第1章_性能指标与影响因素
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吸油烟机产品的关键性能及相关影响因素
吸油烟机产品的关键性能及相关影响因素作者：刘剑辉谢琴琴李斌来源：《科技资讯》2014年第26期摘要：具体详细地分析了目前吸油烟机产品的性能特点，以及产品性能与相关影响因素间的联系，为产品的进一步优化提升创造有利条件，满足广大客户舒心使用的需要。
关键词：风量风压噪音异音中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0086-011 吸油烟机的最大静压吸油烟机静压与风量的关系：随着风量的减小，静压会愈来愈大，当风量等于零时的静压值称为最大静压。
最大静压指标体现了油烟机吸力的大小，即最大静压越大，油机的吸力就会越大，它的吸烟效果就明显。
对最大静压影响最主要的因素是油烟机中的动力源电机。
如最初的油烟机中匹配的电机为六极电机，最大静压一般在150～260 Pa间。
当前国内普遍采用4P 电机作为油机的心脏，最大静压分布在200～390 Pa范围内，吸力比第一代有了明显地改善。
由于国内、国外饮食文化的差别，国外风轮负载用塑料件代替国内金属件。
这样带动负载所需的力矩减小了，故欧洲油烟机往往匹配2 P电机，最大静压可达到380～600 Pa。
当风量等于零时，油烟机中的电机所带负载为轻载，相当于电机工作于空载状态，而2P、4P、6P电机的空载转速分别接近于3000、1500、1000 r/min，故最大静压是随电机极数的增加而降低的。
2 吸油烟机的最大风量当风压等于零时，此时的风量值为最大风量。
最大风量时，油烟机一般处于去掉出风管、带有出风后罩时的状态，此时油烟机中的电机所带负载比较重，实际上这一指标主要考查油烟机的带负载能力。
行业标准规定：10 m3/min的风量为标准风量，而所谓标准风量是指油烟机带上后罩和风管时的风量（即用户使用状态），目前国内市场上最大风量一般分布在11～19 m3/min间，大于16 m3/min的油烟机被行业称为大风量，欧洲油烟机风量相对偏小，一般在9～12 m3/min内。
第一章 内燃机性能指标及实际循环热
k 1
2 分析 = 1 t = const. t ；当 = 10 左右时， t 不大 且汽油机容易爆燃，因此，汽油机 = 6～10
（三） 定压加热循环 （狄赛尔DIESEL 循环） －船舶用大型低速柴油机的理想循环
1 热效率 因为: 压力升高比
式中:
二、理想循环及其分析比较
（一）
混合加热循环
－车用柴油机的理想循环 1 循环特征参数 v1 （1） 压缩比
v2
（2） 压力升高比
p3 p2
v4 v3
（3） 预胀比
2
热效率
tm
w0 q2v q2 1 1 q1 q1 q1v q1 p
1 忽略进、排气过程 2 压缩、膨胀过程 （复杂的多 变过程） 简化为绝热过程 3 燃烧过程简化为定容加热过 程 （2～3） 和定压加热过程 （3～4） 4 排气放热简化为定容放热过 程 5 假定工质为定比热的理想气 体
（三）评定循环过程中质和量的指标
1．循环的热效率
w0 q1 q2 q2 t 1 q1 q1 q1
式中： w0——mkg工质的循环净功（J） q1——mkg工质在循环中吸收的热量（J） q2——mkg工质在循环中放出的热量（J） 热效率可环平均压力pt
w0 pt （J/m3）或（N· 2） m Vh
Vh——气缸工作容积（m3） 循环平均压力表示单位气缸工作容积所作 的循环功，用来评定循环的动力性。
第三节 热平衡
定义：按照热能在有效功和各项损失方面的数量
分配来研究燃料中总热量的利用情况，称为内燃 机的热平衡。（通常有实验确定） 总热量: QT = GT hu（kJ/h） 式中： GT——每小时的油耗量(kg/h) hu——燃料低热值（kJ/kg)
清华大学发动机原理课件第1章性能指标与影响因素
汽车发动机原理
Automotive Engine Fundamentals
帅石金
清华大学 汽车工程系
Email: sjshuai@ Phone: 010-62772515-13
点燃式和压燃式内燃机 工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控
发动机分类
Department of Automotive Engineering
Crankshaft of a 2-stroke marine diesel engine Sulzer RTA 84
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
Sulzer Super Longstroke - longitudinal coolant flow - turbocharged - s = 2.4 m, d = 0.84 m - V H = 1.33 m³ - P rated = 3820 kW/Cyl. - n rated = 100 rpm (rated speed)
循环功： W =
pdV
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力pd 大气压力p0 排气压力pe 大气压力p0
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲程压力 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同（等于大气 压力），即理论泵气功为零
BDC(下止点) p pz
p pz
TDC(上止点)
示功图
Indicator Diagram
Automotive Engine Fundamentals
帅石金
清华大学 汽车工程系
Email: sjshuai@ Phone: 010-62772515-13
点燃式和压燃式内燃机 工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控
发动机分类
Department of Automotive Engineering
Crankshaft of a 2-stroke marine diesel engine Sulzer RTA 84
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
Sulzer Super Longstroke - longitudinal coolant flow - turbocharged - s = 2.4 m, d = 0.84 m - V H = 1.33 m³ - P rated = 3820 kW/Cyl. - n rated = 100 rpm (rated speed)
循环功： W =
pdV
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力pd 大气压力p0 排气压力pe 大气压力p0
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲程压力 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同（等于大气 压力），即理论泵气功为零
BDC(下止点) p pz
p pz
TDC(上止点)
示功图
Indicator Diagram
第一章 发动机的性能(二)
汽车发动机原理
1
第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
2
从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。
6
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中，Pmi是平均指示压力（Pa）； i为发动 ）；W 式中， 是平均指示压力（ ）； 机一个工作循环的指示功（ ）； 为发动机气缸 ）；V 机一个工作循环的指示功（J）； s为发动机气缸 工作容积（ ）。 也经常用L为单位 为单位， 工作容积（m³）。 Vs也经常用 为单位，Wi用kJ 为单位， 单位为MPa。 为单位，则Pmi单位为 。
13
3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是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［ ／（ ／（kw·h）］ 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［g／（ ）］ 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
14
第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的 重要指标之一。 重要指标之一。
1
第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
2
从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。
6
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中，Pmi是平均指示压力（Pa）； i为发动 ）；W 式中， 是平均指示压力（ ）； 机一个工作循环的指示功（ ）； 为发动机气缸 ）；V 机一个工作循环的指示功（J）； s为发动机气缸 工作容积（ ）。 也经常用L为单位 为单位， 工作容积（m³）。 Vs也经常用 为单位，Wi用kJ 为单位， 单位为MPa。 为单位，则Pmi单位为 。
13
3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是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［ ／（ ／（kw·h）］ 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［g／（ ）］ 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
14
第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的 重要指标之一。 重要指标之一。
第一章金属力学性能与工艺性能
σ
s
：屈服强度
b：最大应力点 “缩颈” σb ：抗拉强度
3.断裂点（k）
强度指标：
1.弹性极限ζe ：是指材料由弹性过 渡到弹-塑性变形的最大应力。 2.屈服强度ζs ：是指材料产生明显 塑性变形时的应力。 需要注意的是，对于高碳钢等一 些相对脆性的金属材料往往没有 明显的屈服平台，规定产生0.2% 残余应变时所对应的应力值作为 其屈服极限，称为条件屈服强度， 记作ζ0.2。 3.抗拉强度ζb ：是指材料拉伸时所 能承受的最大应力。
σ-应力；F-轴向拉力； S-试样原始横截面积
ε =ΔL/L0=(L1-L0)/L0
ε-应变； L0-试样标距； L1-试样拉伸 后长度
应力-应变关系曲线特点（σ-ε曲线）
1.弹性变形阶段（oe） 2.塑性变形阶段（eb） 3.断裂点（k）
应力-应变关系曲线特点（σ-ε曲线）
1.弹性变形阶段（oe）
塑性指标：一般用伸长率(δ)或断面收缩率(Ψ)来反
映材料塑性的好坏。
1.伸长率： δ =(L1-L0)/L0
2.断面收缩率： Ψ=(S0-S1)/S0
三、硬度：
定义：硬度反映了材料表面抵抗其他硬物 压入的能力。 意义：硬度能较敏感地反映材料的成分与 组织结构的变化，与强度、耐磨性以及工艺 性能往往存在一定对应关系，故可用来检验 原材料和控制冷热加工质量。
测量方法：静载压入法
根据压头和载荷的不同，主要有布氏硬度(HB)、 洛氏硬度(HR)和维氏硬度 (HV) 等。
布氏硬度：1900年瑞典工程师布利涅尔
（Brinell）提出
将一定直径的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷下压入被 测金属的表面，并保持一定时间，然后卸除载荷，以金属表面球 形压痕单位面积上所承受载荷的大小来表示被测金属材料的硬度。
第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读
则ηt提高。
汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传 播距离不变。当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧
时间加长。这相当于λ下降而 上升，则ηt降低。
发动机工作循环
第二节内燃机的实际循环
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）
发动机工作循环
每缸每循环所做的指示功：Wi
piVh
pi
D2
4
S 103
性能指标及热计算
指示功率为：
Pi
Wi
n 60
发动机工作循环
多变指数和平均多变压缩指数： 实际计算中n1取代n1’ ，试验测定n1大致范围是：
压缩终点的压力和温度的数值范围：
发动机工作循环
（3）燃烧过程 作用：将燃料的化学能转变为热能，使工质温度 、压力升高，为膨胀创造条件 汽油机：在上止点点燃，容积变化小，燃烧快， 温度压力上升快，接近等容燃烧。 柴油机：燃烧开始接近等容燃烧，随后燃烧速率 放慢，气缸容积增大，压力升高减缓，接近等压 燃烧
好坏，是从示功图测量计算得出的。
动力性指标：指示功、指示功率、平均指示压力。 经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率
发动机性能指标：动力性能指标（功率、转矩、转 速），经济性能指标（燃料和润滑油的消耗）， 运转性能指标（冷起动性能、噪声、排气品质）
性能指标及热计算
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
排气温度常用作检查发动机工作状态的技术指 标。其值偏高，说明热功转换效率低工作过程不 良，及时检修。
发动机工作循环
三、引起实际循环热损失 的因素
1、工质的影响
汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传 播距离不变。当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧
时间加长。这相当于λ下降而 上升，则ηt降低。
发动机工作循环
第二节内燃机的实际循环
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）
发动机工作循环
每缸每循环所做的指示功：Wi
piVh
pi
D2
4
S 103
性能指标及热计算
指示功率为：
Pi
Wi
n 60
发动机工作循环
多变指数和平均多变压缩指数： 实际计算中n1取代n1’ ，试验测定n1大致范围是：
压缩终点的压力和温度的数值范围：
发动机工作循环
（3）燃烧过程 作用：将燃料的化学能转变为热能，使工质温度 、压力升高，为膨胀创造条件 汽油机：在上止点点燃，容积变化小，燃烧快， 温度压力上升快，接近等容燃烧。 柴油机：燃烧开始接近等容燃烧，随后燃烧速率 放慢，气缸容积增大，压力升高减缓，接近等压 燃烧
好坏，是从示功图测量计算得出的。
动力性指标：指示功、指示功率、平均指示压力。 经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率
发动机性能指标：动力性能指标（功率、转矩、转 速），经济性能指标（燃料和润滑油的消耗）， 运转性能指标（冷起动性能、噪声、排气品质）
性能指标及热计算
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
排气温度常用作检查发动机工作状态的技术指 标。其值偏高，说明热功转换效率低工作过程不 良，及时检修。
发动机工作循环
三、引起实际循环热损失 的因素
1、工质的影响
汽车发动机原理课后简答题答案
第一章1.内燃机动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？答：指示指标是以工质对活塞所做的功为基础的，它不考虑动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等外来因的影响，可以直接反映由燃烧到热工转换的工作循环进行的好坏：有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能。
表示动力性能的指标：平均指示压力p mi是发动机单位气缸工作容积的指示功平均指示功率P i发动机单位时间所做的指示功，P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me发动机单位气缸工作容积输出的有效功有效功率P e发动机指示功率减去机械损失功率对外输出的功率，P e=P i−P m有效扭矩发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩转速n和活塞平均速度C m：提高发动机转速，即增加单位时间内做工的次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率增加。
转速增加活塞平均速度也增加，他们之间的关系：C m=Sn30表示经济性能的指标：指示热效率ηi是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。
指示燃油消耗率b i单位指示功的耗油量，与指示热效率之间的关系：b i=3.6×106ηi×Hμ有效热效率ηe发动机有效功与所消耗燃料热量的比值有效燃油消耗率b e与P e的关系：b e=BP e ×106，与ηe的关系ηe=3.6×106b e×Hμ2.怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？指示功率P i=p mi V s in30τb i=BP i×106 P i=P e+P m有效功率P e=P i−P m P e=T tq n9550P e=p me V s in30τb e=BP e×106平均指示压力p mi=W iV s P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me=30P eτV s in p me=0.1047T tqτiV s×30×10−33.机械效率的定义是什么？机械效率是有效功率和指示功率的比值，ηm=P eP i =p mep mi=1−P mP i=1−p mmp mi4.压缩比的定义是什么？压缩比等于气缸总容积与燃烧室容积的比值。
自控原理课件第1章自动控制系统概
自控原理课件第1章自动控制 系统概
目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预，能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性，自动控制 系统正朝着模块化方向发展，将系统划分为若干 个独立的模块，每个模块具有特定的功能和接口 ，便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用，使得自动控制 系统逐渐实现网络化，系统之间可以相互连接和 通信，实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高，自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展，采用节能技术和环保材料，降低 系统运行过程中的能耗和排放，减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出，使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力，能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业，实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用，提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统，实现对温室环境的自动调节和控制，确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，自动 控制系统正朝着智能化方向发展，能够自主地学 习和适应环境变化，提高系统的性能和效率。
目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预，能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性，自动控制 系统正朝着模块化方向发展，将系统划分为若干 个独立的模块，每个模块具有特定的功能和接口 ，便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用，使得自动控制 系统逐渐实现网络化，系统之间可以相互连接和 通信，实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高，自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展，采用节能技术和环保材料，降低 系统运行过程中的能耗和排放，减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出，使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力，能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业，实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用，提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统，实现对温室环境的自动调节和控制，确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，自动 控制系统正朝着智能化方向发展，能够自主地学 习和适应环境变化，提高系统的性能和效率。
第一章 发动机热力循环及性能指标
（2）假设整个循环过程中工质的质量不变，是在闭口系统中 作封闭循环，不考虑进、排气过程及其流动损失，并忽略 漏气的影响。
（3）假设工质的压缩与膨胀过程均为绝热过程，不考虑缸壁 的传热、漏气等热损失和补燃损失。
（4）假设工质的燃烧过程为对工质进行的定容或定压加热过 程，排出的废气带走热量用定容放热过程代替。
ηtm
1
1 ε K 1
λρK 1 ( λ 1) Kλ( ρ - 1)
式中
ρ
λ
ε 发动机的压缩比 ε Va /Vc (Vh Vc )/Vc
预膨胀比 后膨胀比 压力升高比
K 绝热指数
ρ Vz /Vz' ε/δ
δ Vb /Vz
λ pz /pc
P3 (P3 V 3 T3)
Q1P 4
(P4 V 4 T4)
(λ 1)
ηtp
1
1 ε K1
ρK 1 K (ρ 1)
2、循环平均压力 pt
单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机
的循环做功能力。
W pt Vh
1）混合加热循环的平均压力为
ptm
εK ε 1
pa λ 1
K 1
Kλρ 1ηt
式中 pa 进气终了压力（KPa）
2）定容加热循环（ ρ 1 ），循环平均压力
（5）假设循环过程为可逆过程，不考虑实际循环中存在的摩
2．发动机理论循环的评定指标
发动机的性能主要决定于两方面： （1）由燃烧一定量的燃料能够得到尽可能多的功； （2）由一定的气缸工作容积能够得到尽可能多的功。 发动机的理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。理论循环 热力分析的重点是研究循环热效率。
2.1 循环热效率：工质所做循环净功与循环加热量之比，说明每循环工质对热量的利用
（3）假设工质的压缩与膨胀过程均为绝热过程，不考虑缸壁 的传热、漏气等热损失和补燃损失。
（4）假设工质的燃烧过程为对工质进行的定容或定压加热过 程，排出的废气带走热量用定容放热过程代替。
ηtm
1
1 ε K 1
λρK 1 ( λ 1) Kλ( ρ - 1)
式中
ρ
λ
ε 发动机的压缩比 ε Va /Vc (Vh Vc )/Vc
预膨胀比 后膨胀比 压力升高比
K 绝热指数
ρ Vz /Vz' ε/δ
δ Vb /Vz
λ pz /pc
P3 (P3 V 3 T3)
Q1P 4
(P4 V 4 T4)
(λ 1)
ηtp
1
1 ε K1
ρK 1 K (ρ 1)
2、循环平均压力 pt
单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机
的循环做功能力。
W pt Vh
1）混合加热循环的平均压力为
ptm
εK ε 1
pa λ 1
K 1
Kλρ 1ηt
式中 pa 进气终了压力（KPa）
2）定容加热循环（ ρ 1 ），循环平均压力
（5）假设循环过程为可逆过程，不考虑实际循环中存在的摩
2．发动机理论循环的评定指标
发动机的性能主要决定于两方面： （1）由燃烧一定量的燃料能够得到尽可能多的功； （2）由一定的气缸工作容积能够得到尽可能多的功。 发动机的理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。理论循环 热力分析的重点是研究循环热效率。
2.1 循环热效率：工质所做循环净功与循环加热量之比，说明每循环工质对热量的利用
第一章汽车发动机性能的评价
(4)进气晚关角β 进气门晚于活塞到达下止点而关闭的角度称为进
气晚关角。
(5)气门重叠角α+δ 排气门晚关和进气门早开必然形成气门开启重
叠，其重叠开启的角度称为气门重叠角。
二、充气效率及其对发动机性能的影响
1.充气效率
2.影响充气效率的因素
(1)进气终了压力pa′ pa′对ην有重要影响，pa′越高，ην值越大。
PPT文档演模板
•图1-4 发动机机械效率随负荷变化的 关系曲线
第一章汽车发动机性能的评价
•第一节 发动机动力能和经济性能的评价指标
•(3)润滑油品质 在机械损失中，摩擦损失占了很大的百分比，因此 改善相对运动面上的润滑条件可以显著提高ηm。
•表1-7 常用发动机润滑油的粘度等级及使用环境温度范围
PPT文档演模板
第一章汽车发动机性能的评价
•第二节 发动机的换气过程
•1)增大进气门直径，即增大进气门处的有效流通截面面积，选择合 适的排气门直径。 2)为了进一步增大进气门流通截面，提高充气量，现代发动机采用 了3～5个(每缸个进气门，1～2个排气门)的多气门结构。
•表1-8 几种典型的多气门与2气门轿车发动机动力性能比较
1_第一章汽车发动机性 能的评价
PPT文档演模板
2023/5/7
第一章汽车发动机性能的评价
•第一章 汽车发动机性能的评价
１)动力性能指标：有效功率、有效转矩、发动机转速、活塞平均 速度等。 ２)经济性能指标：有效热效率、有效燃油消耗率等。 ３)强化指标：升功率、强化系数等。 ４)有害物质排放指标：CO、HC、NOx和微粒等。 ５)其他运行性能指标：噪声和冷起动等。 ６)使用性能指标：可靠性、耐久性、维修方便性。 第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标 第二节 发动机的换气过程 第三节 燃料的特性及其对发动机的影响 第四节 柴油机混合气的形成与燃烧
工程材料的力学性能
解： δ５=[（71-50）/50]x100%=42% S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2) S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2) Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=24%
练习题二
某工厂买回一批材料（要求： бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%； ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ 0=10mm）拉伸试验，结果如下： Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm； d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？
时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球 在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏 硬度值为120。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2．洛氏硬度：
延伸率 延伸率与试样尺寸有关；δ5、δ10 (L0=5d,10d)
思考:同一材料δ5 ＞ δ10？
断面收缩率
> 时，无颈缩，为脆性材料表征；
拉
< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
伸 试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
练习题一
拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试 验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为 71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率 和断面收缩率的值？
介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、 弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出 的力学特征。
指标 : 弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧
性 、断裂韧度和疲劳强度等。
练习题二
某工厂买回一批材料（要求： бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%； ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ 0=10mm）拉伸试验，结果如下： Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm； d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？
时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球 在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏 硬度值为120。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2．洛氏硬度：
延伸率 延伸率与试样尺寸有关；δ5、δ10 (L0=5d,10d)
思考:同一材料δ5 ＞ δ10？
断面收缩率
> 时，无颈缩，为脆性材料表征；
拉
< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
伸 试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
练习题一
拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试 验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为 71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率 和断面收缩率的值？
介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、 弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出 的力学特征。
指标 : 弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧
性 、断裂韧度和疲劳强度等。
第一章汽车使用性能1(动力性、经济性)
V
Tt
r
Ft
F0
Ft
Tt r
汽车的驱动力
输入功率×机械效率＝输出功率
PeT Pt
TeT Ttw Tt Teigi0T
Ft
Teig i0T
r
w
ig i0
Ft
Tt r
汽车驱动力影响因素 Te -发动机外特性的转矩
发动机的外特性曲线 发动机的部分特性曲线 发动机的使用外特性曲线
发动机使用外特性曲线
＞0，加速 ＝0，匀速 ＜0，减速或无法行驶
Ft Ff Fw Fi ,称为汽车行驶的驱动条件。
汽车行驶条件
汽车行驶的附着条件
驱动力大
动力性好
驱动力大
足够的附着力 （切向力）
动力性好
满足轮胎与地 面的附着条件
汽车行驶的附着条件
附着力定义 定义: 地面对轮胎切向反作用力极限值。
附着力
地面对轮胎的作用力 切向的作用力 极限值
➢ 轿车滚动阻力系数
f 0.0116 0.000142V
空气阻力
空气阻力
定义：空气作用在汽车行驶方向上的分力。
空气阻力
空气阻力组成
空气作用
汽车行驶
空气阻力
压力阻力 （法向力）
形状阻力 干挠阻力 内循环阻力 诱导阻力
摩擦阻力 （切向力）
形状阻力
摩擦阻力
诱导阻力
9% 7%
58%
12%
14% 内循环阻力
汽车动力性
汽车动力性：是指汽车以最大可能的平均行驶速度运送货物或乘客的 能力。
汽车的动力性
良好的路面 直线行驶 平均行驶速度
运输效率等
动力性评价指标
行驶方程式
现代汽车发动机原理第1章发动机实际循环与性能指标
实际循环与性能指标
❖ 在发动机理论循环讨论中的简化假定是：
❖ 工质为理想气体，在整个循环中保持物理及化 学性质不变，其状态参量的变化完全遵守气体 状态方程 。
❖ 缸内系统为闭口系统，不考虑实际存在的工 质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循 环是在定量工质下进行的。
❖ 把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的 绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换；工 质比热容为常数。
❖ ⑶ 和的增长，将伴随着最高循环压力pz 的急剧上升；
❖ ⑷ 增大 ，pt可以提高 ，但由于等压部分加热量增加了，而这
部分热量是在膨胀比逐渐降低的情况下加入的，因而 t亦随之而
降低了；
现代汽车发动机原理第1章发动机
实际循环与性能指标
❖ ⑸ 绝热指数k愈大，则 t 愈高。
1.2 发动机燃烧热化学 1.2.1 燃烧所必需的空气量 1．1千克燃料完全燃烧所需的理论空气量
❖ 用假想的定容或现代定汽车压发动加机原理热第1和章发动定机 容放热来代替实 际的燃烧和换气过实程际循环。与性能指标
❖ 发动机的理论循环有三种形式，分别是等容 加热循环、等压加热循环和等容等压(混合)加 热循环。示功图如下图所示。
a﹞等容加热循环
b﹞等压加热循环 c﹞混合加热循环
现代汽车发动机原理第1章发动机 实际循环与性能指标
❖ 式中：W ——循环所做的功（J）； V s ——气缸工作容积（L）。
混合加热循环的循环平均压力为：
p tm k1kp a1[( 1 )k( 1 )]tm
等容加热循环的循环平均压力为：
ptVk1现k代p 汽a1 实车际发(循动 环机1与原)性理tV 能第指1章标发动机
❖ 等压加热循环的循环平均压力为：
V aV c(V s V c)V c
❖ 在发动机理论循环讨论中的简化假定是：
❖ 工质为理想气体，在整个循环中保持物理及化 学性质不变，其状态参量的变化完全遵守气体 状态方程 。
❖ 缸内系统为闭口系统，不考虑实际存在的工 质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循 环是在定量工质下进行的。
❖ 把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的 绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换；工 质比热容为常数。
❖ ⑶ 和的增长，将伴随着最高循环压力pz 的急剧上升；
❖ ⑷ 增大 ，pt可以提高 ，但由于等压部分加热量增加了，而这
部分热量是在膨胀比逐渐降低的情况下加入的，因而 t亦随之而
降低了；
现代汽车发动机原理第1章发动机
实际循环与性能指标
❖ ⑸ 绝热指数k愈大，则 t 愈高。
1.2 发动机燃烧热化学 1.2.1 燃烧所必需的空气量 1．1千克燃料完全燃烧所需的理论空气量
❖ 用假想的定容或现代定汽车压发动加机原理热第1和章发动定机 容放热来代替实 际的燃烧和换气过实程际循环。与性能指标
❖ 发动机的理论循环有三种形式，分别是等容 加热循环、等压加热循环和等容等压(混合)加 热循环。示功图如下图所示。
a﹞等容加热循环
b﹞等压加热循环 c﹞混合加热循环
现代汽车发动机原理第1章发动机 实际循环与性能指标
❖ 式中：W ——循环所做的功（J）； V s ——气缸工作容积（L）。
混合加热循环的循环平均压力为：
p tm k1kp a1[( 1 )k( 1 )]tm
等容加热循环的循环平均压力为：
ptVk1现k代p 汽a1 实车际发(循动 环机1与原)性理tV 能第指1章标发动机
❖ 等压加热循环的循环平均压力为：
V aV c(V s V c)V c
第一章工程材料的分类与性能指标
塑料 合成纤维 橡胶 胶粘剂
高分子材料制品
陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的 化合物。
陶瓷材料属于无机非金属材料
由于大部分无机非金属材料含有 硅和其它元素的化合物，所以又 叫做硅酸盐材料。 它一般包括无机玻璃(硅酸盐玻 璃)、玻璃陶瓷(或称微晶玻璃)和 陶瓷等三类。
对工程师来说，陶瓷包括种类繁 多的物质，例如玻璃、砖、石头、 混凝土、磨料、搪瓷、介电绝缘 材料、非金属磁性材料、高温耐 火材料和许多其它材料。
这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气 中时会逐渐地硬化；为什么铝不能用在超音速飞 机中；为什么金属在周期性载荷的作用下会产生 疲劳；为什么普通钢的钻头不能象高速钢钻头那 样飞快地切削；为什么磁体在射频场中会失去它 的磁性；又为什么半导体在核辐射下会损坏。这 类例子是数不清的。
在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而 且要考虑那些将使材料内部结构发生变化，从而 也导致材料性能发生变化的使用条件。
因此，金属材料特别是钢铁材料仍然是机械制造业 使用最广泛的材料。
随着科学技术的进步，非金属材料也得到了迅速的 发展。
非金属材料具有一些金属所不具备的许多性能和特 点。
如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生 产率高、成本低等。
所以非金属材料在工业中的应用日益广泛。 比如高分子材料常常取代金属材料用作化工管道、
因此，要减少零件的弹性变形，提高其 刚度，只能通过合理设计零件的截面形状、 尺寸，并提高其结构刚度来解决。
刚度：
绝大多数机器零件在工作时基本上都是 处于弹性变形阶段，即均会发生一定量的弹 性变形。但若弹性变形量过大，则工件也不 能正常工作，由此引出了材料对弹性变形的 抵抗能力——刚度（或刚性）指标
补充篇 工程材料的分类与性能
高分子材料制品
陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的 化合物。
陶瓷材料属于无机非金属材料
由于大部分无机非金属材料含有 硅和其它元素的化合物，所以又 叫做硅酸盐材料。 它一般包括无机玻璃(硅酸盐玻 璃)、玻璃陶瓷(或称微晶玻璃)和 陶瓷等三类。
对工程师来说，陶瓷包括种类繁 多的物质，例如玻璃、砖、石头、 混凝土、磨料、搪瓷、介电绝缘 材料、非金属磁性材料、高温耐 火材料和许多其它材料。
这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气 中时会逐渐地硬化；为什么铝不能用在超音速飞 机中；为什么金属在周期性载荷的作用下会产生 疲劳；为什么普通钢的钻头不能象高速钢钻头那 样飞快地切削；为什么磁体在射频场中会失去它 的磁性；又为什么半导体在核辐射下会损坏。这 类例子是数不清的。
在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而 且要考虑那些将使材料内部结构发生变化，从而 也导致材料性能发生变化的使用条件。
因此，金属材料特别是钢铁材料仍然是机械制造业 使用最广泛的材料。
随着科学技术的进步，非金属材料也得到了迅速的 发展。
非金属材料具有一些金属所不具备的许多性能和特 点。
如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生 产率高、成本低等。
所以非金属材料在工业中的应用日益广泛。 比如高分子材料常常取代金属材料用作化工管道、
因此，要减少零件的弹性变形，提高其 刚度，只能通过合理设计零件的截面形状、 尺寸，并提高其结构刚度来解决。
刚度：
绝大多数机器零件在工作时基本上都是 处于弹性变形阶段，即均会发生一定量的弹 性变形。但若弹性变形量过大，则工件也不 能正常工作，由此引出了材料对弹性变形的 抵抗能力——刚度（或刚性）指标
补充篇 工程材料的分类与性能
第一章内燃机基本原理与构造
柴油机（ engine）。 柴油机（diesel engine）。
气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）； （2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）；
液化石油气发动机（LPG）。 液化石油气发动机（LPG）。
05:39 / 6
二、内燃机的分类
（3）按冷却方式分类：水冷，风冷 按冷却方式分类：水冷，
05:39 / 27
（二）四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 吸气 排气四个冲程 相应地曲轴旋转了两周。 四个冲程， 排气四个冲程，相应地曲轴旋转了两周。 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发， 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气缸外部的 化油器进行雾化， 化油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部形成可燃混合气 的方法，唯有在高温、 的方法，唯有在高温、高压的气缸内采用高压喷射才能将柴 油在很短的时间内完全雾化。 油在很短的时间内完全雾化。 柴油的自燃温度比汽油低，因此， 柴油的自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的着火方 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（ 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（否 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。
05:39 / 13
二、内燃机的分类
按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， （7）按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， 二冲程
二行程内燃机：把曲轴转一圈(360° 二行程内燃机：把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下 (360 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 目前发动机广泛使用 四行程内燃机。 四行程内燃机。
气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）； （2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）；
液化石油气发动机（LPG）。 液化石油气发动机（LPG）。
05:39 / 6
二、内燃机的分类
（3）按冷却方式分类：水冷，风冷 按冷却方式分类：水冷，
05:39 / 27
（二）四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 吸气 排气四个冲程 相应地曲轴旋转了两周。 四个冲程， 排气四个冲程，相应地曲轴旋转了两周。 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发， 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气缸外部的 化油器进行雾化， 化油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部形成可燃混合气 的方法，唯有在高温、 的方法，唯有在高温、高压的气缸内采用高压喷射才能将柴 油在很短的时间内完全雾化。 油在很短的时间内完全雾化。 柴油的自燃温度比汽油低，因此， 柴油的自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的着火方 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（ 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（否 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。
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二、内燃机的分类
按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， （7）按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， 二冲程
二行程内燃机：把曲轴转一圈(360° 二行程内燃机：把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下 (360 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 目前发动机广泛使用 四行程内燃机。 四行程内燃机。
第一章 发动机的性能
Q1 Q2
2、三种基本理论循环的热效率公式 １）混合加热循环的热效率
p 0 1 t 1 k 1 ( p 1) k p ( 0 1) c
1
k
２）等容加热循环的热效率
t 1
1
c
k 1
0 1
k
３）等压加热循环的热效率
0 1 t 1 k 1 c k( 0 1)
25
提高循环动力性的分析 增压、中冷，增加循环供油量 提高发动机的热效率 提高压缩比， 增大压力升高比 减小初期膨胀比
26
４、发动机实际工作条件对循环热效率提高 的约束和限制： 从理论循环的分析可知，提高压缩比εc和 压力升高比λp对提高循环热效率ηt起着有利的 作用，但发动机实际工作条件约束和限制循 环热效率提高。 1) 零件的强度和可靠性的限制 2) 机械效率的限制 3) 燃烧方面的限制 4）排放方面的限制
p-V图和p-φ图
40
p -φ压力示功图
下止点 进气行程 气 缸 压 力 压缩行程
27
发动机的压缩比和压力升高比 εc
汽油机 6～11
λp
2 ～4 1.3 ～2.2
燃烧最大爆发 压力/MPa 3～5 6～9
柴油机（自 12 ～22 然吸气）
28
三、循环平均压力：
1、循环平均压力 p t ： 单位汽缸容积（单位排量） 所做的循环功，反映汽缸工 作容积的做功能力。
Hale Waihona Puke W pt Vs• 发动机 k、 λp、 ρ0值不变，单纯改变 εc时，在相同的初始状态下， εc高者 压缩终了时的p、T值必然都高。压 缩终了温度愈高，则相同加热量下所 达到的温度也必然更高。所以高εc系 εc系统。
第1章 过程控制性能指标(1-2)
1.2.1 过程控制的性能指标过程控制系统的性能由组成系统的结构、被控过程与过程仪表（测量变送、执行器和控制器）各环节特性所共同决定的。
1.过程控制系统的性能评价⏹一个性能良好的过程控制系统，在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应能迅速（快）、平稳（稳）、准确（准）地达到或趋近给定值。
⏹过程控制系统性能的评价指标可概括为：a)系统必须是稳定的（最重要、最基本的需求！）b)系统应提供尽可能优良的稳态调节（静态指标）；c)系统应提供尽可能优良的过渡过程（动态指标）。
2. 决定过程控制系统性能的因素⏹控制系统结构（单回路、串级、前馈-反馈控制等）；⏹各组成环节特性：a)被控过程特性（滞后、非线性、时变性和耦合特性）；b)检测环节特性（非线性、间接测量）；c)执行环节特性（非线性）；d)控制器特性。
当系统结构和上述三个环节都确定后，控制器特性是决定控制系统性能指标的唯一因素。
这就是参数整定（Tuning）。
稳定是系统性能中最重要、最根本的指标，只有在系统是稳定的前提下，才能讨论静态和动态指标。
3. 性能指标的确定和分析方法⏹过程控制系统性能指标应根据生产工艺过程的实际需要来确定。
需同时注意静态和动态性能指标。
⏹分析方法：（1）.阶跃响应性能指标，系统工程整定时采用；（重点介绍）（2）.偏差积分性能指标，计算机仿真或理论分析时采用。
①阶跃扰动作用下控制系统过渡过程曲线(a)发散振荡程(b)非振荡发散过程(c)等幅振荡过程(d) 衰减振荡过程(e) 非振荡衰减过程在阶跃振动作用下，控制系统过渡过程曲线有以上几种典型形式：发散振荡过程、非振荡发散过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡衰减过程前三者属于不稳定过程→性能指标无从谈起，后两种过程为稳定过程，重点讨论衰减振荡过程的常用性能指标。
②给定值阶跃变化时过渡过程的典型曲线③静态性能指标稳态误差是描述系统静态性能的唯一指标。
定义：指系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差：⏹一般要求稳态误差为零或越小越好。
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实际泵气功(泵气过程功) 实际泵气功(泵气过程功)
由于流动存在阻力， 由于流动存在阻力，进气压力低 于大气压， 于大气压，排气压力高于大气压 造成进气和排气流动损失功， 力，造成进气和排气流动损失功， 两者之和为实际泵气功 W2+W3 负功
(总)指示功＝W1+W3 指示功＝ 净指示功＝ 净指示功＝(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2
（实际泵气功−理论泵气功） 实际泵气功−理论泵气功） 泵气功 W2+W3 负功
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力p 大气压力p 进气压力 d < 大气压力 0 排气压力p 大气压力p 排气压力 e > 大气压力 0
与泵气有关的功： 与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 忽略流动阻力 进、排气冲程压力 所作功之代数和。 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同（ 机进、排气压力相同（等于大气 压力）， ），即理论泵气功为零 压力），即理论泵气功为零
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 新燃烧方式与新能源动力系统
发动机性能(Performance)指标 指标 发动机性能
Department of Automotive Engineering
Department of Automotive Engineering
Ningxia University
TDC 540
BDC 720 °CA ϕ
1.自学曲轴箱扫气式二冲程发动机的曲轴箱换气功 1.自学曲轴箱扫气式二冲程发动机的曲轴箱换气功 2.思考:为什么四冲程发动机可以忽略曲轴箱换气功， 2.思考:为什么四冲程发动机可以忽略曲轴箱换气功， 思考 而二冲程发动机不可以忽略？ 而二冲程发动机不可以忽略？ 3.思考：为什么车用发动机大都用四冲程发动机？ 3.思考：为什么车用发动机大都用四冲程发动机？ 思考
Ningxia University
1. 动力性能指标 功率(Power), 转矩 转矩(Torque), 转速 转速(Revolution/Speed) 功率 有效平均压力(Brake Mean Effective Pressure, BMEP) 有效平均压力 2. 经济性能指标 有效燃料消耗率(Brake Specific Fuel Consumption, BSFC) 有效燃料消耗率 机油消耗率(Oil/Lubricant Consumption) 机油消耗率 3. 环保性能指标 碳氢(HC), 一氧化碳 一氧化碳(CO), 氮氧化物 氮氧化物(NOx),二氧化碳 二氧化碳(CO2) 碳氢 二氧化碳 颗粒物(Particulate Matter, PM), 干碳烟 干碳烟(Dry Soot, DS) 颗粒物 噪声振动冲击 (Noise Vibration Harshness, NVH) 4. 使用性能指标 可靠性或耐久性(Robust/Reliability, Durability) 可靠性或耐久性 检测/维护 维护(Inspection/Maintenance, I/M) 检测 维护
汽车发动机原理
Automotive Engine Fundamentals
陈 勋
宁夏大学 汽车工程系
点燃式和压燃式内燃机 工作过程、燃烧理论、 工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控
讲课内容
第一部分： 第一部分：动力输出与能量利用
动力、 第1章 动力、经济性能指标与影响因素 燃料、 第2章 燃料、工质与热化学 第3章 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
指示指标与有效指标
Department of Automotive Engineering
Ningxia University
1. 以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示(Indicated)指标 以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示 指示(Indicated)指标 基于示功图算出， 基于示功图算出，直接反映燃烧和热力循环组织的好坏 用于理论分析和科研 2. 以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效(Brake/Effective)指标 以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效 有效(Brake/Effective)指标 由试验测出， 由试验测出，直接反映产品最终性能 用于产品开发、 用于产品开发、生产和使用当中 只有与作功有关的指标，如功、功率、油耗、平均压力、 只有与作功有关的指标，如功、功率、油耗、平均压力、热效率等 才有“有效” 指示” 才有“有效”与“指示”之分
实际泵气功(泵气过程功) 实际泵气功(泵气过程功)
由于流动存在阻力， 由于流动存在阻力，进气压力低 于大气压， 于大气压，排气压力高于大气压 造成进气和排气流动损失功， 力，造成进气和排气流动损失功， 两者之和为实际泵气功 W2+W3 负功
泵气损失(Pumping 泵气损失(Pumping loss) (总)指示功＝动力过程功＋理论泵气功 不考虑泵气损失 指示功＝动力过程功＋理论泵气功(不考虑泵气损失 不考虑泵气损失) 净指示功＝动力过程功＋泵气过程功 考虑泵气损失 净指示功＝动力过程功＋泵气过程功(考虑泵气损失 考虑泵气损失)
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 10章
讲课内容
第一部分： 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3章 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
IVC
540 E
p-V 图
p-ϕ 图
工质对活塞所作功
正负功确定原则： 正负功确定原则：
Compression Power 压缩过程 作功过程 W<0 W>0 Exhaust 排气过程 W<0 Intake 进气过程 W>0
压力方向与活塞运动方向一致， 压力方向与活塞运动方向一致， 工质对活塞作正功 压力方向与活塞运动方向相反， 压力方向与活塞运动方向相反， 工质对活塞作负功 动力过程功： 动力过程功：压缩与燃烧膨胀冲 程所作功之代数和 泵气过程功： 泵气过程功：进气与排气冲程所 作功之代数和
BDC(下止点 下止点) 下止点 p pz
p pz
TDC(上止点 上止点) 上止点
示功图
Indicator Diagram
EVO
压力图/ 压力图/ 展开示功图
BDC 180 TDC 360
要求会识图 和画图！ 和画图！
纯压缩线 BDC TDC 720 °CA ϕ I
TDC p0 0 V E I
IVO p0 EVC Vc Vs
p mi =
Wi Vs
注意： 注意：这里的压力事 实上就是物理上所说 的压强， 的压强，N/m2
Department of Automotive Engineering
Ningxia University
1. 动力的获取和输出；能 动力的获取和输出； 量的消耗和利用 2. 燃料能量转换的“质” 燃料能量转换的“ 环节； 环节；加入整机能量总 量的“ 量的“量”环节
第二部分： 第二部分：燃烧与排放
Ningxia University
理论泵气功
(pb – pk) ⋅Vs 正功
实际泵气功
W2 正功
泵气损失功
W2-(pb – pk) ⋅Vs ( 阴影面积 负功 W1＋(pb-pk)⋅Vs ⋅
(总)指示功 总 指示功 净指示功
W1+W2
记住：理论泵气功和实际泵气功可正、可负，但泵气损失功永远为负！ 记住：理论泵气功和实际泵气功可正、可负，但泵气损失功永远为负！
Department of Automotive Engineering
Ningxia University
1.工质对活塞所作功及示功图 工质对活塞所作功及示功图 2.发动机的性能指标 发动机的性能指标 3.影响动力经济性指标的环节与因素 影响动力经济性指标的环节与因素
第二部分： 第二部分：燃烧与排放
泵气损失(Pumping 泵气损失(Pumping loss)
（实际泵气功−理论泵气功） 实际泵气功−理论泵气功） 泵气功 W2+W3 负功
涡轮增压(Turbocharging)发动机作功分析
实际进气压力pd＞实际排气压力pe ＞大气压力p0
Department of Automotive Engineering
讲课内容
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3章 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
Department of Automotive Eniversity
1.工质对活塞所作功及示功图 1.工质对活塞所作功及示功图 2.发动机的性能指标 2.发动机的性能指标 3.影响动力经济性指标的环节 3.影响动力经济性指标的环节 与因素
循环指示功、 循环指示功、循环有效功与机械损失功
以自然吸气内燃机为例： 以自然吸气内燃机为例： 理论上： 理论上：
曲轴输出的循环有效功
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Ningxia University
Wi = We + Wm
循环净指示功 摩擦损失功＋ 摩擦损失功＋附件消耗功
循环功： 循环功： = W
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力p 大气压力p 进气压力 d < 大气压力 0 排气压力p 大气压力p 排气压力 e > 大气压力 0