发动机原理剖析.doc

一、发动机性能 1.发动机性能评价的主要指标: 动力性指标: 功率P、转矩Ttq、转速n、平均有效压力pe 经济性指标：燃油消耗率b、（润滑油消耗率） 环保性指标：有害排放物（CO、HC、NOx微粒）、噪声、振动 使用性指标：可靠性、耐久性、维修方便性 2.循环： 理想工质：①理想气体：空气 ②物性参数不随着压力、温度的变化而变化 理想循环：①封闭系统 ②进排气门的关闭看作瞬时的过程 ③压缩、膨胀看作绝热等熵过程 加热过程：方式：①等容 放热过程：等容 ②等压 ③ 混合 a图：说明定容加热的热效率最高 b图：说明汽柴油机在Q1相同、最高压力相同下，汽油机热效率比柴油机热效率低，而且实际中 Pzmax柴Pzmax汽，所以汽油机热效率比柴油机热效率就更低了。 3. 理论循环分析的指导意义 指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向 a.在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε b.合理组织燃烧，提高循环加热 等容度（减少预膨胀比ρ和合理选择燃烧始点） c.保证工质具有较高的绝热指数K 4.自然吸气四冲程发动机pv 图 废气涡轮增压四冲程发动机pv 图 5.指示指标 1）指示功 (kJ) Wi (一个实际循环工质对活塞所做的有用功,即净指示功,相当于示功图面积A1±A3) 2）平均指示压力(MPa) pmi=Wi/ Vs 3）平均指示功率 (kw) Pi = pmiVsin/30τ 4）指示热效率 ηi=Wi/Q1 =3.6/ bihμ 5）指示燃料消耗率 (g/(kw·h) ) bi=B/Pi （单位指示功的耗油量） B— 每小时耗油量（kg/h） 6.有效指标： 动力性指标： （1）有效功率 (kJ) Pe (曲轴输出功)= Pi - Pm （2）平均有效压力 (MPa) pme=We/ Vs （3）有效功率 (kw) Pe= pmeVsin/30τ （4）有效扭矩 (N.m) Pe = 2πnTtq/60*1000 = Ttqn/9550 （5）转速n(转/min)和活塞平均速度Cm (m/s) Cm = Sn/30 经济性指标 （6）有效热效率 ηe=We/Q1 =3.6/ behμ （7）有效燃料消耗率 (g/(kw·h) ) be=B/Pe 发动机的强化指标 （1）升功率PL(kw.L)和比质量me (kg/kw) PL = Pe/Vsi= pmeVsin/30Vsiτ = pmen/30τ me = m/ Pe m— 发动机的干质量，不含冷却水和润滑油的发动机质量 （2）强化系数pmeCm pmeCm越高，发动机的热负荷和机械负荷越大，发动机的发展趋势 是强化系数的提高，故pmeCm的提高也标志了技术的进步。 7. 机械损失： (1) 组成与份额： Pm(机械损失功）：指示功率不能完全对外输出，功在发动机内部传递过程中，不可避免有以下损失： 内部运动零件的摩擦损失；驱动附属机构的损失；泵气损失 a.发动机内部运动零件的摩擦损失(占Pm 的62~75%) 活塞组件与缸壁的摩擦(45~60% ) 、曲柄连机组轴承的摩擦、 (15~20% )气阀机构的摩擦(2~3% )等。 b.驱动附件的损失(占Pm 的10~20%) c.水泵、水箱风扇、机油泵、柴油机喷油泵、空调、转向助力泵等 泵气损失(占Pm 的10~20%) A3+A2 (2) 测量方法： a.示功图法 b.倒拖法 ：发动机按测试工况运行到正常稳定状态 (水温、油温正常) ,断油或切断点火，立即将测功机转为电动机运行，反拖发动机到同样转速，则测得的反拖功率即为机械损失功率。显然，这种测试方法必然将泵气损失功包含在内了。 误差：（a）无燃烧，缸内压力低，活塞与缸套间隙加大；润滑油粘度加大，摩擦损失增加 （b）缸内工质温度低，工质密度大，排气压力加大，泵气损失增加。 （汽油机压缩比小，所以误差小，柴油机则误差较大。 ） c.灭缸法 ：用于多缸机 设N缸发动机正常运转时，测出有效功率Pe。然后第i缸灭火（停止供油或点火 ），在相同转速下测定工作的N-1个气缸的有效功率（Pe）-i, 此时认为总的Pm 不变，则灭缸后所减少的输出功率量为被灭缸的指示功率Pi 误差：灭缸后进排气波动效应会影响各缸进气的均匀性，从而引起额外的测试误差。 d.油耗线法：转速不变，测出整机油耗随负荷的变化曲线。将此线外延到与横坐标交的a