汽车发动机原理与汽车理论基本课件-第二章.ppt

第一节 发动机的理论循环 一、三种基本理论循环: p1～ p6 1、研究理论循环的目的: p1 1)确定循环热效率的理论极限，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改进潜力。 2)分析比较发动机不同热力循环方式的经济性和动力性。 3) 确定提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均压力为代表的动力性的基本途径。 1 假定工质为定比热容的理想气体； 2 不计吸气和排气过程（工质的总质量保持不变），假设工质是在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； 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或等压加热过程； 5 排气中的实际放热过程简化为等容放热过程； 6 忽略过程损失，把循环的每一过程都假定为可逆过程，即假设循环过程为可逆循环。 3、发动机的理论循环： 一）、循环热效率：p2～p4 二）、循环平均压力：p4 1、循环平均压力 ： p4 3、汽、柴油机负荷变化(不同加热量)时的对比： 柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧,当负荷下降时，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λp基本不变而 减小，则ηt提高。 一、发动机的实际循环 发动机的实际循环：连续不断的把热能转换为机械功的循环。 四冲程发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气5个过程组成。通常用汽缸内工质的压力p随汽缸容积V（或曲轴转角θ）而变化的图形,来表示汽缸内工质的实际工作情况。 发动机的实 际循环 1、进气过程 图a） 2、压缩过程 图b） 3、燃烧过程 图c） 4、膨胀过程 图c） 5、排气过程 图d） 结论：进气 进气过程进行的好坏用实际进入汽缸的新鲜工质的数量评价。 由pV=mRT可以看出：汽缸容积一定时，提高进气终了压力、降低进气终了温度可增加进气量。进气量的增加意味着循环加热量的增加，在循环热效率一定时，可增加循环净功，从而提高发动机动力性。 结论：压缩 发动机的实际压缩过程，是一个复杂的热力过程(吸热-绝热-放热)。总体来说，缸内气体的放热量大于其吸热量。 实际工作中，常测量压缩终了的压力。压缩终了的压力过低，说明汽缸密封不良，其主要原因一般是气门密封不良、活塞和汽缸磨损严重等。 结论：燃烧 汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程。 柴油机燃烧接近混合加热过程（同时存在定容加热和定压加热）。 燃烧过程放出的热量越多，放热时越靠近上止点，则热效率越高。 在实际燃烧过程中，不仅有散热损失、不完全燃烧损失，而且还存在非瞬时燃烧损失。 燃烧过程 结论：膨胀 发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀和热量利用越充分。 结论：排气 由于排出的废气具有一定的压力和较高的温度，故存在排气损失。 由于排气系统有阻力，使排气终了的压力略高于大气压力。 实际工作中，也常用排气温度作为检查发动机工作状态的技术指标，排气终了温度偏高，说明发动机工作不良，热功转换效率低。 发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。 一）、 指示功和平均指示压力 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p—V图中闭合曲线所占有的面积求得。 平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所作的指示功(Pa) 。 二） 、指示功率： 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。 三）、指示热效率和指示燃油消耗率 指示热效率ηit：发动机实际循环指示功与所消耗燃料热量的比值。 指示燃油消耗率[g／(kW·h)]：指单位指示功的耗油量。通常以单位指示千瓦小时的耗油量来表示： 以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标。 有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。 一）、发动机动力性指标 1、有效功和有效功率 有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量 。 有效功率 2、有效转矩 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩，可由测功器测得。 (N·m) 3、平均有效压力： 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相 似； 平均有效压力是衡 量发动机动力性能 的一个很重要的参数。 4、转速n和活塞平均速度 升功率：在标定工况下(指标定转速、标定功率)，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。 比质量：是发动机质量与所给出的标定功率之比: 强化系数 衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率ηet和有效燃油消耗率be。 有效热效率是实