汽车发动机原理(第5版)课件：发动机的性能.pptx

汽车发动机原理

2发动机的性能发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机的主要性能指标有：动力性能指标(功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标(大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障长期工作能力)等。本书以发动机性能为研究对象，深入到发动机工作过程的各个阶段，分析影响这些性能的各种因素，从中找出提高性能的一般规律。

3主要内容第一节发动机理论循环第二节四冲程发动机的实际循环第三节实际循环的评定——指示指标第四节发动机动力性和经济性评定——有效指标第五节发动机的环境指标第六节发动机的机械损失第七节发动机的热平衡

4第一节发动机理论循环定义：发动机的理论循环是将复杂的实际工作的热力循环过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。意义：1）用公式来阐明发动机工作过程中各基本热力参数间的关系，以明确提高发动机经济性（理论循环热效率）和动力性（循环平均压力）的基本途径。2）确定循环热效率的理论极限，以判断实际发动机工作过程的经济性和循环进行的完善程度以及改进潜力。3）有利于分析比较发动机各种热力循环方式的经济性和动力性。一、三种基本循环

5建立理论循环的简化假设在进行理论循环研究之前，首先必须对发动机的实际过程进行必要的简化假设，这是建立理论循环的一个重要依据。最简单的理论循环是空气标准循环，其简化条件为：l）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同；2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环；3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程；4）假设燃烧是外界无数数个高温热源定容或定压向工质加热。工质放热为定容放热。

6三种基本循环根据加热方式不同，发动机有三种基本空气标准循环，即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。用p-v图表示如下：混合加热循环定容加热循环定压加热循环图1-1发动机理论循环a→c绝热压缩过程；c→z为等容或等压加热过程；z→b绝热膨胀过程；b→a等容放热

7在对发动机进行理论分析时，习惯上的处理方式为：汽油机混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环；高增压和低速大型柴油机，由于受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点以后燃烧，燃烧时气缸压力变化不显著，所以近似为定压加热循环；高速柴油机介于两者之间，其燃烧过程视为定容、定压加热的组合，近似为混合加热循环。发动机的理论循环分析传统上就是指这三种循环的对比分析。评定理论循环采用循环热效率和循环平均压力pt。

8二、循环热效率ηt式中：Q2——工质在循环中放出的热量（J）混合加热循环热效率为：定义：工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比

意义：评定循环经济性

9定容加热循环（ρ0=1）热效率为：定压加热循环（λp=1）热效率为：

10通过上述公式分析，影响循环热效率ηt的因素如下：1.压缩比随着压缩比的增大，三种循环的循环热效率都提高。2.等熵指数k随k值增大，循环热效率将提高。（k值取决于工质的特性，双原子气体k=1.4，多原子气体k=1.33）3.压力升高比λp在混合加热循环中，当Q1和εc不变时，λp↑，ηt↑。4.初始膨胀比ρ0在等压加热循环中，随着Q1↑，ρ0↑，若εc不变，ηt↓；在混合加热循环中，当Q1和εc不变时，ρ0↑，ηt↓。

11定义：单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力。（kPa）意义：评定循环动力性三、循环平均压力pt式中：W—循环所做的功（J）Vs—汽缸工作容积（L）混合加热循环的平均压力为：式中：pde—进气终点的压力（kPa）

12定压加热循环的平均压力为：定容加热循环的平均压力为：pt随进气终点压力pde、压缩比、压力升高比λp、初始膨胀比ρ0、等熵指数k和循环热效率的增加而增加。思考题：为什么理论上能够提高发动机理论循环热效率和平均压力的措施，在实际发动机上却不能实现呢？

13四、三种基本循环的比较当加热量Q1相同时，三种循环的比较如下aczb—定容加热循环acˊzˊbˊ—定压加热循环ac〞z〞b〞—混合加热循环a）压缩比相同由图a可知：Q2pQ2mQ2v→ηtvηtmηtp因此，要提高混合加热循环热效率，应增加定容部分的加热量（即增大λp）b)最高燃烧压力相同由图b可知：Q2vQ2mQ2p→ηtpηtmηtv因此，对于高增压这类受机件强度限制，其循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压加热循环工作。压缩比相同最高燃烧压力相同

14（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向在允许的条件