机油泵、

25、燃油泵、点火装置等运转必不必不可少的可少的辅助机构辅助机构(3)泵气损失泵气损失泵气损失泵气损失(540)1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素p为什么泵气损失包含在机械损失中为什么泵气损失包含在机械损失中？本讲稿第二十四页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素p无凸轮轴（无凸轮轴（Camless）发动机测量）发动机测量机械损失时

26、可以剔除泵气损失吗？机械损失时可以剔除泵气损失吗？(1)机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失(5080)活塞组件、轴承、气门机构等活塞组件、轴承、气门机构等(2)附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗(10)水泵、机油泵、燃油泵、点火装置等运转水泵、机油泵、燃油泵、点火装置等运转必必不可少的不可少的辅助机构辅助机构(3)泵气损失泵气损失泵气损失泵气损失(540)电控气门电控气门本讲稿第二十五页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率标定工况：标定工况：l自吸式汽油机自吸式汽油机:m=0.80.9l自吸式柴油机自吸式柴油机:m=0.780.85l涡轮增压式柴油机涡轮

27、增压式柴油机:m=0.800.921)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素p在相同排量和标定工况条件下，比在相同排量和标定工况条件下，比较涡轮增压发动机、机械增压发动机较涡轮增压发动机、机械增压发动机和自然吸气发动机的机械效率，哪个和自然吸气发动机的机械效率，哪个大？哪个小？大？哪个小？(1)机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失机械摩擦损失(5080)活塞组件、轴承、气门机构等活塞组件、轴承、气门机构等(2)附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗附件驱动消耗(10)水泵、机油泵、燃油泵、点

28、火装置等运水泵、机油泵、燃油泵、点火装置等运转转必不可少的必不可少的辅助机构辅助机构(3)泵气损失泵气损失泵气损失泵气损失(540)本讲稿第二十六页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(1)示功图法示功图法示功图法示功图法由总指示功由总指示功Wi，减去台架上测得的有效功，减去台架上测得的有效功We只适用研发：只适用研发：(a)上止点难以精确测量：偏差上止点难以精确测量：偏差1 CA，误差，误差1015(b)各缸不均匀，需要同时测量各缸不均匀，需要同时测量1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素

29、机械效率的影响因素本讲稿第二十七页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(2)倒拖法倒拖法倒拖法倒拖法发动机正常运转后。断油或断火，用电发动机正常运转后。断油或断火，用电机反拖发动机，测得的反拖功率机反拖发动机，测得的反拖功率误差误差：(a)无燃烧，缸内压力低，活塞与缸套间隙加大；无燃烧，缸内压力低，活塞与缸套间隙加大；润滑油粘度加大，摩擦损失增大润滑油粘度加大，摩擦损失增大(b)排气阻力加大，泵气损失变化排气阻力加大，泵气损失变化(c)压缩、膨胀线不重合，增大压缩、膨胀线不重合，增大pmm汽油机压缩比小，所以误差小汽油机压缩比小，所以误差小1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损

30、失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素本讲稿第二十八页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(3)灭缸法灭缸法灭缸法灭缸法用于多缸机用于多缸机本质上也是倒拖法（本质上也是倒拖法（N-1缸拖缸拖1缸），但更接缸），但更接近真实状态近真实状态新问题：新问题：p灭缸后进排气波动效应的影响灭缸后进排气波动效应的影响p两大数相减得到小数，误差加大两大数相减得到小数，误差加大1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素本讲稿第

31、二十九页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(4)油耗线法油耗线法油耗线法油耗线法转速不变，测出整机燃料消耗率随负荷的变转速不变，测出整机燃料消耗率随负荷的变化曲线。将此线外延到与横坐标相交的化曲线。将此线外延到与横坐标相交的a点，点，则则a0之值为机械损失值。之值为机械损失值。适合柴油机，不适合汽油机适合柴油机，不适合汽油机1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影响因素（参看公式（参看公式1-41和图和图2-16）本讲稿第三十页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率小结

32、小结小结小结：(1)汽油机汽油机汽油机汽油机多用倒拖法，不适合用灭缸法多用倒拖法，不适合用灭缸法(灭缸不安全灭缸不安全)和油耗线法和油耗线法(不成直线不成直线)(2)自然吸气柴油机自然吸气柴油机自然吸气柴油机自然吸气柴油机适合灭缸法、油耗线法，适合灭缸法、油耗线法，小型柴油机可以用倒拖法小型柴油机可以用倒拖法(3)废气涡轮增压柴油机废气涡轮增压柴油机废气涡轮增压柴油机废气涡轮增压柴油机无法使用倒拖法和灭无法使用倒拖法和灭缸法，低增压可以用油耗线法。缸法，低增压可以用油耗线法。1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率

33、的影响因素机械效率的影响因素本讲稿第三十一页，共三十六页机械损失与机械效率机械损失与机械效率(1)活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度lcm，摩擦阻力，摩擦阻力，泵气损失，泵气损失(2)负荷负荷负荷负荷l负荷负荷Pe，ml怠速怠速 m0l增压机型增压机型 m(3)润滑条件润滑条件润滑条件润滑条件l机油粘度：冷起动和低温不机油粘度：冷起动和低温不能过高；高负荷不能过低能过高；高负荷不能过低l水温水温8095 C，机油温度，机油温度85110 C1)机械效率的定义机械效率的定义2)机械损失的组成与份额机械损失的组成与份额3)机械损失的测量机械损失的测量4)机械效率的影响因素机械效率的影

34、响因素本讲稿第三十二页，共三十六页美国汽油机油美国汽油机油API分级分级等级等级使用对象使用对象油品性能油品性能SASA一般低负荷汽油机和柴油机一般低负荷汽油机和柴油机不含添加剂或只加降凝剂与抗泡剂不含添加剂或只加降凝剂与抗泡剂SBSB中负荷汽油机中负荷汽油机加入某些抗氧剂与抗磨剂加入某些抗氧剂与抗磨剂SCSC用于用于1964-19671964-1967年生产的汽油车年生产的汽油车加入清净分散剂与抗氧防腐剂加入清净分散剂与抗氧防腐剂SDSD用于用于1968-19711968-1971年生产的汽油车年生产的汽油车具有更好的减少低温油泥防锈性能具有更好的减少低温油泥防锈性能SESE用于用于1972

35、1972年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车具有更好的高温氧化及抗低温油泥性能具有更好的高温氧化及抗低温油泥性能SFSF用于用于19801980年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车具有比具有比SESE更高的高温氧化及抗磨性更高的高温氧化及抗磨性SGSG用于用于1989-19931989-1993年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车具有更好的高温抗氧化变稠性能及清净性和好的低温油泥分散性具有更好的高温抗氧化变稠性能及清净性和好的低温油泥分散性SHSH用于用于19941994年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车引入引入CMACMA试验规范，因而比试验规范，因而比SGSG的水平苛刻的水平苛刻10%1

36、0%左右左右SJSJ用于用于19961996年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车发动机性能与发动机性能与SHSH一样，节能试验，由一样，节能试验，由VIVI变为变为VI-AVI-A，油中磷含量，油中磷含量0.1%0.1%SLSL用于用于20002000年以后生产的汽油车年以后生产的汽油车改善催化转化器的保护，由改善催化转化器的保护，由GF-2GF-2的的12812810103 3kmkm延长到延长到161610103 3kmkm万公里，万公里，通过锈球试验，通过锈球试验，FF、GG、AA、BB台架台架等级等级使用对象使用对象油品性能油品性能GF-1GF-1用于使用用于使用SHSH油的汽油车油的

37、汽油车质量等级相当于质量等级相当于SHSH，并要求通过程序，并要求通过程序P P0.12%0.12%GF-2GF-2用于使用用于使用SJSJ油的汽油车油的汽油车质量等级相当于质量等级相当于SFSF，并要求通过程序，并要求通过程序-A-AP P0.1%0.1%GF-3GF-3用于使用用于使用SLSL油的汽油车油的汽油车质量等级相当于质量等级相当于SLSL，并要求通过程序，并要求通过程序-B-BP P0.1%0.1%ILSAC汽油机油分类汽油机油分类汽油机油的质量等级汽油机油的质量等级本讲稿第三十三页，共三十六页SAE黏黏度等级度等级使用环境温度范围使用环境温度范围（）0W-45155W-4010

38、10W-35515W-25020W-20525W-151020-1030300304010405W/40-353010W/40-303015W/40-204020W/40-1040润滑油的黏度等级润滑油的黏度等级本讲稿第三十四页，共三十六页1.循环模式与热效率循环模式与热效率2.机械损失与机械效率机械损失与机械效率3.能量分配与合理利用能量分配与合理利用(讨论课讨论课)讲课内容讲课内容第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第1章 性能指标与影响因素第2章 燃料、工质与热化学第第第第3 3 3 3章章章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用工作循环与能量利用

39、第4章 换气过程与进气充量第5章 运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章 汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放物的生成与控制有害排放物的生成与控制第第1010章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力本讲稿第三十五页，共三十六页讨论课思考题讨论课思考题1.1.发动机燃烧释放的能量有多大比例转化为有效输出功？比较汽油机和柴发动机燃烧释放的能量有多大比例转化为有效输出功？比较汽油机和柴油机的有效效率？并说明造成差异的原

40、因。油机的有效效率？并说明造成差异的原因。2.2.根据图根据图3-243-24所示的某四冲程柴油机能量利用率递减图例，给出内燃机节所示的某四冲程柴油机能量利用率递减图例，给出内燃机节能的途径和努力方向。能的途径和努力方向。3.3.超膨胀循环发动机节能的理论依据是什么？实际发动机是如何应用这一理超膨胀循环发动机节能的理论依据是什么？实际发动机是如何应用这一理论实现节能的？试举例进行说明。论实现节能的？试举例进行说明。4.4.什么是稀燃发动机？它有什么优缺点？什么是稀燃发动机？它有什么优缺点？5.5.增压容易导致汽油机爆燃，但为什么越来越多的车用汽油机采用涡轮增压技术增压容易导致汽油机爆燃，但为什么越来越多的车用汽油机采用涡轮增压技术？6.6.发动机燃烧系统绝热之后，会带来哪些益处和问题？为什么绝热发动机发动机燃烧系统绝热之后，会带来哪些益处和问题？为什么绝热发动机的热效率难以大幅度提高？的热效率难以大幅度提高？7.7.什么是回热发动机？它有什么优缺点？什么是回热发动机？它有什么优缺点？本讲稿第三十六页，共三十六页